CN218918945U - 极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置。极片包括集流体和设置于集流体表面上的活性物质层，活性物质层包括中间区域和位于中间区域两侧的边缘区域；活性物质层为正极活性物质层，边缘区域的阻抗大于中间区域的阻抗；或者，活性物质层为负极活性物质层，边缘区域的阻抗小于中间区域的阻抗。本申请提供的极片，极片的活性物质层包括中间区域和位于中间区域两侧的边缘区域，边缘区域的阻抗与中间区域的阻抗不同，调节边缘区域与中间区域不同的动力学性能，从而使得负极活性物质层边缘不易出现析锂，以降低负极极片的析锂的风险。

Description

极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置

技术领域

本申请涉及电池生产技术领域，特别是涉及极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置。

背景技术

电池单体广泛用于电子设备，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。电池单体可以包括镉镍电池单体、氢镍电池单体、锂离子电池单体和二次碱性锌锰电池单体等。

在电池技术的发展中，如何提高电池单体的安全性，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请提供一种极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置，旨在一定程度上能够提高电池的安全性。

第一方面，本申请提出了一种极片，包括集流体和设置于集流体表面上的活性物质层，活性物质层包括中间区域和位于中间区域两侧的边缘区域；活性物质层为正极活性物质层，边缘区域的阻抗大于中间区域的阻抗；或者，活性物质层为负极活性物质层，边缘区域的阻抗小于中间区域的阻抗。

本申请提供的极片，活性物质层包括中间区域和位于中间区域两侧的边缘区域。活性物质层为正极活性物质层，边缘区域的阻抗大于中间区域的阻抗，在循环的过程中，边缘区域阻抗较大，调节边缘区域的动力学性能，使得边缘区域处的活性物质脱离出的锂离子速率降低，从而使得负极活性物质层边缘不易出现析锂，以降低负极极片的析锂的风险。活性物质层为负极活性物质层，边缘区域的阻抗小于中间区域的阻抗，在循环的过程中，边缘区域阻抗较小，边缘区域处的活性物质接受锂离子能力增强，改善了边缘区域的动力学性能，从而使得负极活性物质层边缘不易出现析锂，以降低负极极片的析锂的风险。

根据本申请的一个实施例，活性物质层包括第一活性物质层和第二活性物质层，第一活性物质层设置于集流体的表面上，且第一活性物质层的至少部分位于中间区域；第二活性物质层的至少部分位于边缘区域；第二活性物质层的阻抗不同于第一活性物质层的阻抗。

在这些可选的实施例中，通过设置第二活性物质层的阻抗与第一活性物质层的阻抗不同，且第二活性物质层的至少部分位于边缘区域，第一活性物质层的至少部分位于中间区域，不仅不易出现析锂现象，而且，设有阻抗不同的两个活性物质层，便于实现边缘区域与中间区域阻抗的差异，以简化极片的制造工艺。

根据本申请的一个实施例，第二活性物质层包括两个第一部分，两个第一部分设置于第一活性物质层的两侧并设置于集流体的表面；两个第一部分分别位于两个边缘区域。

在这些可选的实施例中，如此设置，在满足降低析锂现象的前提下，能够降低活性物质层的整体厚度，降低电池单体中极片的占用空间。

根据本申请的一个实施例，第二活性物质层还包括第二部分，第二部分设于第一活性物质层背离集流体的表面并连接两个第一部分；第一活性物质层和第二部分位于中间区域。

在这些可选的实施例中，第二活性物质层还包括第一部分和第二部分，

第一活性物质层的外表面均设有第二活性物质层，也即第二活性物质层包覆于第一活性物质层，能够进一步降低析锂能力，从而进一步提升电池的安全性能。

根据本申请的一个实施例，第一活性物质层包括基体部和削薄部，削薄部位于基体部的两侧，削薄部的厚度小于基体部的厚度；第二活性物质层包括涂覆于削薄部背离集流体一侧的第三部分；削薄部和第三部分位于边缘区域，基体部位于中间区域。

在这些可选的实施例中，如此设置，能够增加活性物质层处于边缘区域的第二活性物质层的占比，在活性物质层整体厚度不变的情况下，边缘区的第二活性物质层的占比增加，能够降低锂离子聚集，进一步降低析锂现象的发生。

根据本申请的一个实施例，削薄部连接于基体部，且削薄部相对于基体部向内倾斜。

在这些可选的实施例中，如此设置，向内倾斜的削薄部更有利于削薄部的加工。

根据本申请的一个实施例，削薄部连接于基体部，且削薄部背离集流体的表面与基体部背离集流体的表面平行。

在这些可选的实施例中，有利于第三部分涂覆在削薄部上，简化制造工艺。

根据本申请的一个实施例，第二活性物质层还包括第四部分，第四部分涂覆于基体部背离集流体的一侧，第四部分连接两个第三部分。

在这些可选的实施例中，第二活性物质层还包括第三部分和第四部分，第一活性物质层的外表面均设有第二活性物质层，也即第二活性物质层包覆于第一活性物质层，能够进一步降低析锂能力，从而进一步提升电池的安全性能。

根据本申请的一个实施例，第三部分沿第一方向的距离D和活性物质层沿第一方向的距离C的满足：D≤0.2C，第一方向垂直于活性物质层的厚度方向。

在这些可选的实施例中，发明人在经过深入的研究和大量的实验之后发现，第三部分沿第一方向具有适宜的距离，可以进一步降低脱锂现象的情况下，同时将极片应用于电池中，电池还具有足够的放电能力和蓄电容量。

根据本申请的一个实施例，削薄部沿第一方向的距离b满足：0≤D-b≤5mm。

在这些可选的实施例中，发明人在经过深入的研究和大量的实验之后发现，如此设置，第三部分能够包覆在削薄部，使得锂离子不易在负极边缘的局部聚集，从而降低析锂的风险。

根据本申请的一个实施例，第三部分的最大厚度g和削薄部的最大厚度e满足：e≤g。

在这些可选的实施例中，发明人在经过深入的研究和大量的实验之后发现，第三部分的最大厚度g和削薄部的最大厚度e满足：e≤g，以使的在边缘区域，第二活性物质层的动力学性能占主导地位，以达到降低析锂的效果。

根据本申请的一个实施例，第一活性物质层的最大厚度E和活性物质层的最大厚度F满足：0.13F≤E≤F。

在这些可选的实施例中，发明人在经过深入的研究和大量的实验之后发现，适宜的第一活性物质层的最大厚度，有利于保证在极片应用于电池时，电池具有足够的放电能力和蓄电容量。

根据本申请的一个实施例，第二活性物质层的最大厚度G和活性物质层的最大厚度F满足：0＜G≤F。

在这些可选的实施例中，发明人在经过深入的研究和大量的实验之后发现，适宜的第二活性物质层的最大厚度，有利于降低析锂的风险。

根据本申请的一个实施例，活性物质层为正极活性物质层，第一活性物质层的阻抗小于第二活性物质层的阻抗。

在这些可选的实施例中，活性物质层为正极活性物质层，边缘区域的阻抗大于中间区域的阻抗，在循环的过程中，边缘区域阻抗较大，调节边缘区的动力学性能，使得边缘区域处的活性物质脱离出的锂离子的减少，相应的增加了负极活性物质层边缘的嵌锂能力，从而使得负极活性物质层边缘不易出现析锂，以降低负极极片的析锂的风险。

根据本申请的一个实施例，活性物质层为负极活性物质层，第一活性物质层的阻抗大于第二活性物质层的阻抗。

在这些可选的实施例中，活性物质层为负极活性物质层，边缘区域的阻抗小于中间区域的阻抗，在循环的过程中，边缘区域阻抗较小，边缘区域处的活性物质接受锂离子能力增强，改善了边缘区域的动力学性能，从而使得负极活性物质层边缘不易出现析锂，以降低负极极片的析锂的风险。

根据本申请的一个实施例，活性物质层为负极活性物质层，中间区域的阻抗为5Ω～25Ω，边缘区域的阻抗为2Ω～15Ω。

在这些可选的实施例中，负极活性物质层经过改善后，边缘区域由未改善之前的15Ω～55Ω，降低至2Ω～15Ω，显著降低了边缘区域的阻抗，且低于中间区域的阻抗，有效改善了边缘区域的动力学性能，降低了负极极片的析锂的风险。

第二方面，本申请提供一种电极组件，包括根据前述的极片。

第三方面，本申请提供一种电池单体，包括根据前述的电极组件。

第四方面，本申请提供一种电池，包括多个根据前述的电池单体。

第五方面，本申请提供一种用电装置，用电装置包括多个根据前述的电池单体或根据前述的电池，电池单体或电池用于提供电能。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1为本申请一些实施例的车辆的结构示意图；

图2为本申请一些实施例的电池的分解结构示意图；

图3为本申请一些实施例的电池单体的分解结构示意图；

图4为本申请一些实施例的电极组件中的极片的结构示意图；

图5为本申请一些实施例的极片的展开状态的结构示意图；

图6为图5所示的一些实施例的极片在a-a处的截面结构示意图；

图7为本申请一些实施例的极片的截面结构示意图；

图8为图5所示的另一些实施例的极片在a-a处的截面结构示意图；

图9为本申请另一些实施例的极片的截面结构示意图；

图10为本申请又一些实施例的极片的截面结构示意图；

图11为本申请再一些实施例的极片的截面结构示意图。

附图未必按照实际的比例绘制。

附图标记说明：

1000、车辆；

100、电池；200、控制器；300、马达；

10、电池单体；20、上盖；30、下盖；

101、壳体；102、端盖；103、电极组件；104、电极端子；105、泄压机构；

1、极片；11、集流体；12、活性物质层；12a、边缘区域；12b、中间区域；121、第一活性物质层；1211、基体部；1212、削薄部；122、第二活性物质层；1221、第一部分；1222、第二部分；1223、第三部分；1224、第四部分；

第一方向x。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请中术语“和/或”，仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

本申请中出现的“多个”指的是两个以上（包括两个）。

本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方体方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以一定程度上避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。

电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的集流体层叠后作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的集流体层叠后作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。隔离膜的材质可以为PP（polypropylene，聚丙烯）或PE（polyethylene，聚乙烯）等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。为描述方便，以下以极耳指代正极极耳和/或负极极耳。

电池单体在充电时，金属离子从正极活性物质层脱出并嵌入负极活性物质层，但是可能会发生一些异常情况，导致金属离子的析出。以锂离子电池单体为例，由于负极活性物质层嵌锂空间不足、锂离子嵌入负极活性物质层阻力太大或锂离子过快的从正极活性物质层脱出等原因，脱出的锂离子无法等量的嵌入负极极片的负极活性物质层，无法嵌入负极极片的锂离子只能在负极极片表面得电子，从而形成金属锂单质，这就是析锂现象，处于活性物质层端部区域这一现象更为明显。析锂不仅使电池单体性能下降，循环寿命大幅缩短，还限制了电池单体的快充容量。除此之外，电池单体发生析锂时，析出来的锂金属非常活泼，在较低的温度下便可以与电解液发生反应，造成电池单体自产热起始温度（Tonset）降低和自产热速率增大，严重危害电池单体的安全。

鉴于以上问题，发明人经过深入研究，提出了一种极片，极片的活性物质层包括中间区域和位于中间区域两侧的边缘区域，边缘区域的阻抗与中间区域的阻抗不同，调节边缘区域与中间区域的动力学性能，从而使得负极活性物质层边缘不易出现析锂，以降低负极极片的析锂的风险。

电池单体可以应用于车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。

以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000为例进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在本申请一些实施例中，电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸图。电池100包括箱体和电池单体10。在一些实施例中，箱体可以包括上盖20和下盖30，上盖20与下盖30相互盖合，上盖20和下盖30共同限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。下盖30可以为一端开口的空心结构，上盖20可以为板状结构，上盖20盖合于下盖30的开口侧，以使上盖20与下盖30共同限定出容纳空间；上盖20和下盖30也可以是均为一侧开口的空心结构，上盖20的开口侧盖合于下盖30的开口侧。当然，上盖20和下盖30形成的箱体可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

在电池100中，电池单体10可以是多个，多个电池单体10之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。多个电池单体10之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体10构成的整体容纳于箱体内；当然，电池100也可以是多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体10之间的电连接。

每个电池单体10可以为锂离子电池单体、锂硫电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体，但不局限于此。电池单体10可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。

请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的电池单体10的分解结构示意图。电池单体10是指组成电池的最小单元。如图3，电池单体10包括有壳体101、端盖102、电极组件103、电极端子104以及其他的功能性部件。

端盖102是指盖合于壳体101的开口处以将电池单体10的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖102的形状可以与壳体101的形状相适应以配合壳体101。可选地，端盖102可以由具有一定硬度和强度的材质（如铝合金）制成，这样，端盖102在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体10能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖102上可以设置有如电极端子104等的功能性部件。电极端子104可以用于与电极组件103电连接，以用于输出或输入电池单体10的电能。在一些实施例中，端盖102上还可以设置有用于在电池单体10的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构105。端盖102的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，在端盖102的内侧还可以设置有绝缘构件，绝缘构件可以用于隔离壳体101内的电连接部件与端盖102，以降低短路的风险。示例性的，绝缘构件可以是塑料、橡胶等。

壳体101是用于配合端盖102以形成电池单体10的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件103、电解液以及其他部件。壳体101和端盖102可以是独立的部件，可以于壳体101上设置开口，通过在开口处使端盖102盖合开口以形成电池单体10的内部环境。不限地，也可以使端盖102和壳体101一体化，具体地，端盖102和壳体101可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体101的内部时，再使端盖102盖合壳体101。壳体101可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体101的形状可以根据电极组件103的具体形状和尺寸大小来确定。壳体101的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。

电极组件103是电池单体10中发生电化学反应的部件。壳体101内可以包含一个或更多个电极组件103。电极组件103主要由正极极片和负极极片卷绕形成，并且通常在正极极片与负极极片之间设有隔离膜。正极极片和负极极片具有活性物质的部分构成电极组件103的主体，正极极片和负极极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体的一端或是分别位于主体的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳连接电极端子104以形成电流回路。

正极极片和负极极片绕卷绕轴线卷绕形成卷绕结构。在卷绕结构中，正极极片和负极极片沿垂直于卷绕轴线的方向叠加设置。换句话说，正极极片和负极极片沿着卷绕方向卷绕为多圈，卷绕方向为正极极片和负极极片从内向外周向卷绕的方向。卷绕结构被展开后，正极极片和负极极片基本上为长条带形状。

请参照图4，图4为本申请一些实施例的电极组件的极片结构示意图；结合参阅图5，图5为本申请一些实施例的极片的展开状态的结构示意图；图6为图5所示的一些实施例的极片在a-a处的截面结构示意图。

如图4至图6所示，本申请的一种极片1，包括集流体11和设置于集流体11表面上的活性物质层12，活性物质层12包括中间区域12b和位于中间区域12b两侧的边缘区域12a。活性物质层12为正极活性物质层，边缘区域12a的阻抗大于中间区域12b的阻抗。或者，活性物质层12为负极活性物质层，边缘区域12a的阻抗小于中间区域12b的阻抗。

极片1可以是正极极片，也可以是负极极片。

在一些示例中，极片1为正极极片，集流体11的基材可为金属箔片或复合集流体11。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体11可包括基层和形成基层至少一个表面上的金属层。极片1还包括设置在金属箔片或复合集流体11的至少一个表面上的正极活性物质层。

在另一些示例中，极片1为负极极片，集流体11的基材可为金属箔片或复合集流体11。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体11可包括基层和形成于基层至少一个表面上的金属层。极片1还包括设置在金属箔片或复合集流体11的至少一个表面上的负极活性物质层。

在本申请实施例中，活性物质层12包括中间区域12b和位于中间区域12b两侧的边缘区域12a，且中间区域12b的阻抗与边缘区域12a的阻抗不同。

在本申请实施例中，中间区域12b的阻抗与边缘区域12a的阻抗的差异，实现方式有多种，例如：中间区域12b的活性物质与边缘区域12a的活性物质不同、中间区域12b的活性物质的占比与边缘区域12a的活性物质的占比不同、中间区域12b的活性物质的粒径与边缘区域12a的活性物质的粒径不同、中间区域12b的活性物质层厚度与边缘区域12a的活性物质层厚度不同。

示例性地，活性物质层12为正极活性物质层，边缘区域12a的活性物质的占比小于中间区域12b的活性物质的占比，且边缘区域12a的活性物质与中间区域12b的活性物质成分相同，以使边缘区域12a的阻抗大于中间区域12b的阻抗；活性物质层12为负极活性物质层，边缘区域12a的活性物质的占比大于中间区域12b的活性物质的占比，且边缘区域12a的活性物质与中间区域12b的活性物质成分相同，以使边缘区域12a的阻抗小于中间区域12b的阻抗。

在本申请实施例中，中间区域12b的阻抗与边缘区域12a的阻抗存在差异，可仅调节边缘区域12a的阻抗的大小，中间区域12b的阻抗不变，从而保证供电能力和蓄电容量。

在本申请实施例中，阻抗可用于表征锂离子的脱嵌能量，正极活性物质层的边缘区域12a的阻抗越大，脱锂能量越弱；负极活性物质层的边缘区域12a的阻抗越小，嵌锂能量越强。在本申请的阻抗测试方法：（1）电池的制备，将仅含有边缘区域或中间区域的活性物质层与集流体形成极片。（2）阻抗测试，首先，采用化学工作站（EIS）对上述具有不同区域的活性物质层设计的电池的阻抗数值进行测试，然后，以标注电池为基准，对测得的电池阻抗值进行梯度数据值拟合，再依据拟合结果计算阻抗，单位为Ω。

本申请提供的极片1，活性物质层12包括中间区域12b和位于中间区域12b两侧的边缘区域12a。活性物质层12为正极活性物质层，边缘区域12a的阻抗大于中间区域12b的阻抗，在循环的过程中，边缘区域12a阻抗较大，调节边缘区域12a的动力学性能，使得边缘区域12a处的活性物质脱离出的锂离子的速率降低，从而使得负极活性物质层边缘不易出现析锂，以降低负极极片的析锂的风险。活性物质层12为负极活性物质层，边缘区域12a的阻抗小于中间区域12b的阻抗，在循环的过程中，边缘区域12a阻抗较小，边缘区域12a处的活性物质接受锂离子能力增强，改善了边缘区域12a的动力学性能，从而使得负极活性物质层边缘不易出现析锂，以降低负极极片的析锂的风险。

根据本申请的一个实施例，活性物质层12包括第一活性物质层121和第二活性物质层122，第一活性物质层121设置于集流体11的表面上，且第一活性物质层121的至少部分位于中间区域12b。第二活性物质层122的至少部分位于边缘区域12a。第二活性物质层122的阻抗不同于第一活性物质层121的阻抗。

在本申请实施例中，活性物质层12包括第一活性物质层121和第二活性物质层122，第一活性物质层121设置于集流体11的表面上，且第一活性物质层121的至少部分位于中间区域12b，可以理解为，第一活性物质层121的一部分位于中间区域12b，另一部分位于边缘区域12a，中间区域12b仅一侧设有第一活性物质层121，或者，中间区域12b的两侧设有第一活性物质层121；第一活性物质层121仅位于中间区域12b，边缘区域12a均设有第二活性物质层122。

在本申请实施例中，第二活性物质层122的至少部分位于边缘区域12a，可以理解为第二活性物质层122的一部分位于边缘区域12a，另一部分位于中间区域12b；或者，第二活性物质层122仅位于边缘区域12a。

在本申请实施例中，在边缘区域12a仅设有第二活性物质层122时，第二活性物质层122设置于集流体11的表面上；在边缘区域12a设有第一活性物质层121和第二活性物质层122时，第二活性物质层122可设置于第一活性物质层121背离集流体11的一侧，或者，第二活性物质层122的一部分设置于第一活性物质层121背离集流体11的一侧，另一部分设置于集流体11的表面上。

在本申请实施例中，第二活性物质层122的阻抗不同于第一活性物质层121的阻抗，具体地，第二活性物质层122添加的惰性物质的质量占比与第一活性物质层121添加的惰性物质的质量占比不同。惰性物质由于其化学性质不活跃，从而会影响活性物质层12的阻抗能力。惰性物质包括但不限于：一些惰性添加剂。示例性地，惰性添加剂包括但不限于：聚偏氟乙烯(PVDF)、含氟硫酰胺锂离子聚合物等。

在这些可选的实施例中，通过设置第二活性物质层122的阻抗与第一活性物质层121的阻抗不同，且第二活性物质层122的至少部分位于边缘区域12a，第一活性物质层121的至少部分位于中间区域12b，不仅不易出现析锂现象，而且，设有阻抗不同的两个活性物质层，便于实现边缘区域12a与中间区域12b阻抗的差异，以简化极片1的制造工艺。

结合参与图7，图7为本申请一些实施例的极片的截面结构示意图。

根据本申请的一个实施例，如图4至图7所示，第二活性物质层122包括两个第一部分1221，两个第一部分1221设置于第一活性物质层121的两侧并设置于集流体11的表面。两个第一部分1221分别位于两个边缘区域12a。

在本申请实施例中，第二活性物质层122包括两个第一部分1221，两个第一部分1221设置于第一活性物质层121的两侧并设置于集流体11的表面，其中，第一活性物质层121可仅设置在中间区域12b，位于第一活性物质层121两侧的第一部分1221位于边缘区；或者，第一活性物质层121一部分设置在中间区域12b，另一部分设置于边缘区域12a的一部分，位于第一活性物质层121两侧的第一部分1221位于边缘区，也即第二活性物质与第一活性物质非层叠设置。

在本申请实施例中，第二活性物质层122包括两个第一部分1221，且两个第一部分1221分别位于两个边缘区域12a，第二活性物质层122还包括其他部分，其他部分可设置于中间区域12b，位于中间区域12b的其他部分可设置于集流体11的表面，也可以设置于第一活性物质层121的表面。

可选地，两个第一部分1221的厚度相等；更可选地，第一部分1221的厚度与第一活性物质层121的厚度相等。

在这些可选的实施例中，如此设置，在满足降低析锂现象的前提下，能够降低活性物质层12的整体厚度，降低电池单体中极片1的占用空间。

根据本申请的一个实施例，如图5、图6和图7所示，第二活性物质层122还包括第二部分1222，第二部分1222设于第一活性物质层121背离集流体11的表面并连接两个第一部分1221。第一活性物质层121和第二部分1222位于中间区域12b。

在本申请实施例中，第二活性物质层122包括两个第一部分1221和第二部分1222，第二部分1222设置于两个第一部分1221之间，且第二部分1222位于中间区域12b，也即第二部分1222与第一活性物质沿厚度方向层叠设置。第二活性物质层122在集流体11的正投影大于第一活性物质层121在集流体11的正投影。

在本申请实施例中，第一部分1221的厚度与第二部分1222的厚度相等或不等。

示例性地，第二活性物质层122包括两个第一部分1221和第二部分1222，第二部分1222位于两个第一部分1221之间且与两个第一部分1221连接，第二部分1222设于第一活性物质层121背离集流体11的表面，第二部分1222与第一活性物质层121的总厚度等于第一部分1221的厚度。

在这些可选的实施例中，第二活性物质层122包括第一部分1221和第二部分1222，第一活性物质层121的外表面均设有第二活性物质层122，也即第二活性物质层122包覆于第一活性物质层121，能够进一步降低析锂能力，从而进一步提升电池的安全性能。

结合参阅图8，图8为图5所示的另一些实施例的极片在a-a处的截面结构示意图。

根据本申请的一个实施例，如图5和图8所示，第一活性物质层121包括基体部1211和削薄部1212，削薄部1212位于基体部1211的两侧，削薄部1212的厚度小于基体部1211的厚度。第二活性物质层122包括涂覆于削薄部1212背离集流体11一侧的第三部分1223。削薄部1212和第三部分1223位于边缘区域12a，基体部1211位于中间区域12b。

在本申请实施例中，第一活性物质层121包括基体部1211和削薄部1212，基体部1211位于中间区域12b，削薄部1212位于边缘区域12a，削薄部1212位于基体部1211的边缘，且削薄部1212的厚度小于基体部1211的厚度，具体地，削薄部1212的厚度逐渐减小；或者，削薄部1212的厚度先减小后不变；或者，削薄部1212的厚度不变且小于基体部1211的厚度。

在本申请实施例中，第二活性物质层122包括第三部分1223，第三部分1223涂覆于削薄部1212背离集流体11一侧，第三部分1223可部分覆盖削薄部1212，也可以覆盖削薄部1212。

可选地，第三部分1223在集流体11的正投影覆盖削薄部1212在集流体11的正投影。

在本申请实施例中，第二活性物质层122包括第三部分1223，第二活性物质层122还可包括其他部分，其他部分可设置于第三部分1223背离削薄部1212的一侧，或者，其他部分还可设置于基体部1211。

在这些可选的实施例中，如此设置，能够增加活性物质层处于边缘区域12a的第二活性物质层122的占比，在活性物质层12整体厚度不变的情况下，边缘区域12a的第二活性物质层122的占比增加，能够降低锂离子聚集，进一步降低析锂现象的发生。

结合参与图9和图10，图9为本申请另一些实施例的极片的截面结构示意图；图10为本申请又一些实施例的极片的截面结构示意图。

根据本申请的一个实施例，如图9和图10，削薄部1212连接于基体部1211，且削薄部1212相对于基体部1211向内倾斜。

在本申请实施例中，削薄部1212涂覆在基体部1211的边缘，削薄部1212的涂敷厚度会逐渐变小，呈斜坡状分布，此处削薄部1212的涂敷厚度小于基体部1211的涂敷厚度。设置于削薄部1212的第三部分1223连接于基体部1211的边缘，且第三部分1223的厚度逐渐增加，以使位于边缘区域12a的活性物质层的总厚度保证不变。

在这些可选的实施例中，如此设置，向内倾斜的削薄部1212更有利于削薄部1212的加工。

根据本申请的一个实施例，如图8所示，削薄部1212连接于基体部1211，且削薄部1212背离集流体11的表面与基体部1211背离集流体11的表面平行。

在本申请实施例中，削薄部1212在边缘区域12a为等厚，且削薄部1212背离集流体11的表面与基体部1211背离集流体11的表面平行，设置于削薄部1212的第三部分1223连接于基体部1211的边缘，且第三部分1223在边缘区域12a为等厚，以使活性物质层12在边缘区域12a的总厚度与活性物质层12在中间区域12b的总厚度相等。

在这些可选的实施例中，有利于第三部分1223涂覆在削薄部1212上，简化制造工艺。

根据本申请的一个实施例，第二活性物质层122还包括第四部分1224，第四部分1224涂覆于基体部1211背离集流体11的一侧，第四部分1224连接两个第三部分1223。

在本申请实施例中，第二活性物质层122包括两个第三部分1223和第四部分1224，第四部分1224设置于两个第三部分1223之间，且第四部分1224位于中间区域12b，也即第四部分1224与基体部1211沿厚度方向层叠设置。

在这些可选的实施例中，第二活性物质层122还包括第三部分1223和第四部分1224，第一活性物质层121的外表面均设有第二活性物质层122，也即第二活性物质层122包覆于第一活性物质层121，能够进一步降低析锂能力，从而进一步提升电池的安全性能。

根据本申请的一个实施例，如图8和图9所示，第三部分1223沿第一方向x的距离D和活性物质层12沿第一方向x的距离C的满足：D≤0.2C，第一方向x垂直于活性物质层12的厚度方向。

在本申请实施例中，第三部分1223沿第一方向x的距离D和活性物质层12沿第一方向x的距离C的关系D为0.01C、0.02C、0.03C、0.04C、0.05C、0.06C、0.07C、0.08C、0.09C、0.10C、0.11C、0.12C、0.13C、0.14C、0.15C、0.16C、0.17C、0.18C、0.19C、0.2C或在由上述的任意两个端点所组成的其它范围内。

可选地，第三部分1223沿第一方向x的距离D和活性物质层12沿第一方向x的距离C的满足：0.1C≤D≤0.2C。

可选地，集流体11未涂覆有活性物质的区域，可以构成极耳，该极耳从涂覆有活性物质处向集流体11的边缘的延伸方向，构成了第一方向x，且第一方向x垂直于活性物质层12的厚度方向。

在这些可选的实施例中，发明人在经过深入的研究和大量的实验之后发现，第三部分1223沿第一方向x具有适宜的距离，可以进一步确保脱锂现象少的情况下，同时还具有足够的放电能力和蓄电容量。

根据本申请的一个实施例，如图8和图9所示，削薄部1212沿第一方向x的距离b满足：0≤D-b≤5mm。

在本申请实施例中，削薄部1212沿第一方向x的距离b满足：0≤D-b≤5mm，可以理解为，第三部分1223沿第一方向x的距离D大于或等于削薄部1212沿第一方向x的距离b，也即，第三部分1223在集流体11的正投影覆盖削薄部1212在集流体11的正投影。

示例性地，削薄部1212沿第一方向x的距离b与第三部分1223沿第一方向x的距离D相等，也即，第三部分1223仅设置于削薄部1212背离集流体11的一侧。

示例性地，削薄部1212沿第一方向x的距离b与第三部分1223沿第一方向x的距离D满足D-b=2mm，也即，第三部分1223的一部分设置于削薄部1212背离集流体11的一侧，另一部分设置于集流体11上。

在这些可选的实施例中，发明人在经过深入的研究和大量的实验之后发现，如此设置，第三部分1223能够包覆在削薄部1212，从而锂离子不易在负极边缘的局部聚集，从而降低析锂的风险。

根据本申请的一个实施例，如图8至图10所示，第三部分1223的最大厚度g和削薄部1212的最大厚度e满足：e≤g。

可选地，第三部分1223的最大厚度g和削薄部1212的最大厚度e满足：0＜e≤g。

在这些可选的实施例中，发明人在经过深入的研究和大量的实验之后发现，第三部分1223的最大厚度g和削薄部1212的最大厚度e满足：e≤g，以使的在边缘区域12a，第二活性物质层122的动力学性能占主导地位，以达到降低析锂的效果。

结合参阅图11，图11为本申请再一些实施例的极片的截面结构示意图。

根据本申请的一个实施例，如图11所示，第一活性物质层121的最大厚度E和活性物质层12的最大厚度F满足：0.13F≤E≤F。

在这些可选的实施例中，发明人在经过深入的研究和大量的实验之后发现，适宜的第一活性物质层121的最大厚度，有利于保证具有足够的放电能力和蓄电容量。

根据本申请的一个实施例，如图11所示，第二活性物质层122的最大厚度G和活性物质层12的最大厚度F满足：0＜G≤F。

在这些可选的实施例中，发明人在经过深入的研究和大量的实验之后发现，适宜的第二活性物质层122的最大厚度，有利于降低析锂的风险。

根据本申请的一个实施例，活性物质层12为正极活性物质层，第一活性物质层121的阻抗小于第二活性物质层122的阻抗。

可选地，第一活性物质层121活性物质的质量占比大于第二活性物质层122活性物质的质量占比，以使第一活性物质层121的阻抗小于第二活性物质层122的阻抗。

在这些可选的实施例中，活性物质层12为正极活性物质层，边缘区域12a的阻抗大于中间区域12b的阻抗，在循环的过程中，边缘区域12a阻抗较大，调节边缘区域12a的动力学性能，使得边缘区域12a处的活性物质脱离出的锂离子的减少，相应的增加了负极活性物质层边缘的嵌锂能力，从而使得负极活性物质层边缘不易出现析锂，以降低负极极片的析锂的风险。

根据本申请的一个实施例，活性物质层12为负极活性物质层，第一活性物质层121的阻抗大于第二活性物质层122的阻抗。

在这些可选的实施例中，活性物质层12为负极活性物质层，边缘区域12a的阻抗小于中间区域12b的阻抗，在循环的过程中，边缘区域12a阻抗较小，边缘区域12a处的活性物质接受锂离子能力增强，改善了边缘区域12a的动力学性能，从而使得负极活性物质层边缘不易出现析锂，以降低负极极片的析锂的风险。

根据本申请的一个实施例，活性物质12层为负极活性物质层，中间区域12b的阻抗为5Ω～25Ω，边缘区域12a的阻抗为2Ω～15Ω。

在这些可选的实施例中，负极活性物质层经过改善后，边缘区域12a由未改善之前的15Ω～55Ω，降低至2Ω～15Ω，显著降低了边缘区域12a的阻抗，且低于中间区域12b的阻抗，有效改善了边缘区域12a的动力学性能，降低了负极极片的析锂的风险。

第二方面，本申请实施例提供了一种电极组件103，包括前述任一实施方式中的极片1。

第三方面，本申请实施例提供了一种电池单体10，包括前述任一实施方式中的电极组件103。

第四方面，本申请实施例提供了一种电池100，包括前述任一实施方式的电池单体10。

第五方面，本申请实施例提供了一种用电装置，包括前述任一实施方式中的电池单体10或前述任一实施方式的电池100，电池单体10或电池100用于提供电能。

根据本申请的一些实施例，参见图8至图11，本申请提供一种极片，包括集流体11和设置于集流体表面上的活性物质层12，活性物质层12包括中间区域12b和位于中间区域12b两侧的边缘区域12a，活性物质层12包括第一活性物质层121和第二活性物质层122，第一活性物质层121设置于集流体11的表面上，第一活性物质层121包括基体部1211和削薄部1212，削薄部1212位于基体部1211的两侧，削薄部1212的厚度小于基体部1211的厚度，削薄部1212连接于基体部1211，且削薄部1212相对于基体部1211向内倾斜，削薄部1212位于边缘区域12a，基体部1211位于中间区域12b；第二活性物质层122包括第三部分1223和第四部分1224，第三部分1223涂覆于削薄部1212背离集流体11一侧，第三部分1223位于边缘区域12a，第四部分1224涂覆于基体部1211背离集流体11的一侧，第四部分1224位于中间区域12b，第三部分1223沿第一方向x的距离D和活性物质层12沿第一方向x的距离C满足：D=0.2C；削薄部1212沿第一方向x的距离b满足：D-b=0，第一活性物质层121的最大厚度E和活性物质层12的最大厚度F满足： E=0.5F；第二活性物质层122的最大厚度G和活性物质层12的最大厚度F满足：G=0.75F。第二活性物质层的阻抗小于第一活性物质层的阻抗。

本申请中的极片，活性物质层包括中间区域和位于中间区域两侧的边缘区域。活性物质层为负极活性物质层，边缘区域的阻抗小于中间区域的阻抗，在循环的过程中，边缘区域阻抗较小，边缘区域处的活性物质接受锂离子能力增强，改善了边缘区域的动力学性能，从而使得负极活性物质层边缘不易出现析锂，以降低负极极片的析锂的风险。

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，其特征在于，包括集流体和设置于所述集流体表面上的活性物质层，活性物质层包括中间区域和位于所述中间区域两侧的边缘区域；

所述活性物质层为正极活性物质层，所述边缘区域的阻抗大于所述中间区域的阻抗；或者，

所述活性物质层为负极活性物质层，所述边缘区域的阻抗小于所述中间区域的阻抗。

2.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，

所述活性物质层包括第一活性物质层和第二活性物质层，所述第一活性物质层设置于所述集流体的表面上，且所述第一活性物质层的至少部分位于所述中间区域；

所述第二活性物质层的至少部分位于所述边缘区域；

所述第二活性物质层的阻抗不同于所述第一活性物质层的阻抗。

3.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，

所述第二活性物质层包括两个第一部分，两个所述第一部分设置于所述第一活性物质层的两侧并设置于所述集流体的表面；

两个所述第一部分分别位于两个所述边缘区域。

4.根据权利要求3所述的极片，其特征在于，

所述第二活性物质层还包括第二部分，所述第二部分设于所述第一活性物质层背离所述集流体的表面并连接两个所述第一部分；

所述第一活性物质层和所述第二部分位于所述中间区域。

5.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，

所述第一活性物质层包括基体部和削薄部，所述削薄部位于所述基体部的两侧，所述削薄部的厚度小于所述基体部的厚度；

所述第二活性物质层包括涂覆于所述削薄部背离所述集流体一侧的第三部分；

所述削薄部和所述第三部分位于所述边缘区域，所述基体部位于所述中间区域。

6.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，

所述削薄部连接于所述基体部，且所述削薄部相对于所述基体部向内倾斜。

7.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，

所述削薄部连接于所述基体部，且所述削薄部背离所述集流体的表面与所述基体部背离所述集流体的表面平行。

8.根据权利要求5所述的极片，其特征在于，

所述第二活性物质层还包括第四部分，所述第四部分涂覆于所述基体部背离所述集流体的一侧，所述第四部分连接两个所述第三部分。

9.根据权利要求8所述的极片，其特征在于，

所述第三部分沿第一方向的距离D和活性物质层沿第一方向的距离C的满足：D≤0.2C，所述第一方向垂直于所述活性物质层的厚度方向。

10.根据权利要求9所述的极片，其特征在于，

所述削薄部沿第一方向的距离b满足：0≤D-b≤5mm。

11.根据权利要求8所述的极片，其特征在于，

所述第三部分的最大厚度g和所述削薄部的最大厚度e满足：e≤g。

12.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，

所述第一活性物质层的最大厚度E和活性物质层的最大厚度F满足：0.13F≤E≤F。

13.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，

所述第二活性物质层的最大厚度G和活性物质层的最大厚度F满足：0＜G≤F。

14.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，

所述活性物质层为正极活性物质层，所述第一活性物质层的阻抗小于所述第二活性物质层的阻抗。

15.根据权利要求2所述的极片，其特征在于，

所述活性物质层为负极活性物质层，所述第一活性物质层的阻抗大于所述第二活性物质层的阻抗。

16.根据权利要求1所述的极片，其特征在于，

所述活性物质层为负极活性物质层，所述中间区域的阻抗为5Ω～25Ω，所述边缘区域的阻抗为2Ω～15Ω。

17.一种电极组件，其特征在于，包括权利要求1至16任一项所述的极片。

18.一种电池单体，其特征在于，包括权利要求17所述的电极组件。

19.一种电池，其特征在于，包括多个根据权利要求18所述的电池单体。

20.一种用电装置，其特征在于，包括多个根据权利要求18所述的电池单体或根据权利要求19所述的电池，所述电池单体或所述电池用于提供电能。

Images