CN119678261B - 极片及其相关的锂离子二次电池、电池和用电装置 - Google Patents

极片及其相关的锂离子二次电池、电池和用电装置

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Abstract

本申请提供了一种极片及其相关的锂离子二次电池、电池和用电装置。所述极片包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面上的活性物质层，所述活性物质层包括活性物质和醚类聚合物，所述活性物质层满足式(1)至式(3)，醚类聚合物作为活性物质层的组成部分，可以在活性物质层内部形成均匀的高浸润点，均匀提升活性物质层的浸润性能，从而提升活性物质层整体的吸液速度，提高锂离子二次电池的循环性能。v/λ＞1.00式(3)。

Description

极片及其相关的锂离子二次电池、电池和用电装置
技术领域
本申请涉及电池领域，具体涉及一种极片及其相关的锂离子二次电池、电池和用电装置。
背景技术
锂离子二次电池具有容量高、寿命长等特性，因此广泛应用于电子设备，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。
随着电池应用范围越来越广泛，对锂离子二次电池性能的要求也逐渐严苛。为了提高锂离子二次电池的安全性能，通常对锂离子二次电池内的极片性能进行优化改善。然而，目前极片中的活性物质吸液性能较差，导致其应用于锂离子二次电池时，锂离子二次电池的循环性能较差。
发明内容
本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种极片及其相关的锂离子二次电池、电池和用电装置。
本申请的第一方面提供了一种极片，所述极片包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面上的活性物质层，所述活性物质层包括活性物质和醚类聚合物，所述活性物质层满足：
v/λ＞1.00 式(3)，
式(1)至式(3)中，
λ表示所述活性物质层的孔隙率；
P1表示所述活性物质层的实际压实密度，其单位为g/cm3；
P2表示所述活性物质的真实压实密度，其单位为g/cm3；
v表示所述活性物质层的吸液速率，其单位mg/s，
d表示所述活性物质层于毛细试验中毛细管的直径，其单位为mm；
h表示所述毛细管中液面高度，其单位为mm；
ρ表示毛细试验中电解液的密度，其单位为g/cm3；
t表示所述毛细管内所述电解液被吸收的时间，其单位为s。
由此，本申请的醚类聚合物在活性物质层制备过程中引入，可以在活性物质层内部形成均匀的高浸润点，均匀提升活性物质层的浸润性能，从而提升活性物质层整体的吸液速度，从而提高采用所述极片的锂离子二次电池的循环性能。
在一些实施方式中，所述活性物质包括正极活性物质，所述活性物质层满足：1.00＜v/λ＜4.00；可选地，1.20≤v/λ≤3.80。
在一些实施方式中，所述活性物质包括正极活性物质，基于所述活性物质层的质量，所述醚类聚合物的质量百分含量为A％；其中，0.1≤A≤1.5。醚类聚合物的质量百分含量在上述范围时，能够显著改善正极活性物质层的吸液能力。
在一些实施方式中，所述活性物质包括负极活性物质，所述活性物质层满足：3.00＜v/λ＜50.00；可选地，3.40≤v/λ≤30.00。
在一些实施方式中，所述活性物质包括负极活性物质，基于所述活性物质层的质量，所述醚类聚合物的质量百分含量为B％；其中，0.2≤B≤5.0。醚类聚合物的质量百分含量在上述范围时，能够显著改善负极活性物质层的吸液能力。
在一些实施方式中，将所述醚类聚合物制成片状结构体；所述片状结构体在(Tm+20)℃下经动态频率扫描测试获得弹性模量G’-耗能模量G”曲线，所述弹性模量G’-耗能模量G”曲线的斜率为K，1＜K＜∞，可选地，1＜K≤100，进一步可选地，1＜K≤10，Tm℃表示所述醚类聚合物的熔融温度。由此，本申请的聚合物满足上述范围时，可以进一步降低分子链缠结状态，有利于电解液中的溶剂分子在分子链之间的扩散；并且，聚合物仍保持有一定的分子链缠结状态，能够将溶剂分子原位锁于聚合物内部，且能够降低聚合物溶解于电解液的风险，提高聚合物性能的稳定性；并且有利于聚合物在活性物质表面形成防护层，改善固液界面性能，能够减少活性物质和电解液之间的副反应，改善锂离子二次电池的循环性能和存储性能。
在一些实施方式中，所述醚类聚合物的玻璃化转变温度为Tg，其单位为℃，，-100≤Tg≤50；可选地，-80≤Tg≤30。醚类聚合物的玻璃化转变温度相对较低，分子链的链段柔性更好，相邻分子链更容易被打开，更容易形成原位凝胶，从而提升电解液对活性物质层的浸润性能，由此提升锂离子二次电池的循环性能。
在一些实施方式中，所述醚类聚合物包括式(I)所示的结构单元，
式(I)中，R1和R2各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C3烷基或者取代或未取代的C1-C3烷氧基；R3包括取代或未取代的C1-C5亚甲基；可选地，R1和R2各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C2烷基；和/或R3包括单键、取代或未取代的C1-C4亚甲基。
在一些实施方式中，所述醚类聚合物包括式(I-1)所示的结构单元至式(I-8)所示的结构单元中的至少一者，
在一些实施方式中，所述醚类聚合物包括式(II)所示的结构单元，
式(II)中，R4至R7各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C3烷基、取代或未取代的C1-C3烷氧基或者醚基，且R4至R7中至少一者包含取代或未取代的C1-C3烷氧基或者醚基；可选地，R4至R7各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C2烷基、取代或未取代的C1-C2烷氧基或者醚基，且R4至R7中至少一者包含取代或未取代的C1-C2烷氧基或者醚基。
在一些实施方式中，所述醚类聚合物包括式(II-1)所示的结构单元至式(II-7)所示的结构单元中的至少一者，
在一些实施方式中，n选自1500至25000的正整数；和/或所述醚类聚合物的分子量为1.2×105g/mol至1.0×106g/mol。聚合物的分子量在上述范围时，能够保证聚合物在电解液中表现出一定的溶解度，同时不易被电解液完全溶解分散，有利于调控聚合物在活性物质表面的分布与分散；并且能够进一步提高聚合物的分子链之间的柔性，分子链之间的作用力相对较弱，有利于电解液中的溶剂分子打开分子链进入分子链之间，并被分子链所包裹，由此有利于活性离子通过溶剂进入活性物质内，实现活性离子的顺利和快速迁移。
在一些实施方式中，所述聚合物在45℃下加入第一溶剂中形成聚合物体系；所述聚合物体系在45℃下静置8h，在25℃下静置≥24h后，所述聚合物体系经200目滤网过滤后剩余第一物质，其中，所述聚合物的质量为n，其单位为g；所述第一物质的质量为m，其单位为g；所述聚合物和所述第一物质满足：5≤m/n≤1000。
由此，本申请通过提高温度可以在锂离子二次电池安全工作温度范围内实现聚合物分子链的舒展，促进聚合物分子链与溶剂的相互吸引与物理结合。常温下聚合物分子链段活性降低，保持在活性物质表面附着并将电解液锁在聚合物所在空间环境，形成类似原位凝胶的状态，在保护活性物质界面的同时保持锂离子正常传输，从而实现建立界面保护，降低表面副反应，改善循环性能和存储性能。
本申请的第二方面提供了一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池包括如本申请第一方面任一实施方式的极片。
本申请的第三方面提供了一种电池，包括如本申请的第二方面所述的锂离子二次电池。
本申请的第四方面提供了一种用电装置，包括如本申请的第三方面所述的电池。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请的锂离子二次电池的一实施方式的示意图。
图2是图1的锂离子二次电池的实施方式的分解示意图。
图3是本申请的电池模块的一实施方式的示意图。
图4是本申请的电池包的一实施方式的示意图。
图5是图4所示的电池包的实施方式的分解示意图。
图6是包含本申请的锂离子二次电池作为电源的用电装置的一实施方式的示意图。
附图未必按照实际的比例绘制。
附图标记说明如下：1、电池包；2、上箱体；3、下箱体；4、电池模块；5、锂离子二次电池；51、壳体；52、电极组件；53、盖板；6、用电装置。
具体实施方式
以下，详细说明具体公开了本申请的极片及其相关的锂离子二次电池、电池和用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，方法包括步骤(a)和(b)，表示方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，提到方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到方法，例如，方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。
在本申请中，术语“多个”、“多种”是指两个或两种以上。
术语“烷基”涵盖直链和支链烷基。例如，烷基可为C1-C5烷基、C1-C4烷基、C1-C3烷基、C1-C2烷基。在一些实施例中，烷基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基等。另外，烷基可以是任选地被取代的。当经取代时，取代基包括氟原子。
术语“烷氧基”是指烷基与氧原子以单键连接的基团。例如烷氧基可以为C1至C5烷氧基、C1至C3烷氧基、C1至C2烷氧基。在一些实施例中，烷氧基可以包括甲氧基、乙氧基、丙氧基。另外，烷氧基可以是任选地被取代的。
术语“羟烷基”是指羟基与烷基以单键连接的基团。例如羟烷基可以为C1至C8羟烷基、C1至C5羟烷基、C1至C3羟烷基、C1至C2羟烷基。在一些实施例中，羟烷基可以包括羟甲基、羟乙基、羟丙基、羟丁基等。另外，羟烷基可以是任选地被取代的。
术语“卤素原子”是指氟原子、氯原子、溴原子等。
术语“氢”是指1H(氕，H)、2H(氘，D)或3H(氚，T)。在各实施例中，“氢”可以是1H(氕，H)。
锂离子二次电池包括电极组件和电解液，电极组件包括正极极片、负极极片和设置于正极极片和负极极片之间的隔离膜。电极组件属于缝隙-孔隙结构，电解液浸润于电极组件中，浸润的驱动力主要为毛细力，为自发渗吸的过程，由于极片中集流体的阻隔，电解液从电极组件端面通过隔离膜渗吸进入电极组件内部，因此电极组件的层间隙起到导流作用，而隔离膜起到分流作用。电解液在电极组件内部浸润步骤包括：(1)电解液在毛细力的作用下，在极片和隔离膜间隙传输；(2)电解液优先在隔离膜孔隙中渗流(电解液的浸润速度在隔离膜中远大于在极片的活性物质层)；(3)电解液通过隔离膜向两侧的正极极片和负极极片表面扩散并渗流进入活性物质层的孔隙内部。
在相关技术中，极片和电解液的亲和性较差，极片的浸润性较差，导致电解液从活性物质层表面向活性物质层内部扩散速率较慢，活性物质的吸液性能较差，从而恶化锂离子二次电池的循环性能。
鉴于此，本申请的实施方式从改善活性物质层的吸液速率的角度出发，对活性物质层内的物质例如醚类聚合物进行改进，以期提高吸液速度，从而提高锂离子二次电池的循环性能。
极片
第一方面，本申请提出了一种极片；所述极片包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面上的活性物质层，所述活性物质层包括活性物质和醚类聚合物。所述极片可以为正极极片和/或负极极片；相应地，正极极片包括正极集流体和正极活性物质层；负极极片包括负极集流体和负极活性物质层。
极片可以为浆料涂布于集流体上经干燥、冷压制成。或者，极片来源于锂离子二次电池，拆解锂离子二次电池，取出锂离子二次电池中浸润于电解液的极片，将浸润于电解液的极片放置于100℃条件下真空干燥12h，得到所述极片，并用于吸液速率等极片测试。
醚类聚合物可以通过乳液聚合，悬浮聚合，本体聚合，溶液聚合等方式合成制成。或者，醚类聚合物来源于锂离子二次电池，拆解锂离子二次电池，取出锂离子二次电池中浸润于电解液的极片，将所得极片的活性物质通过外力剥离集流体形成粉末样品，加入到碳酸二甲酯DMC中，于80℃下搅拌8h@500rpm，结束搅拌后于常温静置10min，取上层清液于80℃下，经12h烘干后即可得到醚类聚合物。所得的醚类聚合物可能混有少许锂盐，但基本不影响红外测试和沉淀值测试；为了保证醚类聚合物的精度，也可以进一步采用DMC常温冲洗分离出锂盐。
所述活性物质层满足：
v/λ＞1.00 式(3)，
式(1)至式(3)中，
λ表示所述活性物质层的孔隙率；
P1表示所述活性物质层的实际压实密度，其单位为g/cm3；
P2表示所述活性物质的真实压实密度，其单位为g/cm3；
v表示所述活性物质层的吸液速率，其单位mg/s，
d表示所述活性物质层于毛细试验中毛细管的直径，其单位为mm；
h表示所述毛细管中液面高度，其单位为mm；
ρ表示所述毛细试验中电解液的密度，其单位为g/cm3；
t表示所述毛细管内所述电解液被吸收的时间，其单位为s。
在本申请中，实际压实密度P1是指极片中单位面积活性物质层的质量与厚度之比，实际压实密度决定于极片涂布后过辊压制的力，单位为g/cm3，其具体的测试步骤为取一定面积S的极片，称量其活性物质层的质量M，并量取活性物质层的厚度D，实际压实密度＝M/(S×D)。
在本申请中，真实压实密度P2是指活性物质层中活性物质自身的密度，以活性物质为负极活性物质例如石墨，石墨的密度为2.25g/cm3，活性物质的真实压实密度为2.25g/cm3。
以正极活性物质为例，具体地，其是指在密实状态下,单位“固体物质实际体积(不包括开孔和闭孔以及颗粒间孔隙)”的质量，测试得到真实体积V，再根据P＝m/V求得真实压实密度，可以参照GB/T24586-2009进行测试；具体地，测试步骤如下：
1)前处理：取洁净干燥的样品杯放置在天平，清零，将粉末样品加入到样品杯中，约占样品杯体积的1/2，记录样品质量；
2)将装有样品的样品杯，置于真密度测试仪，密闭测试系统，按程序通入氦气，通过检测样品室和膨胀室中的气体的压力，再根据玻尔定律(PV＝nRT)来计算真实体积，从而计算真实压实密度。
其中，样品杯体积：3.5cm3；分析气体：氦气。
式(1)可以通过实际压实密度和真实压实密度可以计算活性物质层的孔隙率λ。
具体地，
其中，V1表示于质量m下活性物质层的体积，其单位为cm3；
V2表示于质量m下活性物质层中活性颗粒占据的体积，其单位为cm3；
m表示活性物质层的质量，其单位为g。
式(2)可以表征极片某一点在单位时间内将毛细管内液体(例如电解液)基本完全吸收的速度。在本申请极片某一点是指极片具有一定面积的区域，其面积对应毛细管的截面积。
在本申请中，检测极片吸液速率的方法包括如下步骤：
利用毛细管吸取预定量的电解液；
将毛细管与极片接触，待测极片在毛细作用下吸收毛细管内的电解液；
经过预定时长t，记录毛细管内的电解液被吸收的液面高度h，并根据毛细管的液面高度h和直径d以及电解液的密度ρ计算电解液被吸收的量，并根据被吸收量以及预定时长t的比值定量计算极片的吸液速率v。
示例性地，d取值为0.2至1，例如取值为0.2；h取值为3至5，例如取值为3。
毛细管具有毛细孔道，以使毛细管能够通过毛细作用直接吸取电解液，不需要外部驱动单元来提供吸液动力。这样，一方面，通过毛细作用吸取电解液时，可以更加精准地控制吸取量；另一方面，由于极片是通过自身毛细作用吸收电解液，而毛细管与待测极片接触时，极片才从毛细管内将电解液吸出，脱离接触时，毛细管内的电解液不再流出，从而通过毛细管内的电解液被吸收量能够精准反应出极片吸收了对应体积的电解液，进而进一步地提高了测试结果精度，实现定量计算极片吸收电解液的吸收速率。
本申请是以标准电解液作为测试样进行测试，电解液的具体配方可以参考实施例中电解液配方。
式(3)表示在孔隙率λ下极片的吸液速率，可以用来表征极片的吸液速度。
本申请的醚类聚合物在活性物质层制备过程中引入，可以在活性物质层内部形成均匀的高浸润点，均匀提升活性物质层的浸润性能，从而提升活性物质层整体的吸液速度，从而提高采用所述极片的锂离子二次电池的循环性能。
可选地，1.00＜v/λ＜50.00。
在一些实施方式中，将所述醚类聚合物制成片状结构体；所述片状结构体在(Tm+20)℃下经动态频率扫描测试获得弹性模量G’-耗能模量G”曲线，所述弹性模量G’-耗能模量G”曲线的斜率为K，1＜K＜∞，1＜K≤100；可选地，1＜K≤10；Tm℃表示所述醚类聚合物的熔融温度。
具体地，片状结构体的制备过程如下：将聚合物于80℃下真空干燥12h。将干燥后的聚合物通过平板硫化机热压成薄片，热压温度设定为(Tm+20)℃，压延厚度为1-2min，压延时间为2min，压力为8MPa。压延2min后将样品取出，放置在同型号另一台硫化机上冷压，冷压压力为10MPa。采用直径25mm的圆形模具即可获得固定尺寸的聚合物圆片(片状结构体)。示例性地，片状结构体可以为厚度1-2mm，直径25mm的圆片；也可以根据测试设备所需的样品标准制样。
根据经典线性粘弹性的结论，对于聚合物尤其是线性聚合物，弹性模量G’-耗能模量G”曲线的末端区(趋近角速度最大值的区间范围)中弹性模量G’-耗能模量G”符合频率依赖性，聚合物的最长链对黏弹性行为起作用。
动态频率扫描测试的具体步骤如下：采用TA-AR2000EX旋转流变仪(TAinstruments，美国)进行动态频率扫描测试，平行板直径为25mm，厚度为0.9mm。为确保测试在线性點弹区，动态频率扫描测试时应变为2％，测试温度为Tm+20℃，测试的频率扫描范围：500rad/s≤w2≤0.05rad/s，以便能获取尽量低频区的数据。
动态频率扫描测试可以表征固相融化(熔体状态)下分子链的缠结程度，相比于线性结构或者短支链结构，长支化结构、网状结构和低交联结构缠结程度高，会表现出偏离线性末端行为，聚合物表现出固相行为。本申请的聚合物满足上述范围时，可以进一步降低分子链缠结状态，有利于电解液中的溶剂分子在分子链之间的扩散；并且，聚合物仍保持有一定的分子链缠结状态，能够将溶剂分子原位锁于聚合物内部，且能够降低聚合物溶解于电解液的风险，提高聚合物性能的稳定性；并且有利于聚合物在活性物质表面形成防护层，改善固液界面性能，能够减少活性物质和电解液之间的副反应，改善锂离子二次电池的循环性能和存储性能。
在一些实施方式中，所述醚类聚合物的玻璃化转变温度为Tg，其单位为℃，-100≤Tg≤50；可选地，-80≤Tg≤30。
玻璃化转变温度是醚类聚合物的链段从冻结到运动的转变温度，玻璃化转变温度对醚类聚合物分子链的柔性具有一定影响，玻璃化转变温度越低，则常温下醚类聚合物分子链的柔性越好，玻璃化转变温度越高，则常温下分子链的柔性越差。玻璃化温度可以采用差示扫描量热法DSC测得，具体地，测试步骤为：取0.5g至0.8g样品，将样品放置于载物坩埚中，在氮气气氛下对样品进行升降温处理，以10℃/min升温速度从比材料本征Tg低20℃的初始温度升温到材料本征Tm高20℃过程的截止温度，根据过程中材料的吸热放热峰值或转变点确定材料实际的玻璃化转变温度Tg和熔融温度Tm等。
醚类聚合物的玻璃化转变温度相对较低，分子链的链段柔性更好，相邻分子链更容易被打开，更容易形成原位凝胶，从而提升电解液对活性物质层的浸润性能，由此提升锂离子二次电池的循环性能。示例性地，醚类聚合物的玻璃化转变温度可以为-100℃、-90℃、-80℃、-60℃、-30℃、0℃、30℃、50℃或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，所述醚类聚合物包括式(I)所示的结构单元，
式(I)中，R1和R2各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C3烷基或者取代或未取代的C1-C3烷氧基；R3包括取代或未取代的C1-C5亚甲基；可选地，R1和R2各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C2烷基；和/或R3包括单键、取代或未取代的C1-C4亚甲基。
示例性地，所述醚类聚合物包括式(I-1)所示的结构单元至式(I-8)所示的结构单元中的至少一者，
在一些实施方式中，所述醚类聚合物包括式(II)所示的结构单元，
式(II)中，R4至R7各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C3烷基、取代或未取代的C1-C3烷氧基或者醚基，且R4至R7中至少一者包含取代或未取代的C1-C3烷氧基或者醚基。可选地，R4至R7各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C2烷基、取代或未取代的C1-C2烷氧基或者醚基，且R4至R7中至少一者包含取代或未取代的C1-C2烷氧基或者醚基。
在一些实施方式中，所述醚类聚合物包括式(II-1)所示的结构单元至式(II-7)所示的结构单元中的至少一者，
上述醚类聚合物所采用的单体为多元环例如六元环以下的结构或者短链单体，有利于聚合形成高含量的-O-结构，该种结构类型缠结程度较低，有利于提高分子链的柔性，分子链能够在电解液中充分舒展，由此能够进一步改善活性物质的界面性能。
上述聚合物仅为主要分子链的结构基团的举例，在本申请的实施方式中，聚合物还可以为上述结构基团与其它类型的结构基团(例如烯烃类结构单元、丙烯腈类结构单元等)进行共聚获得。
本申请的聚合物的基团可以采用红外分光光度法IR进行检测，具体地，聚合物用ThermoNicoletNexus670衰减全反射傅里叶转换红外光谱仪(FTIR-ATR)进行测试，然后参照标准GB/T6040-2002进行测试，测试范围:ATR方法600～4000cm-1；重复性:±2cm-1；分辨率:优于4cm-1；透射深度0.2～0.6μm。
本申请的聚合物的结构可以采用核磁共振NMR测试，具体地，1HNMR和13CNMR在VarianMercuryPlus-400核磁共振仪上进行，测试温度为20℃，TMS为内标，CDCl3作为溶剂，质子共振频率为400MHz。
本申请的聚合物单体类型(尤其适用于聚合物中占比较少的单体)可以采用裂解-气相色谱-质谱联用进行，具体测试步骤如下：准确称取0.5mg样品装入样品杯，固定于进样杆后，装入安装在GC(气相色谱)进样口附近的裂解器，待裂解器温度达到设定温度后，按下进样按钮，样品杯通过自由落体迅速掉入裂解炉炉心，在惰性气体N2氛围中，挥发性成分瞬间气化，由载气带入气相色谱柱中进行分离，最后通过火焰离子化检测仪FID或质谱仪MS检出，从而得到气相色谱图或总离子流图。
上述基团经取代时，取代基可以包括腈基(-CN)、硝基、磺酸基、磺酰基、酰胺，羧基、酯基、卤素原子中的一种或多种。上述取代基为耐高压取代基，更有利于稳定聚合物的结构。卤素原子可以包括氟原子、氯原子、溴原子等。
在一些实施方式中，n选自1500至25000的正整数。
可选地，n选自3000至18000的正整数。
在一些实施方式中，所述聚合物的分子量为1.2×105g/mol至1.0×106g/mol。
聚合物的分子量在上述范围时，能够保证聚合物在电解液中表现出一定的溶解度，同时不易被电解液完全溶解分散，有利于调控聚合物在活性物质表面的分布与分散；并且能够进一步提高聚合物的分子链之间的柔性，分子链之间的作用力相对较弱，有利于电解液中的溶剂分子打开分子链进入分子链之间，并被分子链所包裹，由此有利于活性离子通过溶剂进入活性物质内，实现活性离子的顺利和快速迁移。示例性地，聚合物的分子量可以为1.2×105g/mol、2×105g/mol、5×105g/mol、8×105g/mol、1×106g/mol或是上述任意两个数值组成的范围。
醚类聚合物的分子量为本领域公知的含义，可以采用本领域常用的设备和方法进行测定，可以采用凝胶渗透色谱法GPC测试，具体测试步骤为：取待测样品适量(样品浓度保证8％-12％遮光度即可)，加入20ml去离子水，同时外超5min(53KHz/120W)，确保样品完全分散，之后按照GB/T19077-2016/ISO13320:2009标准对样品进行测定。
或者采用多角激光散射仪MALLS进行测试，具体地，采用GPC与DawnHeleosⅡ型多角激光光散射装置，OptilabT-rEX折光率(RI)检测器和ViscoStarⅡ型粘度计联用的仪器(WyattTechnologyCorporation,美国)。测试在30°条件进行，采用四氢呋喃作为流动相，以1.0ml/min的流速测试，采用商用软件ASTRA6处理SEC-SAMLL数据取得分子量参数。
本申请实施方式中的醚类聚合物还满足以下条件中的一个或多个时，能够进一步改善锂离子二次电池的循环性能。
在一些实施方式中，所述醚类聚合物在45℃下加入第一溶剂中形成醚类聚合物体系；所述醚类聚合物体系在45℃下静置8h，在25℃下静置≥24h后，经历两个阶段的静置处理后，醚类聚合物体系部分或全部原位转变为凝胶状态物质，继而将所述醚类聚合物体系经200目滤网过滤后剩余第一物质。所述醚类聚合物的质量为n，其单位为g；所述第一物质的质量为m，其单位为g；所述醚类聚合物和所述第一物质满足：5≤m/n≤1000；可选地，10≤m/n≤1000；进一步可选地，10≤m/n≤50。示例性地，m/n可以为5、10、20、25、28、30、32、35、40、50、80、100、200、500、1000或是上述任意两个数值组成的范围。示例性地，基于醚类聚合物体系的质量，醚类聚合物的质量含量和第一溶剂的质量含量的比值范围为1：100至1:10，例如3:50。示例性地，第一溶剂与电解液的溶剂相同或相似，第一溶剂可以包括碳酸酯类溶剂。例如，碳酸酯类溶剂包括环状碳酸酯溶剂和/或线性碳酸酯溶剂。
作为环状碳酸酯溶剂的示例，环状碳酸酯溶剂包括碳酸乙烯酯EC、碳酸亚乙烯酯VC、氟代碳酸乙烯酯FEC、二氟代碳酸乙烯酯DFEC、乙烯基碳酸乙烯酯VEC和碳酸二辛酯CC中的一种或多种。
作为线性碳酸酯溶剂的示例，线性碳酸酯溶剂包括碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二苯酯DPC、碳酸甲基烯丙酯MAC和聚碳酸酯VA中的一种或多种。
可选地，第一溶剂还可以同时包含锂盐和电解液添加剂，如六氟磷酸锂、碳酸亚乙烯酯VC、氟代碳酸亚乙烯酯FEC等。
在本申请中，m/n也称为沉淀值，其表征了醚类聚合物和溶剂转变为凝胶状态物质的能力。
第一物质主要包括醚类聚合物和第一溶剂所形成的凝胶状态物质，该类凝胶状态物质中，醚类聚合物的分子结构基本不会发生变化。
在一些实施方式中，将第一物质于80℃下干燥12h，以去除第一物质中的第一溶剂，经红外分光光度法IR进行检测或核磁共振NMR测试，第一物质在干燥后主要成分为前文所述的醚类聚合物。
本申请通过提高温度可以在锂离子二次电池安全工作温度范围内实现醚类聚合物分子链的舒展，促进醚类聚合物分子链与溶剂的相互吸引与物理结合，从而提高吸液能力。常温下醚类聚合物分子链段活性降低，保持在活性物质表面附着并将电解液锁在醚类聚合物所在空间环境，形成类似原位凝胶的状态，提高锁液能力，改善循环性能。
[正极极片]
所述正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性物质和醚类聚合物。在本申请中，醚类聚合物包括如前文所述的醚类聚合物。
例如，正极集流体具有在自身厚度方向相对的两个表面，正极活性物质层设置于正极集流体的两个相对表面中的任意一者或两者上。
在一些实施方式中，1.00＜v/λ＜4.00；可选地，1.20≤v/λ≤3.80；进一步可选地，1.4≤v/λ≤3.6。示例性地，v/λ可以为1.20、1.40、1.80、2.00、2.50、3.00、3.50、3.60、3.80、3.90或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，基于所述正极活性物质层的质量，所述醚类聚合物的质量百分含量为A％；其中，0.1≤A≤1.5。
醚类聚合物的质量百分含量在上述范围时，能够显著改善正极活性物质层的吸液能力。示例性地，醚类聚合物的质量百分含量A％可以为0.1％、0.2％、0.5％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％或是上述任意两个数值组成的范围。
所述正极活性物质层包括正极活性物质，所述正极活性物质可采用本领域公知的用于锂离子二次电池的正极活性物质。作为示例，正极活性物质可包括以下材料中的至少一种：层状结构正极活性物质(例如三元、镍酸锂/钠、钴酸锂/钠、锰酸锂/钠、富锂/钠层状和岩盐相层状等材料)、橄榄石型磷酸盐活性物质、尖晶石结构的正极活性物质(例如尖晶石锰酸锂、尖晶石镍锰酸锂、富锂的尖晶石锰酸锂和镍锰酸锂等)。
示例性地，层状结构正极活性物质的通式为：LixAyNiaCobMncM(1-a-b-c)Yz，其中，0≤x≤2.1，0≤y≤2.1，且0.9≤x+y≤2.1；0≤a≤1，0≤b≤1，0≤c≤1，且0.1≤a+b+c≤1；1.8≤z≤3.5；A选自Na、K、Mg中的一种或几种；M选自B、Mg、Al、Si、P、S、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Yb、La、Ce中的一种或几种；Y选自O、F中的一种或几种。可选地，y＝0。具体地，层状结构正极活性物质可以包括钴酸锂LCO、镍酸锂LNO、锰酸锂LMO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM333)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)中的一种或多种。
示例性地，橄榄石型磷酸盐活性物质的通式为：LixAyMeaMbP1-cXcYz，其中，0≤x≤1.3，0≤y≤1.3，且0.9≤x+y≤1.3；0.9≤a≤1.5，0≤b≤0.5，且0.9≤a+b≤1.5；0≤c≤0.5；3≤z≤5；A选自Na、K、Mg中的一种或几种；Me选自Mn、Fe、Co、Ni中的一种或几种；M选自B、Mg、Al、Si、P、S、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Yb、La、Ce中的一种或几种；X选自S、Si、Cl、B、C、N中的一种或几种；Y选自O、F中的一种或几种。具体地，橄榄石型磷酸盐活性物质包括LiFePO4、LiMnPO4、LiNiPO4、和LiCoPO4中的一种或多种。
示例性地，尖晶石结构的正极活性物质的通式为：LixAyMnaM2-aYz，其中，0≤x≤2，0≤y≤1，且0.9≤x+y≤2；0.5≤a≤2；3≤z≤5；A选自Na、K、Mg中的一种或几种；M选自Ni、Co、B、Mg、Al、Si、P、S、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Yb、La、Ce中的一种或几种；Y选自O、F中的一种或几种。具体地，尖晶石结构的正极活性物质包括LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4、LiCr0.3Mn1.7O4、Li1.1Al0.1Mn1.9O4、Li2Mn2O4和Li1.5Mn2O4中的一种或多种。
在一些实施方式中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。作为金属箔片的示例，可采用铝箔或铝合金箔。复合集流体可包括高分子材料基层以及形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属材料层，作为示例，金属材料可包括选自铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银和银合金中的一种或多种的组合，高分子材料基层可包括选自聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)和聚乙烯(PE)中的一种或多种的组合。
在一些实施方式中，正极活性物质层还可选地包括正极导电剂。本申请对正极导电剂的种类没有特别的限制，作为示例，正极导电剂包括选自超导碳、导电炭黑、导电石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种的组合。在一些实施方式中，基于正极活性物质层的总质量，正极导电剂的质量百分含量在5％以下。
在一些实施方式中，正极活性物质层还可选地包括正极粘结剂。本申请对正极粘结剂的种类没有特别的限制，作为示例，正极粘结剂可包括选自聚偏氟乙烯(PVDF)、中的一种或多种的组合。在一些实施方式中，基于正极活性物质层的总质量，正极粘结剂的质量百分含量在5％以下。正极粘结剂的结晶度高于本申请前文所述的醚类聚合物，正极粘结剂的熔融温度高于本申请前文所述的醚类聚合物。
正极活性物质层通常是将正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、冷压而成的。正极浆料通常是将正极活性物质、所述醚类聚合物、可选的导电剂、可选的正极粘结剂以及任意的其他组分分散于溶剂中并搅拌均匀而形成的。溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮(NMP)，但不限于此。
[负极极片]
负极极片，包括负极集流体和设置于负极集流体至少一个表面上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质和醚类聚合物。在本申请中，醚类聚合物包括如前文所述的醚类聚合物。例如，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性物质层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
在一些实施方式中，3.00＜v/λ＜50.00；可选地，3.40≤v/λ≤30.00。示例性地，v/λ可以为3.20、3.40、3.50、4.00、4.50、5.00、5.50、6.00、6.50、7.00、8.00、9.00、9.50、10.00、10.50、11.00、12.00、13.00、14.00或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，基于所述负极活性物质层的质量，所述醚类聚合物的质量百分含量为B％；其中，0.2≤B≤5.0。醚类聚合物的质量百分含量在上述范围时，能够显著改善负极活性物质层的吸液能力。示例性地，醚类聚合物的质量百分含量B％可以为0.2％、0.5％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，所述负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。
在一些实施方式中，负极活性物质可采用本领域公知的用于电池的负极活性物质。作为示例，负极活性物质可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性物质的传统材料。这些负极活性物质可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
在一些实施方式中，负极活性物质层还可选地包括负极粘结剂。所述负极粘结剂可选自丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的至少一种。负极粘结剂的结晶度高于本申请前文所述的醚类聚合物，负极粘结剂的熔融温度高于本申请前文所述的醚类聚合物。
在一些实施方式中，负极活性物质层还可选地包括导电剂。导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，负极活性物质层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂(如羧甲基纤维素钠(CMC-Na))等。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极极片：将上述用于制备负极极片的组分，例如负极活性物质、所述醚类聚合物、导电剂、负极粘结剂和任意其他组分分散于溶剂(例如去离子水)中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极极片。
锂离子二次电池
第二方面，本申请提供了一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池包括正极极片、负极极片、设置于所述正极极片和所述负极极片之间的隔离膜以及电解质。所述锂离子二次电池可以为锂离子电池等。
在一些实施方式中，所述正极极片可以采用本申请第一方面任一实施方式的正极极片，由此能够改善锂离子二次电池的循环性能。负极极片可以采用常规极片。
在一些实施方式中，所述负极极片可以采用本申请第一方面任一实施方式的负极极片，由此能够改善锂离子二次电池的循环性能。正极极片可以采用常规极片。
在一些实施方式中，所述正极极片可以采用本申请第一方面任一实施方式的正极极片，所述负极极片可以采用本申请第一方面任一实施方式的负极极片，由此能够改善锂离子二次电池的循环性能。
[电解质]
锂离子二次电池还包括电解质，电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。例如，电解质可以是液态的、凝胶态的或全固态的。
在一些实施方式中，所述电解质采用电解液。所述电解液包括电解质盐和溶剂。
作为示例，锂盐可包括选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲磺酸锂(LiTFS)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、二氟二草酸磷酸锂(LiDFOP)和四氟草酸磷酸锂(LiTFOP)中的一种或多种的组合。
作为示例，有机溶剂可包括选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸亚丁酯(BC)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)、1,4-丁内酯(GBL)、环丁砜(SF)、二甲砜(MSM)、甲乙砜(EMS)和二乙砜(ESE)中的一种或多种的组合。
在一些实施方式中，所述电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。
[隔离膜]
在一些实施方式中，锂离子二次电池还包括隔离膜。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
在一些实施方式中，隔离膜的材质可以包括选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯和聚偏二氟乙烯中的一种或多种的组合。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜。当隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料相同或不同。
在一些实施方式中，正极极片、隔离膜和负极极片可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。
本申请对锂离子二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。如图1是作为一个示例的方形结构的锂离子二次电池5。
在一些实施例中，如图1和图2所示，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53用于盖设开口，以封闭容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于容纳腔。电解液浸润于电极组件52中。锂离子二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，可根据需求来调节。
本申请的锂离子二次电池的制备方法是公知的。在一些实施例中，可将正极极片、隔离膜、负极极片和电解液组装形成锂离子二次电池。作为示例，可将正极极片、隔离膜、负极极片经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件，将电极组件置于外包装中，烘干后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，得到锂离子二次电池。
在本申请的一些实施例中，根据本申请的锂离子二次电池可以组装成电池模块，电池模块所含锂离子二次电池的数量可以为多个，具体数量可根据电池模块的应用和容量来调节。
图3是作为一个示例的电池模块4的示意图。如图3所示，在电池模块4中，多个锂离子二次电池5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个锂离子二次电池5进行固定。
可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个锂离子二次电池5容纳于该容纳空间。
在一些实施例中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以根据电池包的应用和容量进行调节。图4和图5是作为一个示例的电池包1的示意图。如图4和图5所示，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2用于盖设下箱体3，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于电池箱中。
电池模块和电池包均可以作为本申请电池的示例。
用电装置
第三方面，本申请提供一种用电装置，用电装置包括本申请的锂离子二次电池、电池模块和电池包中的至少一种。锂离子二次电池、电池模块和电池包可以用作用电装置的电源，也可以用作用电装置的能量存储单元。用电装置可以但不限于是移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。
用电装置可以根据其使用需求来选择锂离子二次电池、电池模块或电池包。图6是作为一个示例的用电装置的示意图。该用电装置6为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包1或电池模块。作为另一个示例的用电装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该用电装置通常要求轻薄化，可以采用锂离子二次电池作为电源。
实施例
以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
(1)正极极片的制备：
采用厚度为12μm的铝箔作为正极集流体。
将醚类聚合物、正极活性物质LiFePO4、导电剂碳黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)中制成正极浆料。正极浆料中醚类聚合物、LiFePO4、导电碳黑、PVDF和N-甲基吡咯烷酮(NMP)的质量比为0.5:96.8:2:0.7:29。将正极浆料涂布在集流体铝箔上并在85℃下烘干后进行冷压，然后进行切边、裁片、分条后，在85℃的真空条件下烘干4h，制成正极极片。
(2)负极极片的制备：
采用厚度为8μm的铜箔作为负极集流体。
将醚类聚合物、负极活性物质人造石墨、导电剂碳黑、粘接剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羟甲基纤维素钠(CMC)、去离子水按照重量比为2.5：94：0.5：2：1：100混合均匀，制成负极浆料。将负极浆料涂布在集流体铜箔上并在85℃下烘干，然后进行冷压、切边、裁片、分条后，在120℃真空条件下烘干12h，制成负极极片。
(3)电解液的制备
在含水量小于10ppm的环境下，将非水有机溶剂碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯(EMC)按照体积比3:7进行混合得到电解液溶剂，随后将锂盐LiPF6和混合后的溶剂混合，配置成锂盐浓度为1mol/L的电解液。
(4)锂离子电池的制备：
以16μm的聚乙烯薄膜(PE)作为隔离膜。将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片之间起到隔离作用，然后卷绕得到电极组件；将电极组件置于外包装壳中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，得到锂离子电池。
对比例1
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，对比例1的正极极片不添加醚类聚合物；对比例1的负极极片不添加醚类聚合物。
对比例2
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，对比例2的正极极片和负极极片更换了醚类聚合物的材质。
实施例2至实施例4
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，实施例2至实施例4的正极极片和负极极片更换了醚类聚合物的材质。
实施例5
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，实施例5的正极极片中添加醚类聚合物；实施例5的负极极片中不添加醚类聚合物。
实施例6至实施例9
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，实施例6至实施例9的正极极片中调节了醚类聚合物的含量。
实施例10至实施例12
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，实施例10至实施例12的负极极片中调节了醚类聚合物的含量。
实施例和对比例的数据如表1所示。
测试部分
1、锂离子电池容量保持率测试
将实施例和对比例制备的上述锂离子电池，在45℃环境中以1C恒流充电至4.25V，再以4.25V恒定电压充电至电流为0.05C，搁置5min，再以1C放电至2.8V，所得容量记为初始容量C0。对上述同一个电池重复以上步骤，并同时记录循环第n次后电池的放电容量Cn，则每次循环后电池容量保持率Pn＝Cn/C0*100％，以P1、P2……P1200这1200个点值为纵坐标，以对应的循环次数为横坐标，得到电池容量保持率与循环次数的点状图。该测试过程中，第一次循环对应n＝1、第二次循环对应n＝2、……第1200次循环对应n＝1200。例如，表1中实施例1对应的电池容量保持率数据是在上述测试条件下循环1200次之后测得的数据，即P1200的值。对比例1以及其他实施例的测试过程同上。
2、锂离子电池直流阻抗测试
将实施例和对比例制备的上述锂离子电池，在45℃下，以1C恒流充电至4.25V，再以4.25V恒定电压充电至电流为0.05C，搁置5min后，记录电压V1。然后再以1C放电30s，记录电压V2，则(V2-V1)/1/3C，得到第一次循环后电池的内阻DCR1。对上述同一个电池重复以上步骤，并同时记录循环第n次后电池的内阻DCRn(n＝1、2、3……1200)，将上述DCR1、DCR2、DCR3……DCR1200这1200个点值为纵坐标，以对应的循环次数为横坐标，得到实施例和对比例的醚类聚合物对应的电池放电DCIR与循环次数的曲线图。该测试过程中，第一次循环对应n＝1、第二次循环对应n＝2、……第1200次循环对应n＝1200。例如，表1中实施例1的电池内阻增大比率＝(DCRn-DCR1)/DCR1*100％，对比例1以及其他实施例的测试过程同上。表1中的数据是在上述测试条件下循环1200次之后测得的数据。
测试结果
表1
表1中100％环氧乙烷是指基于单体1和单体2的总质量，环氧乙烷的质量百分含量为100％。
80％环氧乙烷是指基于单体1和单体2的总质量，环氧乙烷的质量百分含量为80％；20％2-乙酯环氧乙烷是指基于单体1和单体2的总质量，2-乙酯环氧乙烷的质量百分含量为20％。
由表1可知，相较于对比例1，本申请实施例在正极极片和/或负极极片中添加本申请的醚类聚合物，醚类聚合物能够在活性物质层内部形成均匀的高浸润点，均匀提升活性物质层的浸润性能，从而提升活性物质层整体的吸液速度，从而提高采用所述极片的锂离子二次电池的循环性能。
相较于对比例2，本申请实施例在满足v/λ＞1时，能够更显著地改善锂离子电池的循环性能。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (20)

1.一种极片，包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面上的活性物质层，所述活性物质层包括活性物质和醚类聚合物，所述活性物质层满足：
式（1），
式（2），
v/λ＞1.00 式（3）；
式（1）至式（3）中，
λ表示所述活性物质层的孔隙率；
P1表示所述活性物质层的实际压实密度，其单位为g/cm3；
P2表示所述活性物质的真实压实密度，其单位为g/cm3；
v表示所述活性物质层的吸液速率，其单位mg/s；
d表示所述活性物质层于毛细试验中毛细管的直径，其单位为mm；
h表示所述毛细管中液面高度，其单位为mm；
表示所述毛细试验中电解液的密度，其单位为g/cm3；
t表示所述毛细管内所述电解液被吸收的时间，其单位为s；
所述活性物质层为正极活性物质层和/或负极活性物质层，所述醚类聚合物在所述正极活性物质层中的质量百分含量为A%，其中，0.5≤A≤1.5，所述醚类聚合物在所述负极活性物质层中的质量百分含量为B%，其中，0.5<B≤5.0。
2.根据权利要求1所述的极片，其中，所述正极活性物质层满足：1.00＜v/λ＜4.00。
3.根据权利要求1所述的极片，其中，所述正极活性物质层满足：1.20≤v/λ≤3.80。
4.根据权利要求1所述的极片，其中，所述负极活性物质层满足：3.00＜v/λ＜50.00。
5.根据权利要求1所述的极片，其中，所述负极活性物质层满足：3.40≤v/λ≤30.00。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的极片，其中，
将所述醚类聚合物制成片状结构体；
所述片状结构体在Tm+20℃下，经动态频率扫描测试获得弹性模量G’-耗能模量G”曲线，所述弹性模量G’-耗能模量G”曲线的斜率为K，1＜K＜∞，Tm表示所述醚类聚合物的熔融温度，Tm的单位为℃。
7.根据权利要求6所述的极片，其中，1＜K≤100。
8.根据权利要求7所述的极片，其中，1＜K≤10。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的极片，其中，
所述醚类聚合物的玻璃化转变温度为Tg，其单位为℃，-100≤Tg≤50。
10.根据权利要求9所述的极片，其中，-80≤Tg≤30。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的极片，其中，所述醚类聚合物包括式（I）所示的结构单元，
式（I）；
式（I）中，
R1和R2各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C3烷基或者取代或未取代的C1-C3烷氧基；R3包括取代或未取代的C1-C5亚甲基；n选自1500至25000的正整数。
12.根据权利要求11所述的极片，其中，R1和R2各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C2烷基；和/或R3包括取代或未取代的C1-C4亚甲基。
13.根据权利要求11所述的极片，其中，所述醚类聚合物包括式（I-1）所示的结构单元至式（I-8）所示的结构单元中的至少一者，
式（I-1）、式（I-2）、
式（I-3）、式（I-4）、式（I-5）、式（I-6）、
式（I-7）、式（I-8）。
14.根据权利要求1至5中任一项所述的极片，所述醚类聚合物包括式（II）所示的结构单元，
式（II）；
式（II）中，
R4至R7各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C3烷基、取代或未取代的C1-C3烷氧基或者醚基，且R4至R7中至少一者包含取代或未取代的C1-C3烷氧基或者醚基；n选自1500至25000的正整数。
15.根据权利要求14所述的极片，其中，R4至R7各自独立地包括氢原子、取代或未取代的C1-C2烷基、取代或未取代的C1-C2烷氧基或者醚基，且R4至R7中至少一者包含取代或未取代的C1-C2烷氧基或者醚基。
16.根据权利要求14所述的极片，所述醚类聚合物包括式（II-1）所示的结构单元至式（II-7）所示的结构单元中的至少一者，
式（II-1）、式（II-2）、式（II-3）、式（II-4）、式（II-5）、
式（II-6）、（II-7）。
17.根据权利要求1至5中任一项所述的极片，其中，
所述醚类聚合物的分子量为1.2×105g/mol至1.0×106g/mol。
18.一种锂离子二次电池，包括如权利要求1至17中任一项所述的极片。
19.一种电池，包括如权利要求18所述的锂离子二次电池。
20.一种用电装置，包括如权利要求19所述的电池。
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