CN117276637B

CN117276637B - 一种电芯和电池

Info

Publication number: CN117276637B
Application number: CN202311515477.9A
Authority: CN
Inventors: 余瑞芳; 谢春燕; 吴清恶
Original assignee: Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
Priority date: 2023-11-15
Filing date: 2023-11-15
Publication date: 2024-05-17
Anticipated expiration: 2043-11-15
Also published as: CN117276637A

Abstract

本发明提供了一种电芯以及包括该电芯的电池，本发明的电芯通过在第一极片和第二极片交替层叠设置形成的电极组件的所述第一极片和所述第二极片的至少一者的相邻位置设置包括多孔材料层的第三极片，使得电池的大倍率性能得到显著提升，特别是启停电池大倍率瞬间放电时的电压，从而明显改善了电池的高低温性能；此外，所述多孔材料层还能够较多地吸附电解液，增加电池的保液量，从而明显改善了电池的循环性能。

Description

一种电芯和电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种电芯以及包括该电芯的电池。

背景技术

锂离子二次电池由于具有工作电压高、比能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应以及环境污染小等优点，是未来电动车辆和各种电动工具的理想动力源，由于材料的特有性能，电池的耐高低温性能较差，并且在低温或高温环境中，电池的循环性能会受到极大的影响。

因此，发现一种能极大程度提高电池耐高低温性能及循环性能的电池具有重大意义。

发明内容

为了改善现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种电芯及包括该电芯的电池。本发明的电芯通过在第一极片和第二极片交替层叠设置形成的电极组件的所述第一极片和所述第二极片的至少一者的相邻位置设置包括多孔材料层的第三极片，能够使得包括该电芯的电池的大倍率性能得到显著提升，特别是启停电池大倍率瞬间放电时的电压能够得到显著提升，从而明显改善了电池的高低温性能；此外，所述多孔材料层还能够较多地吸附电池中的电解液，从而增加电池的保液量，进而改善电池的循环性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一方面提供了一种电芯，包括第一极片、第二极片、第三极片和隔膜，所述第一极片和所述第二极片交替层叠设置形成电极组件，所述第三极片与所述第一极片和所述第二极片中的至少一者相邻设置，所述第一极片、所述第二极片和所述第三极片中的任意相邻的两者之间至少设置一层所述隔膜，所述第三极片的层数大于等于一层，所述第三极片包括多孔材料层。

本发明的第二方面提供了一种电池，所述电池包括本发明第一方面所述的电芯和电解液。

通过上述技术方案，本发明与现有技术相比至少具有以下优势：

1、本发明提供的电芯中，包括与所述第一极片和所述第二极片中的至少一者相邻设置的第三极片，所述第三极片能够显著提升电池的大倍率性能，特别是启停电池大倍率瞬间放电时的电压，从而明显改善了电池的高低温性能。

2、本发明提供的电芯中的第三极片，包括多孔材料层，该多孔材料层能够较多地吸附电池中的电解液，从而增加了电池的保液量，进而改善了电池循环性能。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包括接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

附图说明

图1所示为本发明提供的一种实施方式的电芯结构的示意图一。

图2所示为本发明提供的一种实施方式的电芯结构的示意图二。

图3所示为本发明提供的一种实施方式的电芯结构的示意图三。

图4所示为本发明提供的一种实施方式的电芯结构的示意图四。

附图标记：

第一极片-1，第二极片-2、第三极片-3、隔膜-4。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1、3所示，第一极片1和第二极片2交替层叠设置形成电极组件，第三极片3叠加在所述电极组件中，并与第一极片1和第二极片2的至少一者相邻设置，三者中的任意相邻两者相互之间通过隔膜4隔开，而且所述第三极片3的层数可以为一层或大于一层的整数。

本发明的发明人发现，在电芯的电极组件中加入包括多孔材料层的第三极片，可以显著提升电芯的电容量，并且包括多孔材料层的第三极片可以起到电容器的作用，提升电芯的大倍率性能，特别是启停电池大倍率瞬间放电时的截止电压，从而明显提升了锂离子电池的耐高低温性能，并且由于多孔材料层可以增加电芯极片的电解液吸附量，可以显著提升电池的保液量，从而使得电池的循环性也得到改善。

因此，本发明的上述方案已经能够实现比现有技术更好的效果。为了使效果得到进一步提高，可以进一步限定以下方案中的一种或多种。

在本发明中，所述第三极片可以位于电极组件的最外侧的任意一侧或两侧，且所述第三极片与所述第一极片和所述第二极片中的至少一者相邻设置，如图1所示，第三极片3有两层，一层与第一极片1相邻设置，另一层与第二极片2相邻设置，并且都位于所述电极组件的最外层；通过上述设置，可以保证第三极片中包括的多孔材料层与电池中电解液的接触面积更大，从而吸附到更多的电解液，可以进一步增加电池的保液量，改善循环性能。另外，需要说明的是，第三极片与所述第一极片和所述第二极片中的至少一者相邻设置，即可以仅与所述第一极片相邻设置，位于所述第一极片的最外侧的一侧（如图2中的a)图所示），也可以仅与所述第二极片相邻设置，位于所述第二极片的最外侧的另一侧（如图2中的b)图所示），还可以同时与所述第一极片和所述第二极片相邻设置，位于整个电极组件的最外侧的两侧（如图1所示）。

在本发明中，所述第三极片可以位于电极组件中任意一组相邻的第一极片和第二极片两者之间的中间层，即沿着所述电极组件的厚度方向，所述第三极片的第一侧包括第一极片和/或第二极片，所述第三极片的第二侧包括第一极片和第二极片。通过这样设置，可以使得与第三极片相邻的第一极片和第二极片可以与第三极片中的多孔材料层相互协同形成提升电芯电容量的电容器单元，能够更多地提升电芯的大倍率性能，从而能够进一步提升电池的耐高低温性能。并且，需要说明的是，所述第三极片的层数大于等一层，当第三极片的层数为3时，不同的第三极片可以叠加在任意一组相邻的第一极片和第二极片两者之间的中间层，如图4所示；并且第三极片可以叠加在任意一组的第一极片和第二极片之间，其位于电极组件的位置可以居中，也可以沿所述电池组件的厚度方向的偏上位置或偏下位置，比如图3中，第三极片3所处的第一极片1和第二极片2的中间层位于整个电极组件厚度方向的居中位置，又如图4所示，第三极片3可以位于所述电池组件厚度方向的偏上位置和偏下位置。

在一实例中，所述第三极片的第一侧包括第一极片或第二极片，所述第三极片的第二侧包括第一极片和第二极片。可以理解的是，所述第三极片的其中一侧仅有第一极片或第二极片，另外一侧第一极片和第二极片均存在的情况具体是指其中一片的第三极片可以位于电极组件最外侧一组第一极片和第二极片两者之间的中间层，此时的第三极片的一侧仅有一层极片（第一极片/第二极片），另一侧第一极片和第二极片均存在，其层数可以根据电池的具体作用及使用场景决定，不作限定。

在一实例中，所述第三极片的第一侧包括第一极片和第二极片，所述第三极片的第二侧包括第一极片和第二极片。可以理解的是，所述第三极片的两侧可以同时存在第一极片和第二极片，而且对于位于第三极片两侧的第一极片和第二极片的层数不做限定，可以根据电池的具体作用及使用场景决定。

在又一实例中，沿着所述电极组件的厚度方向，设位于所述第三极片的第一侧的所述第一极片层数和所述第二极片层数之和为A，位于所述第三极片的第二侧的所述第一极片层数和所述第二极片层数之和为B，那么第三极片两侧的极片片数A、B，满足关系式|A-B|≤2。如图3所示，第三极片3的第一侧极片数和第二侧极片数相等，即A=B，|A-B|=0。基于上述关系式，可以使得第三极片两侧的极片片数之差相对较小，也就是说第三极片在电极组件中的叠加位置更居中。本发明的发明人发现，通过将其中一层第三极片设置在电极组件中的更加居中的位置，可以进一步提升电芯的大倍率性能，能够进一步提升电池的耐高低温性能。

在一实例中，其中一层所述第三极片所位于的位置所对应的|A-B|的值等于0、1或2。需要注意的是，所述第三极片的层数大于等于一层，各层第三极片的位置不受其他层位置的影响，也就是说，所述第三极片的其中一层所位于的位置可以对应关系式|A-B|≤2，另外一层或几层可以不满足关系式|A-B|≤2，即可以设置在电极组件中任意一组第一极片和第二极片的两者之间的中间层，此时第三极片的位置也可以用|A-B|来表示，比如|A-B|=3、15、31、61、81、101、151，|A-B|的数值具体要根据电池中实际设置的第一极片和第二极片数量决定。

在本发明中，所述电极组件的厚度方向，指的是电极组件中各种极片相互叠加的方向，该方向与极片所在的平面垂直。

在本发明中，沿着所述电极组件的厚度方向，所述第三极片的投影面积可以大于所述第二极片的投影面积，所述“投影面积”具有本领域内常规的含义，例如“所述第三极片的投影面积”指的是所述第三极片基于垂直于极片平面方向的光源所形成的阴影外轮廓线包围的面积，所述第三极片和所述第二极片的形状可以为矩形或其他不规则形状，例如，当所述第三极片和所述第二极片的形状均为正方形时，所述第三极片的投影正方形的面积要大于所述第二极片的投影正方形的面积，即可以是第三极片的极片宽比第二极片的极片宽要长，第三极片的极片长要比第二极片的极片长；这里限定第三极片的投影面积要大于第二极片的投影面积的理由其一是出于电池安全性的考量，避免出现电池安全事故，因为第三极片有比较好的导热性能将热集中点的能量扩散开，而且其电化学稳定性好，不会发生明显的氧化还原反应，其二是第三极片的尺寸太小也会对电池的耐高低温性能的改善起到限制作用，使得效果改善不够明显。

在本发明中，所述第三极片的层数与所述第二极片的层数比值可以为0.05-0.2，例如：0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2。

需要说明的是，上述层数比值=第三极片的层数/第二极片的层数，例如：当第三极片的层数为10，第二极片的层数为100时，层数比值为0.1、当第三极片的层数为5，第二极片的层数为100时，层数比值为0.05、当第三极片的层数为8，第二极片的层数为100时，层数比值以为0.08。

在一实例中，所述第三极片的层数与所述第二极片的层数比值优选为0.07-0.15。

本发明的发明人发现，当所述第三极片的层数与所述第二极片的层数的比值大于0.2时，即第三极片的层数过多，会导致不能明显的改善低温放电性能，当所述第三极片的层数与所述第二极片的层数的比值小于0.05时，即第三极片的层数过少，其一是会导致正负极极片的数量变少导致电池的容量变小，其在大倍率放电时电压会急剧降低，无法有效改善电池的高低温性能，其二是会导致极片的电解液保液量不足，电池的循环性能改善不明显。因此，需要将第三极片的层数与第二极片的层数比值及控制在合适的范围内，才能有效提升电池的高低温性能以及电池循环性能。

在本发明中，所述第三极片的厚度与所述第二极片的厚度之比为（2-7）：1，需要注意的是，所述第三极片的厚度指的是第三极片包括涂覆层的平均厚度，所述第二极片的厚度指的是第二极片包括负极活性材料层的平均厚度，本发明的发明人发现，当所述第三极片的厚度与所述第二极片的厚度之比小于2:1时，即所述第三极片的厚度没有达到所述第二极片厚度的2倍时，多孔材料的含量较少，无法起到提升锂离子电池的耐高低温性能的作用，同时由于多孔材料的含量较少，对于电解液的吸附量也相应减少，电池的循环性能改善不明显；当所述第三极片的厚度与所述第二极片的厚度之比大于7:1时，即所述第三极片的厚度大于所述第二极片厚度的7倍时，多孔材料的含量过多会导致不能明显的改善低温放电性能，因此第三极片的厚度需要控制在合适的范围内。

在一实例中，所述第三极片的厚度与所述第二极片的厚度之比为（3-5）：1。

在本发明中，所述多孔材料层包括多孔材料，所述多孔材料可以包括活性炭、导电炭黑中的一种或多种的组合。

在一实例中，所述多孔材料为活性炭。

在本发明中，所述多孔材料的空间结构可以呈链状和/或单球状，且形成网格结构。

在本发明中，所述多孔材料的平均孔径可以为2nm-100nm，例如：2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm。

在一实例中，优选为10nm-100nm。

在本发明中，所述多孔材料的比表面积可以为500m²/g-3000m²/g，例如：500m²/g、600m²/g、700m²/g、800m²/g、900m²/g、1000m²/g、1100m²/g、1200m²/g、1300m²/g、1400m²/g、1500m²/g、1600m²/g、1700m²/g、1800m²/g、1900m²/g、2000m²/g、2100m²/g、2200m²/g、2300m²/g、2400m²/g、2500m²/g、2600m²/g、2700m²/g、2800m²/g、2900m²/g、3000m²/g。

在一实例中，所述多孔材料的比表面积为为600m²/g~2900m²/g。

在本发明中，所述多孔材料的平均孔径和比表面积，具有本领域常规的含义，所述多孔材料的比表面积常采用比表面测试仪来测得，测试方法为多点Brunauer-Emmett-Teller（BET）法，具体由NOVA Touch BET比表面测试仪，通过ASAP 2460 氮气吸附法测得，所述平均孔径通过上述方法测得材料的比表面积和总孔体积，然后用下述公式计算平均孔径，平均孔径＝4×总孔体积/比表面积。

在本发明中，所述多孔材料层的厚度为50μm-300μm，例如：50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm、300μm，其中，所述多孔材料层的厚度指的是不同位置经过计算，所得出的平均厚度。

在一实例中，所述多孔材料层的厚度为60μm-200μm。

在本发明中，所述第三极片还包括基材，所述多孔材料层位于所述基材至少一侧的表面，所述基材的厚度可以为10μm-16μm，例如：10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm。在本发明中，所述基材厚度的典型值可以为10μm、12μm、14μm、16μm、18μm和20μm。

在一实例中，所述基材的厚度为10μm-14μm。

在本发明中，所述基材可以为铝箔、铜箔中的至少一种。

在一实例中，所述铝箔的纯度为99.2%-99.8%，例如：99.2%、99.3%、99.4%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%；在又一实例中，所述铝箔的纯度为99.4%-99.7%。

在本发明中，所述电解液中可以含有添加剂T，所述添加剂T包括式（Ⅰ）化合物，

（Ⅰ）

，其中，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地选自甲基或乙基。

在本发明中，所述添加剂T占所述电解液总质量的0.1wt％-4wt％，例如：0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、2.9wt％、3wt％、3.1wt％、3.2wt％、3.3wt％、3.4wt％、3.5wt％、3.6wt％、3.7wt％、3.8wt％、3.9wt％、4wt％。

在本发明中，对电解液的其他具体组成不做特别限定，可以选自本领域常规的电解液组成成分，所述添加剂T占所述电解液总质量的比值还可以优选为1wt％-4wt％。

在本发明中，所述式（Ⅰ）化合物的阳离子包括Et₄N⁺、Et₃MeN⁺、Et₂Me₂N⁺、EtMe₃N⁺中的一种或多种的组合，所述式（Ⅰ）化合物的阴离子为BF₄ ^-。需要注意的是，所述添加剂T中式（Ⅰ）化合物的具体选择可以不为单一的一种，也就是说所述添加剂T中可以包括多种所述阳离子或阴离子。

在一实例中，所述式（Ⅰ）化合物的阳离子选自Et₄N⁺、Et₃MeN⁺中的一种或多种的组合。

本发明的发明人发现，在本发明提供的电芯的基础上，进一步在其电解液中加入添加剂T，不仅可以在电池充放电的时候使得电解液在第一极片和第二极片的表面形成一层SEI膜，这层SEI膜能够抑制电解液在第一极片或第二极片表面发生副反应，从而提高电池的存储性能；同时加入添加剂T的电解液还可以在所述电芯的第一极片和第二极片表面形成一层特殊的导电层，进一步抑制电解液中的其他成分在极片上发生反应，提高锂离子电池的高温存储和循环性能；更重要的是，加入添加剂T的电解液还能够与具有第三极片的电芯形成协同作用，添加剂T中的阴阳离子能够尽可能多地吸附在第三极片上，使得第三极片起到电容器作用，更进一步地增大了启停电池大倍率瞬间放电时的电压，提升了锂离子电池的大倍率性能和电池耐高低温性能。

本发明的隔膜可以为聚丙烯、聚乙烯、芳纶等材质做成的透气多孔膜；上述多孔膜上还可以涂覆含有无机氧化物、聚四氟乙烯的涂层。

可以理解的是，本发明的第二方面提供的电池除了包括本发明第一方面所述的电芯和电解液以外，还包括外包装。

本发明中，对于电池的外包装的具体结构不做特别限定，可以选自本领域的常规的电池外包装。

在本发明中，所述电池可以为叠片式电池，也可以为卷绕式电池。

在本发明中，可以将至少一层的第一极片、隔膜和第二极片层叠设置，得到电芯或将第一极片、隔离膜和第二极片层叠设置后，再进行卷绕设置得到电芯，将电芯置于外包装中，向外包装中注入电解液就可以得到本发明的电池。

本发明中，所述第一极片的集流体上含有功能表面，所述功能表面指的是集流体中面积最大的且相对设置的两个表面。

本发明可以在第一极片的集流体的一个功能表面设置正极活性层从而得到第一极片，也可以在正极集流体的两个功能表面设置正极活性层得到第一极片。

本发明的正极活性层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂。其中，正极活性材料可以包括过渡金属的锂氧化合物，过渡金属可以选自Fe、Co、Mn、Ni或Al中的至少一种。

本发明中，所述第二极片的集流体上也含有功能表面，本发明可以在负极集流体的一个功能表面设置负极活性层得到第二极片，也可以在负极集流体的两个功能表面设置负极活性层得到第二极片。

本发明的负极活性层包括负极活性材料、导电剂和粘结剂。其中，负极活性材料可以选自石墨、硬碳、软碳、中间相微球、天然石墨、人造石墨、硅碳复合材料。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。本发明所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下实例中，在没有特别说明的情况下，所用的材料均为商购的分析纯。

实施例1

锂离子电池通过以下步骤制备得到：

1）第一极片制备

将正极活性材料磷酸铁锂(LiFePO₄)、粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）、SP（super P）和碳纳米管（CNT）按照96:2:1.5:0.5的质量比进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在真空搅拌机作用下搅拌，直至混合体系成均一流动性的正极活性浆料；将正极活性浆料均匀涂覆于铝箔的两个功能表面；将涂覆好的铝箔烘干，然后经过辊压、分切得到所需的第一极片，第一极片的厚度为80μm。

2）第二极片制备

将负极活性材料石墨、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、粘结剂丁苯橡胶、导电炭黑（SP）和单壁碳纳米管（SWCNTs）按照质量比96:1.5:1.5:0.9:0.1进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下获得负极活性浆料；将负极活性浆料均匀涂覆在铜箔的两个功能表面；将涂覆好的铜箔在室温下晾干，随后转移至80℃烘箱干燥10h，然后经过冷压、分切得到第二极片，第二极片的厚度为50μm。

3）第三极片的制备

将多孔材料（活性炭，平均孔径100nm，比表面积1400m²/g），粘结剂PAA，按照质量比98:2，进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下，获得多孔材料浆料，将浆料均匀涂覆在铝箔两个功能表面，在烘箱中烘干，辊压、分切成所需的极片，第三极片的厚度为200μm。

4）电解液制备

在水分含量≤1ppm，和氧气含量≤1ppm的氩气环境中配制电解液，电解液溶剂为EC/PC/EMC=2/3/5（质量比），然后在其中加入占电解液总质量2%VC，加入占电解液总质量12.5%的LiPF₆，加入占电解液总质量1%的添加剂T，四乙基四氟硼酸铵（Et₄NBF₄）。

5）锂离子电池的制备

将步骤1）的第一极片、步骤2）的第二极片和隔膜按照第一极片、隔离膜和第二极片的顺序层叠设置形成电极组件，在最后把步骤3）的第三极片叠到电极组件的最外侧，其余的第三极片叠设在电极组件的间层，具体地，第三极片的层数=10层，第一极片的层数为99层，第二极片的层数为100层，所述第三极片、第一极片和第二极片中间均采用隔膜相互隔开，防止正负极片短路，首先在电极组件最外两侧叠上2片第三极片，然后将剩余8片，分别按照|A-B|=1、3、15、31、61、81、101、151叠放。

接下来，用胶纸固定电芯，将电芯置于外包装铝箔中，添加步骤4）的电解液，经过真空封装、静置、化成、整形、分选（备注：本实施例所制作的电池规定的充电范围为2.5~3.6V，充电截止电流0.05C。具体的分选制度为：步骤一，3C恒流充电至3.6V，在3.6V条件下恒流充电，截止电流为0.05C；步骤二，搁置10min；步骤三，0.5C放电至2.0V，步骤四，搁置10min；步骤五，0.5C恒流充电至3.6V，在3.6V条件下恒流充电，截止电流为0.05C。）等工序，获得锂离子电池，具体参见表1。

其它实施例

其它实施例参见实施例1，所不同的是，分别改变第三极片的设置位置、厚度、层数、第三极片与第二极片的层数比值以及添加剂T的含量（wt％），具体参见表1。

对比例1

对比例1参见实施例1，所不同的是，电芯中不包括第三极片，也不包括添加剂T，具体参见表1。

对比例2

对比例2参见实施例1，所不同的是，电芯中不包括第三极片，具体参见表1。

表1

测试例

将上述实施例和对比例通过以下方式进行测试，将所得结果记于表2中：

1）常规充电方式循环性能测试

将表1的电池在55℃下，按照步骤一，1C恒流充电至3.65V，在3.65V条件下恒流充电，截止电流为0.05C；步骤二，搁置10min；步骤三，0.5C放电至2.0V，步骤四，搁置10min；步骤五，重复步骤一至四300周，测试第1周的放电容量和第300周的放电容量；第300周的容量除以第1周的容量，得到循环容量保持率（%）。

2）低温放电测试（-30℃ 50%SOC10C放电2S）

将表1的电池在25℃下，按照步骤一，3C恒流充电至3.6V（备注：高于实施例锂离子电池规定的电压0.05V），在3.6V条件下恒流充电，截止电流为0.2C；步骤二，搁置10min；步骤三，0.5C放电至2.5V，步骤四，搁置10min；记录放电容量C；步骤四在25℃下，3C充入50%C的电量；步骤五，将电池放置在-30℃2h，然后采用10C放电2S，记录放电截止电压（V）。

3）热安全性能测试

将电池充满电，然后放置在加热炉里面，从25℃起，以5℃/min的速度对电池进行加热，测试电池起火爆炸时间（min）。

表2

从表3的实施例与对比例可以看出，使用第三极片安全性能和低温性能都可以得到提升。

通过实施例1与对比例1、对比例2相比较可知，添加剂T如果不与本发明提供的第三极片共同使用，不但没有增强效果，相反地在电池中还会起到恶化电池性能的效果，例如对比例1的效果要比加了添加剂T的对比例2的效果要好，加了添加剂T反而效果变差。而当本发明提供的第三极片在添加剂T的作用下时会发挥较好的协同作用，例如实施例1、2与实施例3、4相比较可知，电解液中添加了添加剂T的实施例1和实施例2的效果要明显优于实施例3和实施例4，那是因为添加剂T能够在正负极表面形成SEI膜，SEI膜能够抑制电解液在正负极发生副反应，提升电池的循环性能，同时该添加剂能够在第三极片上形成导电层，能够提高锂离子电池低温性能；此外，实施例3、4虽然不添加添加剂T，但是其相应电池性能的效果也是明显优于不设置第三极片的对比例1、2。

通过实施例1和实施例2相比较可知，第三极片同时设置在极片层外层和间层的效果要优于只将第三极片设置在极片层的间层，这是因为只将第三极片放在极片间层时会更容易影响电池的容量，在大倍率放电时会稍微影响电池低温放电的电压，所以实施例1的电池循环性能以及高低温性能要优于实施例2。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种电芯，其特征在于，包括第一极片、第二极片、第三极片和隔膜，所述第一极片和所述第二极片交替层叠设置形成电极组件，所述第一极片、所述第二极片和所述第三极片中的任意相邻的两者之间至少设置一层所述隔膜，所述第三极片的层数大于一层，

其中，至少一层的所述第三极片与所述第一极片和所述第二极片中的至少一者相邻设置，所述第三极片位于所述电极组件的最外侧的任意一侧或两侧；

至少一层的所述第三极片与所述第一极片和所述第二极片中的两者相邻设置，沿着所述电极组件的厚度方向，所述第三极片的第一侧包括第一极片和/或第二极片，所述第三极片的第二侧包括第一极片和第二极片；

所述第三极片包括多孔材料层；所述第三极片的层数与所述第二极片的层数比值为0.05-0.2；所述第三极片的厚度与所述第二极片的厚度之比为(2-7)：1；

所述第一极片为正极集流体的任意一个或两个功能表面上设置正极活性层而得到的极片，所述正极活性层包括正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述正极活性材料包括过渡金属的锂氧化合物；

所述第二极片为负极集流体的任意一个或两个功能表面上设置负极活性层而得到的极片，所述负极活性层包括负极活性材料、导电剂和粘结剂，负极活性材料包括石墨、硬碳、软碳、中间相微球、天然石墨、人造石墨、硅碳复合材料中的至少一种；

所述第三极片还包括基材，所述多孔材料层位于所述基材的至少一侧表面，所述多孔材料层由多孔材料和粘结剂组成，所述多孔材料和所述粘结剂的质量比为98:2，所述多孔材料包括活性炭、导电炭黑中的一种或多种的组合；

沿着所述电极组件的厚度方向，所述第三极片的投影面积大于所述第二极片的投影面积。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿着所述电极组件的厚度方向，至少一层的所述第三极片的第一侧包括第一极片和第二极片，所述第三极片的第二侧包括第一极片和第二极片，

设位于所述第三极片的第一侧的所述第一极片层数和所述第二极片层数之和为A，位于所述第三极片的第二侧的所述第一极片层数和所述第二极片层数之和为B，第三极片两侧的极片片数A、B，满足关系式|A-B|≤2。

3.根据权利要求1或2所述的电芯，其特征在于，所述第三极片的层数与所述第二极片的层数比值为0.07-0.15；

和/或，所述第三极片的厚度与所述第二极片的厚度之比为(3-5)：1。

4.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，

和/或，所述多孔材料的平均孔径为2nm-100nm；

和/或，所述多孔材料的比表面积为500m²/g-3000m²/g。

5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述多孔材料的平均孔径为10nm-100nm；

和/或，所述多孔材料的比表面积为600m²/g-2900m²/g。

6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述基材的厚度为10μm-16μm；

和/或，所述多孔材料层的厚度为50μm-300μm。

7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述基材包括铝箔或铜箔。

8.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-7任一项所述的电芯和电解液。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电解液中包括添加剂T，所述添加剂T包括式(Ⅰ)化合物：

，

其中，R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地选自甲基或乙基。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述添加剂T占所述电解液总质量的0.1wt％-4wt％。

11.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，所述式(Ⅰ)化合物的阳离子包括Et₄N⁺、Et₃MeN⁺中的一种或多种的组合，所述式(Ⅰ)化合物的阴离子包括BF₄ ^-。