WO2024077628A1 - 极片、电极组件、电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种极片、电极组件、电池单体、电池及用电设备，极片，包括沿极片的厚度方向分布的集流体和活性物质层，活性物质层包括第一活性物质层及位于第一活性物质层远离集流体的一侧的第二活性物质层，第二活性物质层的电阻小于第一活性物质层的电阻；其中，极片为负极极片，第二活性物质层的电阻为20mohm～300mohm；或者，极片为正极极片，第二活性物质层的电阻为100mohm～600mohm。极片中，在第一活性物质层的表面设有电阻较小的第二活性物质层，使得极片表面阻抗小，负极极片能有效改善速热充电过程中极片表面的析出金属现象，正极极片能改善充电电压过高而导致在充满电前充电提前截止的现象。

Description

极片、电极组件、电池单体、电池及用电设备 技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种极片、电极组件、电池单体、电池及用电设备。

背景技术

现有的电池单体低温性能不佳，通常需要速热充电。然而，速热充电过程中，负极极片表面通常出现严重的析出金属现象，且容易出现充电电压过高而导致在充满电前充电提前截止的现象。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供一种极片、电极组件、电池单体、电池及用电设备，负极极片的改进能改善速热充电过程中极片表面的析出金属现象，正极极片的改进能改善充电电压过高而导致在充满电前充电提前截止的现象。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种极片，包括沿极片的厚度方向分布的集流体和活性物质层，活性物质层包括第一活性物质层及位于第一活性物质层远离集流体的一侧的第二活性物质层，第二活性物质层的电阻小于第一活性物质层的电阻；其中，极片为负极极片，第二活性物质层的电阻为20mohm～300mohm；或者，极片为正极极片，第二活性物质层的电阻为100mohm～600mohm。

本申请实施例的技术方案中，在第一活性物质层的表面设有电阻较小的第二活性物质层，使得极片表面阻抗小，作为负极极片时能够提高对金属离子的吸附能力，从而能够有效改善速热充电过程中极片表面的析出金属现象；作为正极极片能够提高对锂离子的回嵌能力，从而能够有效改善速热充电过程中充电电压过高而导致在充满电前充电提前截止的现象。

在一些实施例中，第一活性物质层的电阻为R1，第二活性物质层的电阻为R2，满足以下条件(a1)和(a2)中的至少一项；(a1)R2/R1≤0.9；(a2)R2/R1≤0.5。该实施例中，R2/R1在特定的标准以下，也就是说，第二活性物质层相对于第一活性物质层而言的电阻降低程度达到一定标准以上，有利于在通过第一活性物质层发挥较好的电化学性能的同时，通过第二活性物质层更好地改善速热充电过程中极片表面的析出金属现象及充电电压过高导致充电提前截止的现象。

在一些实施例中，极片为负极极片，第二活性物质层的比表面积大于第一活性物质层的比表面积。该实施例中，由于负极活性物质的比表面积的调控性好，在负极极片中采用调控活性物质层的比表面积的方式调控活性物质层的电阻，使得方案实施方便。

在一些实施例中，第一活性物质层的比表面积为BET1，第二活性物质层的比表面积BET2，满足：BET2/BET1≥1.1。该实施例中，BET2/BET1在特定的标准以上，方便将第二活性物质层相对于第一活性物质层而言的电阻降低程度调控在一定标准以上，有利于在通过第一活性物质层发挥较好的电化学性能的同时，通过第二活性物质层更好地改善速热充电过程中极片表面的析出金属现象。

在一些实施例中，第一活性物质层的活性物质为石墨，BET1≤1m ²/g，还满足以下条件(b1)或(b2)；(b1)第二活性物质层的活性物质为石墨，BET2≤1m ²/g；(b2)第二活性物质层的活性物质为活性炭，1000m ²/g≤BET2≤1500m ²/g。该实施例中，第一活性物质层的活性物质具有较小的比表面积，使得第一活性物质层能发挥较好的电化学性能；第二活性物质层的活性物质可以根据设计选择石墨或活性炭，选择具有相对较大的比表面积的活性炭时，使得第一活性物质层具有较小的电阻的可调性较好，能够较好地改善速热充电过程中极片表面的析出金属现象。

在一些实施例中，极片为正极极片，第一活性物质层的活性物质的Dv50小于第二活性物 质层的活性物质的Dv50。该实施例中，由于正极活性物质的粒径的调控性好，在正极极片中采用调控活性物质层的粒径的方式调控活性物质层的电阻，使得方案实施方便。

在一些实施例中，第一活性物质层的活性物质的Dv50为D1，第二活性物质层的活性物质的Dv50为D2，满足：D1/D2≤0.9。该实施例中，D1/D2≤0.9在特定的标准以下，方便将第二活性物质层相对于第一活性物质层而言的电阻降低程度调控在一定标准以上，有利于在通过第一活性物质层发挥较好的电化学性能的同时，通过第二活性物质层更好地改善速热充电过程中充电电压过高导致充电提前截止的现象。

在一些实施例中，第一活性物质层的活性物质为磷酸铁锂材料，D1为800nm～1200nm；第二活性物质层的活性物质为磷酸铁锂材料，D2为200nm～600nm。该实施例中，第一活性物质层的活性物质具有合适的粒径，使得第一活性物质层能发挥较好的电化学性能；第二活性物质层的活性物质具有相对较大的粒径，使得第一活性物质层具有较小的电阻，能够较好地改善速热充电过程中充电电压过高导致充电提前截止的现象。

在一些实施例中，沿极片的厚度方向，活性物质层的厚度为H1，第二活性物质层的厚度为H2，满足以下条件(c1)～(c3)中的至少一项；(c1)H2/H1≤0.5；(c2)H2≥3μm；(c3)H2≥10μm。该实施例中，第二活性物质层的厚度在活性物质层的总厚度中的占比在一定标准以下，避免电阻小的第二活性物质层的占比过大而使得极片的寿命、成本、能量密度受到过多的影响；第二活性物质层的厚度在一定标准以上，使得第二活性物质层能够有效地发挥作用。

第二方面，本申请实施例提供一种电极组件，包括隔离膜以及如上述实施例的极片。

在一些实施例中，负极极片为如上述实施例的极片。

在一些实施例中，正极极片为如上述实施例的极片。

第三方面，本申请实施例提供一种电池单体，包括外壳以及如上述实施例的电极组件；电极组件容纳于外壳内。

第四方面，本申请实施例提供一种电池，包括如上述实施例的电池单体。

第五方面，本申请实施例提供一种用电设备，包括如上述实施例的电池单体或者如上述实施例的电池。

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

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图

图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸图；

图3为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸图；

图4为本申请一些实施例提供的电极组件的结构示意图；

图5为本申请一些实施例提供的一种极片的剖视图；

图6为本申请一些实施例提供的另一种极片的剖视图。

图标：

1000-车辆；

100-电池模组；200-控制器；300-马达；

10-箱体；11-第一部分；12-第二部分；13-容纳空间；

20-电池单体；21-外壳；22-电极组件；23-电极端子；24-泄压结构；

211-壳体；212-盖体；213-密封空间；

221-正极极片；222-负极极片；223-隔离膜；

220-极片；2201-集流体；2202-第一活性物质层；2203-第二活性物质层。

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，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文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；本文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。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”、“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。

在本申请实施例的描述中，技术术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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实施例中的具体含义。

在本文中提及“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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

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高度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体高度、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。

目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

动力电池通过金属离子在正负极之间的迁移实现能量存储和释放，然而金属离子在正负极之间迁移受到温度影响很大；特别是在低温下，正负极的动力学条件变差，加上电解液粘度上升、电导率下降等因素，从而导致电池在低温下性能极剧恶化，出现如充电时间长、续航里程短、功率性能差等问题。

为了降低低温对电池性能的影响，在目前提出的一些技术方案中，通常在低温环境下采用短时大倍率脉冲充放电策略进行速热充电，即在充电过程中让电极组件的充电曲线尽可能多地偏离平衡电位，用以增大极化产热提高温升，从而改善电池低温充电能力。

然而，申请人注意到，以锂离子电池为例，采用短时大倍率脉冲充放电策略进行速热充电时，在大倍率放电流程中，正极回嵌锂离子的能力不足，导致锂离子不易返回正极，容易出现充电电压过高而导致在充满电前充电提前截止的现象；而在大倍率充电流程中，负极对锂离子的吸附能力不足，从而导致负极容易出现严重的析锂现象，容易对电池的安全性能造成隐患。

基于此，申请人经过深入研究发现，通过减小负极表面的阻抗，能够提高负极对锂离子的吸附能力，从而有效改善速热充电过程中极片表面的析出金属现象；而通过减小正极表面的阻抗，也能够提高正极对锂离子的回嵌能力，从而有效改善充电电压过高而导致在充满电前充电提前截止的现象。

基于以上研究，申请人设计了一种极片，在表面配置了电阻较小的活性物质层，用于有效改善速热充电过程中极片表面的析出金属现象或者改善充电电压过高而导致在充满电前充电提前截止的现象。

本申请中，用电设备可以为多种形式，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，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。

以下实施例为了方便说明，以本申请实施例的一种用电设备为车辆为例进行说明。

参见图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，电池可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池可以用于车辆1000的供电，例如，电池可以作为车辆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，电池不仅仅可以作为车辆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。

本申请中，电池是指包括多个电池单体20以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。电池可以包括用于封装多个电池单体20的箱体10，箱体10可以避免液体或其他异物影响电池单体20的充电或放电。

参见图2，图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸图。电池包括箱体10和多个电池单体20，多个电池单体20容纳于箱体10内。其中，箱体10用于容纳电池单体20，箱体10可以是多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分11和第二部分12，第一部分11与第二部分12相互盖合，第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间13。第二部分12可以是一端开口的空心结构，第一部分11为板状结构，第一部分11盖合于第二部分12的开口侧，以形成具有容纳空间13的箱体10；第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧，以形成具有容纳空间13的箱体10。当然，第一部分11和第二部分12可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

电池可以是电池包、电池模组100等形式。在电池中，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内。也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成模块，多个模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体10。电池还可以包括其他结构，例如，多个电池单体20之间可通过汇流部件实现电连接，以实现多个电池单体20的并联或串联或混联。

电池单体20是指组成电池包的最小单元。电池单体20可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。

参见图3，电池单体20可以包括外壳21、电极组件22和电解液，电极组件22和电解液均容纳于外壳21内。

外壳21可以包括壳体211和盖体212。壳体211是用于配合盖体212以形成电池单体20的内部密封空间213的组件，其中，形成的密封空间213可以用于容纳电极组件22、电解液以及其他部件。盖体212是指盖合于壳体211的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件，盖体212的形状可以与壳体211的形状相适应以配合壳体211，盖体212上还可以设置有电极端子23、泄压结构24等功能性部件。壳体211的开口处和盖体212之间可以配置密封圈，用于实现壳体211和盖体212之间的密封。

壳体211和盖体212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211和盖体212的形状可以根据电极组件22的具体形状和尺寸大小来确定。壳体211和盖体212的材质可以是多种，例如但不限于为铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等金属。密封圈的材质可以是多种，例如但不限于为PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)等耐电解液腐蚀、高韧性且耐疲劳的材料。壳体211的外表面可以形成镀层，镀层的材质可以是多种，例如但不限于为Ni、Cr等耐腐蚀材料。

参见图4，电极组件22可以由正极极片221、负极极片222和隔离膜223组成。电池单体20主要依靠金属离子在正极极片221和负极极片222之间移动来工作。正极极片221包括正极集流体2201和正极活性物质层，以锂离子电池单体20为例，正极集流体2201的材料可以为铝，正极活性物质层中的正极活性物质材料可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂、锰酸锂、富锂锰基材料、锂硫材料等。负极极片222包括负极集流体2201和负极活性物质层，负极集流体2201的材料可以为铜，负极活性物质层中的负极活性物质材料可以为碳、硅等。此外，电极组件22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。

接下来结合附图对本申请实施例提出的极片220进行详细阐述。

参见图5和图6，第一方面，本申请实施例提供一种极片220，包括沿极片220的厚度方向分布的集流体2201和活性物质层，活性物质层包括第一活性物质层2202及位于第一活性物质层2202远离集流体2201的一侧的第二活性物质层2203，第二活性物质层2203的电阻小于第一活性物质层2202的电阻。其中，极片220为负极极片222，第二活性物质层2203的电阻为20mohm～300mohm；或者，极片220为正极极片221，第二活性物质层2203的电阻为100mohm～600mohm。

极片220可以是负极极片222，也可以是正极极片221。在极片220中，可以在集流体2201厚度方向上的一侧依次设置第一活性物质层2202和第二活性物质层2203，如图5所示；也可以在集流体2201厚度方向上的两侧分别依次设置第一活性物质层2202和第二活性物质层2203，如图6所示。示例性的，在如图6所示的极片220中，集流体2201两侧的第一活性物质层2202沿集流体2201对称设置，且集流体2201两侧的第二活性物质层2203沿集流体2201对称设置。

第一活性物质层2202可以按照常规的活性物质层要求进行配置，其要求包括材料种类、材料粒径、电阻、厚度等。作为示例，第一活性物质层2202的电阻为0.3ohm～1.0ohm。

第二活性物质层2203和常规的活性物质层相比，电阻相对较小，其电阻的调控方式不限，例如但不限于调整材料种类、调整材料含量、调整材料粒径、调整第二活性物质层2203厚度等。

当极片220为负极极片222时，第二活性物质层2203的电阻例如但不限于为20mohm、50mohm、100mohm、150mohm、200mohm、250mohm和300mohm中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

当极片220为正极极片221时，第二活性物质层2203的电阻例如但不限于为100mohm、200mohm、300mohm、400mohm、500mohm和600mohm中的任意一者点值或者任意两者之间的 范围值。

本申请中，电阻的测试方法可以采用本领域公知的测试方法。作为示例，采用连接有内阻仪红黑测试线的膜片电阻仪测试，其中，测试温度可以为20℃～30℃的室温，又例如恒温在25℃的理想状态温度。

本申请实施例的技术方案中，在第一活性物质层2202的表面设有电阻较小的第二活性物质层2203，使得极片220表面阻抗小，作为负极极片222时能够提高对金属离子的吸附能力，从而能够有效改善速热充电过程中极片220表面的析出金属现象；作为正极极片221能够提高对锂离子的回嵌能力，从而能够有效改善速热充电过程中充电电压过高而导致在充满电前充电提前截止的现象。

在一些实施例中，第一活性物质层2202的电阻为R1，第二活性物质层2203的电阻为R2，满足以下条件(a1)和(a2)中的至少一项；R2/R1≤0.9；(a2)R2/R1≤0.5。

作为示例，R2/R1的比值例如但不限于为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8和0.9中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

该实施例中，R2/R1在特定的标准以下，也就是说，第二活性物质层2203相对于第一活性物质层2202而言的电阻降低程度达到一定标准以上，有利于在通过第一活性物质层2202发挥较好的电化学性能的同时，通过第二活性物质层2203更好地改善速热充电过程中极片220表面的析出金属现象及充电电压过高导致充电提前截止的现象。

在一些实施例中，极片220为负极极片222，第二活性物质层2203的比表面积大于第一活性物质层2202的比表面积。

本申请中，比表面积是指单位质量物料所具有的总面积，其测试方法可以采用本领域公知的测试方法。作为示例，采用比表面和孔径分布测定仪测试分析。

该实施例中，由于负极活性物质的比表面积的调控性好，在负极极片222中采用调控活性物质层的比表面积的方式调控活性物质层的电阻，使得方案实施方便。

在一些实施例中，第一活性物质层2202的比表面积为BET1，第二活性物质层2203的比表面积BET2，满足：BET2/BET1≥1.1。

该实施例中，BET2/BET1在特定的标准以上，方便将第二活性物质层2203相对于第一活性物质层2202而言的电阻降低程度调控在一定标准以上，有利于在通过第一活性物质层2202发挥较好的电化学性能的同时，通过第二活性物质层2203更好地改善速热充电过程中极片220表面的析出金属现象。

在一些实施例中，第一活性物质层2202的活性物质为石墨，BET1≤1m ²/g，还满足以下条件(b1)或(b2)；(b1)第二活性物质层2203的活性物质为石墨，BET2≤1m ²/g；(b2)第二活性物质层2203的活性物质为活性炭，1000m ²/g≤BET2≤1500m ²/g。

其中，第二活性物质层2203的活性物质为石墨时，可以通过调控第二活性物质层2203的组分含量等方式，实现BET2/BET1≥1.1的调控。第二活性物质层2203的活性物质为活性炭时，BET2例如但不限于为1000m ²/g、1100m ²/g、1200m ²/g、1300m ²/g、1400m ²/g和1500m ²/g中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

需要说明的是，在本申请的其他实施例中，负极极片222的第二活性物质层2203可以同时含有多种活性物质，例如可以同时含有石墨、活性炭等。

该实施例中，第一活性物质层2202的活性物质具有较小的比表面积，使得第一活性物质层2202能发挥较好的电化学性能；第二活性物质层2203的活性物质可以根据设计选择石墨或活性炭，选择具有相对较大的比表面积的活性炭时，使得第一活性物质层2202具有较小的电阻的可调性较好，能够较好地改善速热充电过程中极片220表面的析出金属现象。

在一些实施例中，极片220为正极极片221，第一活性物质层2202的活性物质的Dv50小 于第二活性物质层2203的活性物质的Dv50。

本申请中，Dv50是指材料体积分布中50％所对应粒度，代表材料的粒径。其测试方法可以采用本领域公知的测试方法，作为示例，采用激光粒度仪进行测试。

该实施例中，由于正极活性物质的粒径的调控性好，在正极极片221中采用调控活性物质层的粒径的方式调控活性物质层的电阻，使得方案实施方便。

在一些实施例中，第一活性物质层2202的活性物质的Dv50为D1，第二活性物质层2203的活性物质的Dv50为D2，满足：D1/D2≤0.9。

作为示例，D1/D2的比值例如但不限于为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8和0.9中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

该实施例中，D1/D2≤0.9在特定的标准以下，方便将第二活性物质层2203相对于第一活性物质层2202而言的电阻降低程度调控在一定标准以上，有利于在通过第一活性物质层2202发挥较好的电化学性能的同时，通过第二活性物质层2203更好地改善速热充电过程中充电电压过高导致充电提前截止的现象。

在一些实施例中，第一活性物质层2202的活性物质为磷酸铁锂材料，D1为800nm～1200nm；第二活性物质层2203的活性物质为磷酸铁锂材料，D2为200nm～600nm。

作为示例，D1例如但不限于为800nm、900nm、1000nm、1100nm和1200nm中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值；D2例如但不限于为200nm、300nm、400nm、500nm和600nm中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

该实施例中，第一活性物质层2202的活性物质具有合适的粒径，使得第一活性物质层2202能发挥较好的电化学性能；第二活性物质层2203的活性物质具有相对较大的粒径，使得第一活性物质层2202具有较小的电阻，能够较好地改善速热充电过程中充电电压过高导致充电提前截止的现象。

参见图5，在一些实施例中，沿极片220的厚度方向，活性物质层的厚度为H1，第二活性物质层2203的厚度为H2，满足以下条件(c1)～(c3)中的至少一项；(c1)H2/H1≤0.5；(c2)H2≥3μm；(c3)H2≥10μm。

作为示例，H2/H1的比值例如但不限于为0.1、0.2、0.3、0.4和0.5中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值；H2例如但不限于3μm、5μm、10m、20μm、30μm和40μm中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。

该实施例中，第二活性物质层2203的厚度在活性物质层的总厚度中的占比在一定标准以下，避免电阻小的第二活性物质层2203的占比过大而使得极片220的寿命、成本、能量密度受到过多的影响；第二活性物质层2203的厚度在一定标准以上，使得第二活性物质层2203能够有效地发挥作用。

第二方面，本申请实施例提供一种电极组件22，包括隔离膜223以及如上述实施例的极片220。

其中，电极组件22中的正极极片221和负极极片222中的至少一者为上述实施例的极片220，也就是说，可以是正极极片221和负极极片222中的一者为上述实施例的极片220，另一者为参照常规的设置；也可以是正极极片221和负极极片222二者均为上述实施例的极片220。

在一些实施例中，负极极片222为如上述实施例的极片220。

该实施例中，负极极片222中的第二活性物质层2203能够提高对金属离子的吸附能力，能有效改善速热充电过程中极片220表面的析出金属现象。

在一些实施例中，正极极片221为如上述实施例的极片220。

该实施例中，正极极片221中的第二活性物质层2203能够提高对金属离子的回嵌能力，能有效改善速热充电过程中充电电压过高导致充电提前截止的现象。

第三方面，本申请实施例提供一种电池单体20，包括外壳21以及如上述实施例的电极组件22；电极组件22容纳于外壳21内。

第四方面，本申请实施例提供一种电池，包括如上述实施例的电池单体20。

第五方面，本申请实施例提供一种用电设备，包括如上述实施例的电池单体20或者如上述实施例的电池。

根据本申请的一些实施例，在电极组件22中，正极极片221和负极极片222的活性物质层均包括第一活性物质层2202和第二活性物质层2203。其中，在负极极片222中，第二活性物质层2203采用大比表面积的活性炭，使得第二活性物质层2203具有相对较小的电阻。在正极极片221中，第二活性物质层2203采用Dv50较大的活性物质，相对较小的电阻。

下面列举了一些具体实施例以更好地对本申请进行说明。

一、制备电池单体

(1)制备负极极片：在负极集流体表面涂覆负极活性物质层，经冷压、分切制备出负极极片备用。其中，负极活性物质层由第一负极活性物质层和第二负极活性物质层组成，或者负极活性物质层由第一负极活性物质层组成。

负极集流体、第一负极活性物质层和第二负极活性物质层依次分布。

第一负极活性物质层的制备包括：将石墨、导电碳SP、粘结剂SBR、分散剂CMC依次按照90％～99％、0.1％～3％、0.1％～3％、0.1％～3％的质量占比配料，分散在去离子水溶液中，并搅拌成固含量50％左右的浆料，之后涂布在负极集流体表面。

第二负极活性物质层的制备包括：将活性炭或者石墨、导电碳SP、粘结剂SBR、分散剂CMC依次按照90％～99％、0.1％～3％、0.1％～3％、0.1％～3％的质量占比配料，分散在去离子水溶液中，并搅拌成固含量50％左右的浆料，之后涂布在第一正极活性物质层表面。

(2)制备正极极片：在正极集流体表面涂覆正极活性物质层，经冷压、分切制备出负极极片备用。其中，正极活性物质层由第一正极活性物质层和第二正极活性物质层组成，或者正极活性物质层由第一正极活性物质层组成。

第一正极活性物质层的制备包括：将特定LFP材料、导电碳SP、粘结剂PVDF按照90％～99％、0.1％～3％、0.1％～3％的质量占比配料，分散在NMP溶液中，并搅拌成固含量70％左右的浆料，之后涂布在正极集流体表面。

第二正极活性物质层的制备包括：将特定LFP材料、导电碳SP、粘结剂PVDF按照90％～99％、0.1％～3％、0.1％～3％的质量占比配料，分散在NMP溶液中，并搅拌成固含量70％左右的浆料，之后涂布在第一正极活性物质层表面。

(3)组装电池单体：将正极极片、隔离膜、负极极片依次层叠，然后进行卷绕、注液、化成、分容等工艺，制备出电池单体。

二、测试方法

(1)活性物质层电阻测试：将极片裁切成4cm*25cm样品，之后将内阻仪红黑测试线和膜片电阻仪测试线连接。然后使用无尘纸浸润无水乙醇清洁上下探针；将红黑线与待测样品相连接；通过调节探针的高度以及压密，测试待测膜层电阻值大小。

(2)活性物质层比表面积测试：采用比表面和孔径分布测定仪测试分析，包括以下步骤，1)将待测样品装入样品管内。2)将样品管装到脱气站，安装样品管时必须将样品管对准端口，拧紧螺丝，确保密封安全。然后将加热包套在样品管上，并将文件信息和脱气温度等参数设置好，打开真空泵，开始对样品进行加热、真空脱气处理，以便除去材料表面吸附的气体。3)脱气结束后，关闭加热电源，待样品冷却至室温后，回填氦气。待充入氦气到常压后，卸下样品管并立即盖上橡皮塞，称重至精度为0.1mg，并记录该氦气填充的样品管、塞子和填充棒的重量。4)将称重后的样品管装到分析站。在杜瓦瓶中加入液氮，并将样品质量输入到分析文件中。设置测试参数，开 始进行吸附和脱附测试过程。5)测试结束后，将样品管中样品取出。洗涤样品管烘干备用。

(3)析锂情况分析：将电池单体置于-20℃的环境中，采用速热策略，等效0.5C倍率充电至100％SOC，充电结束后，拆解电池单体，观察负极极片界面的析锂状态。

其中，析锂情况的等级划分标准如下：

无析锂：界面金黄；

轻微析锂：极片边缘出现析锂，析锂面积占极片面积≤1/8；

中度析锂1：中间位置出现析锂，1/8＜析锂面积占极片面积≤1/4；

中度析锂2：中间位置出现析锂，1/4＜析锂面积占极片面积≤1/2；

中度析锂3：中间位置出现析锂，1/2＜析锂面积占极片面积≤3/4；

严重析锂：极片大面全部出现析锂，3/4＜析锂面积占极片面积。

三、实验条件及测试结果

各实验组中所使用的不同负极极片的相关条件如表1所示，各实验组中所使用的不同正极极片的相关条件如表2所示，各实验组中电极组件结构及速热充电后析锂状态的分析结果如表3所示。

表1

其中，(1)负1、负2、负4和负5实验组中，第二负极活性物质层中的负极活性物质均为活性炭；负3实验组中，第二负极活性物质层中的负极活性物质为石墨。(2)负1和负2实验组之间，区别在于第二负极活性物质层使用了不同的活性炭，用以调控BET2/BET1和R2/R1；(3)负3实验组中，在制备第二负极活性物质层时，在第一负极活性物质层的浆料配方下对配方含量进行了调整，用以调控BET2/BET1和R2/R1；(4)负1、负4和负5实验组之间，区别在于调控了第二负极活性物质层在负极活性物质层中的厚度占比，用以调控R2/R1。

表2

其中，(1)正1和正2实验组之间，区别在于第二正极活性物质层使用了粒径不同的正极活性物质，用以调控D2/D1和R2/R1；(2)正3和正4实验中，在制备第二正极活性物质层时，在第一正极活性物质层的浆料配方下对配方含量进行了调整，用以调控R2/R1；(3)正1、正5和正6实验组之间，区别在于调控了第二正极活性物质层在正极活性物质层中的厚度占比，用以调控R2/R1。

表3

其中，到达5V后不能再进一步充电，充电截止。

根据表1～表3可知：

实施例1～11中，负极极片中设有电阻较小的第二活性物质层；实施例12和对比例中，负极极片中均只设有第一活性物质层。实施例1～11和实施例12、对比例1相比，在速热充电后，负极极片表面的析锂情况均得到了改善。

实施例1～6、实施例8～12中，正极极片中设有电阻较小的第二活性物质层；实施例7、对比例1中，正极极片中均只设有第一活性物质层。实施例1～6、实施例8～12和实施例7、对比例1相比，在速热充电过程中，充电电压更低，充电电压过高导致充电提前截止的现象得到了改善。

实施例1和实施例8相比，第二负极活性物质层具有更合适的比表面积，在速热充电后，负极极片表面的析锂情况得到了更好的改善。

实施例1和实施例9相比，第二负极活性物质层的电阻更小，且第二负极活性物质层和第一负极活性物质层的电阻的比值更小，在速热充电后，负极极片表面的析锂情况得到了明显更好的改善。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。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 (15)

1. 一种极片，其中，包括沿所述极片的厚度方向分布的集流体和活性物质层，所述活性物质层包括第一活性物质层及位于所述第一活性物质层远离所述集流体的一侧的第二活性物质层，所述第二活性物质层的电阻小于所述第一活性物质层的电阻；

   其中，所述极片为负极极片，所述第二活性物质层的电阻为20mohm～300mohm；或者，所述极片为正极极片，所述第二活性物质层的电阻为100mohm～600mohm。
2. 根据权利要求1所述的极片，其中，所述第一活性物质层的电阻为R1，所述第二活性物质层的电阻为R2，满足以下条件(a1)和(a2)中的至少一项；

   (a1)R2/R1≤0.9；

   (a2)R2/R1≤0.5。
3. 根据权利要求1或2所述的极片，其中，所述极片为负极极片，所述第二活性物质层的比表面积大于所述第一活性物质层的比表面积。
4. 根据权利要求3所述的极片，其中，所述第一活性物质层的比表面积为BET1，所述第二活性物质层的比表面积BET2，满足：BET2/BET1≥1.1。
5. 根据权利要求4所述的极片，其中，所述第一活性物质层的活性物质为石墨，BET1≤1m ²/g，还满足以下条件(b1)或(b2)；

   (b1)所述第二活性物质层的活性物质为石墨，BET1≤1m ²/g；

   (b2)所述第二活性物质层的活性物质为活性炭，1000m ²/g≤BET2≤1500m ²/g。
6. 根据权利要求1或2所述的极片，其中，所述极片为正极极片，所述第一活性物质层的活性物质的Dv50小于所述第二活性物质层的活性物质的Dv50。
7. 根据权利要求6所述的极片，其中，所述第一活性物质层的活性物质的Dv50为D1，所述第二活性物质层的活性物质的Dv50为D2，满足：D1/D2≤0.9。
8. 根据权利要求7所述的极片，其中，所述第一活性物质层的活性物质为磷酸铁锂材料，D1为800nm～1200nm；所述第二活性物质层的活性物质为磷酸铁锂材料，D2为200nm～600nm。
9. 根据权利要求1～8中任一项所述的极片，其中，沿所述极片的厚度方向，所述活性物质层的厚度为H1，所述第二活性物质层的厚度为H2，满足以下条件(c1)～(c3)中的至少一项；

   (c1)H2/H1≤0.5；

   (c2)H2≥3μm；

   (c3)H2≥10μm。
10. 一种电极组件，其中，包括隔离膜以及如权利要求1～9中任一项所述的极片。
11. 根据权利要求10所述的电极组件，其中，负极极片为如权利要求1～5、9中任一项所述的极片。
12. 根据权利要求10或11所述的电极组件，其中，正极极片为如权利要求1、2、6～9中任一项所述的极片。
13. 一种电池单体，其中，包括外壳以及如权利要求10～12中任一项所述的电极组件；

    所述电极组件容纳于所述外壳内。
14. 一种电池，其中，包括如权利要求13所述的电池单体。
15. 一种用电设备，其中，包括如权利要求13所述的电池单体或者如权利要求14所述的电池。

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