WO2025200731A1 - 负极极片、电化学装置及用电设备 - Google Patents

负极极片、电化学装置及用电设备

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coating
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Definitions

  • the present application provides another electrochemical device, wherein the length L1 of the first single-sided coating portion and the length L2 of the second single-sided coating portion respectively satisfy: 60 mm ⁇ L1 ⁇ 100 mm, 3 mm ⁇ L2 ⁇ 5 mm.
  • FIG6 is an enlarged view of a portion A of FIG2 of an electrochemical device according to another embodiment of the present application.
  • the first coating layer 111 and the second coating layer 112 are disposed end-to-end in a staggered manner along the lengthwise direction of the negative electrode sheet 10. Specifically, along the first direction X1, the first end 112a of the second coating layer 112 extends beyond the first end 111a of the first coating layer 111, so that a first single-layer portion M1 is formed at the end of the first active material layer 11. And/or, along the second direction X2, the second end 112b of the second coating layer 112 extends beyond the second end 111b of the first coating layer 111, so that a second single-layer portion M2 is formed at the other end of the first active material layer 11.
  • the first direction X1 and the second direction X2 are both the lengthwise directions of the negative electrode sheet 10, but the first direction X1 and the second direction X2 are in opposite directions.
  • the first coating 111 and the second coating 112 are arranged in a staggered structure at the end of the first active material layer 11, which can effectively avoid the problem of excessive thickness at the end of the first active material layer 11, and reduce the probability of the first current collector 12 being easily crushed and failed during the cold pressing rolling process.
  • the length L3 of the first single-layer portion M1 satisfies the following: 3 mm ⁇ L3 ⁇ 100 mm; and/or, along the second direction X2, the length L4 of the second single-layer portion M2 satisfies the following: 3 mm ⁇ L4 ⁇ 100 mm.
  • the lengths of the first single-layer portion M1 and the second single-layer portion M2 can be greater than 3 mm, a certain offset length can be provided between the first coating layer 111 and the second coating layer 112, thereby effectively resolving the issue of the relatively thick end portion of the first active material layer 11.
  • the offset length between the first coating layer 111 and the second coating layer 112 does not need to be too long, i.e., the length L3 of the first single-layer portion M1 satisfies the following: 3 mm ⁇ L3 ⁇ 10 mm; and/or, along the second direction X2, the length L4 of the second single-layer portion M2 satisfies the following: 3 mm ⁇ L4 ⁇ 10 mm.
  • the second active material layer 13 can be a single-layer coating structure or a double-layer or multi-layer coating structure.
  • the second active material layer 13 is a double-layer coating structure.
  • the second active material layer 13 includes a third coating layer 131 and a fourth coating layer 132, and the fourth coating layer 132 is arranged between the third coating layer 131 and the first current collector 12.
  • the negative electrode sheet 10 of the present application also staggers the ends of the third coating layer 131 and the fourth coating layer 132 in the second active material layer 13, i.e., the fourth coating layer 132 extends beyond the third coating layer 131 along the first direction X1 or the second direction X2. This prevents the ends of the third coating layer 131 and the fourth coating layer 132 from being aligned, which would increase the thickness of the end portion of the second active material layer 13. This effectively solves the problem of overpressure at both ends of the active material layer in the longitudinal direction during the rolling process of the negative electrode sheet 10, which could cause damage to the first current collector 12. This reduces the probability of tape breakage during the rolling process of the negative electrode sheet 10, thereby improving the production yield of the negative electrode sheet 10.
  • the offset length between the third coating layer 131 and the fourth coating layer 132 does not need to be too long, that is, the length L5 of the third single-layer portion M3 satisfies the following: 3 mm ⁇ L5 ⁇ 10 mm; and/or, along the second direction X2, the length L6 of the fourth single-layer portion M4 satisfies the following: 3 mm ⁇ L6 ⁇ 10 mm.
  • the two ends of the first active material layer 11 and the second active material layer 13 may also be staggered.
  • the first single-sided coating portion 10a is an area where the first active material layer 11 or the second active material layer 13 is disposed only on one side of the first current collector 12 at one end portion in the longitudinal direction of the negative electrode sheet 10, and the surface on the other side of the first current collector 12 corresponds to the first blank current collector area 121. That is, in the first single-sided coating portion 10a, the first active material layer 11 or the second active material layer 13 is not disposed on the other side of the first current collector 12.
  • the second single-sided coating portion 10c is defined as follows: at the other end portion in the longitudinal direction of the negative electrode sheet 10, the first active material layer 11 or the second active material layer 13 is disposed only on one surface of the first current collector 12, and the surface on the other side opposite the first current collector 12 corresponds to the second blank current collector area 122. That is, in the second single-sided coating portion 10c, the first active material layer 11 or the second active material layer 13 is not disposed on the other surface of the first current collector 12.
  • first single-sided coating portion 10a and the second single-sided coating portion 10c only the first active material layer 11 or the second active material layer 13 is set on one surface of the first current collector 12, where "only set" refers to both the first active material layer 11 and the second active material layer 13, that is, only one of the two is coated.
  • other coatings can also be coated on both surfaces of the first current collector 12, such as a conductive layer, a safety layer, adhesive paper, adhesive tape, etc.
  • a first single-sided coating portion 10a and a second single-sided coating portion 10c are respectively provided at the two ends of the negative electrode sheet 10. That is, along the first direction X1, the first active material layer 11 extends beyond the second active material layer 13, or the second active material layer 13 extends beyond the first active material layer 11, and along the second direction X2, the first active material layer 11 extends beyond the second active material layer 13, or the second active material layer 13 extends beyond the first active material layer 11.
  • the first active material layer 11 and the second active material layer 13 at the two ends of the negative electrode sheet 10 are staggered. This avoids the problem of the first active material layer 11 and the second active material layer 13 being aligned at the ends, which would result in a local increase in thickness. This effectively solves the problem of overpressure at the two ends of the negative electrode sheet 10 during rolling, which could lead to damage to the first current collector 12. This reduces the probability of the negative electrode sheet 10 breaking, and improves the production yield of the negative electrode sheet 10.
  • the following description takes as an example that the second active material layer 13 extends beyond the first active material layer 11 along the first direction X1 and that the second active material layer 13 extends beyond the first active material layer 11 along the second direction X2.
  • the length L1 of the first single-sided coating portion 10a satisfies: 3mm ⁇ L1 ⁇ 100mm.
  • the length L2 of the second single-sided coating portion 10c satisfies: 3mm ⁇ L2 ⁇ 100mm.
  • the negative electrode plate 10 can avoid end-to-end alignment during the cold rolling process, thereby avoiding the local increase in thickness of the end, thereby solving the problem of the first current collector 12 being damaged by excessive force at the end, resulting in partial or even complete crush failure of the first current collector 12, while taking into account the energy density and production cost of the secondary battery.
  • the length L1 of the first single-sided coating portion 10a and the length L2 of the second single-sided coating portion 10c can be relatively small, for example, 3mm ⁇ L1 ⁇ 5mm and 3mm ⁇ L2 ⁇ 5mm. Since a 3mm offset length between the first active material layer 11 and the second active material layer 13 can solve the problem of the first current collector 12 being easily crushed and damaged during rolling, the offset length between the first active material layer 11 and the second active material layer 13 can be appropriately increased to reduce processing difficulty. In order to ensure that the negative electrode plate 10 can have a high energy density, the offset length between the first active material layer 11 and the second active material layer 13 should not be set too long.
  • the length of the first single-sided coated portion 10a or the second single-sided coated portion 10c located at the winding center can be greater, while the length of the portion farther from the winding center can be smaller.
  • the first single-sided coated portion 10a of the negative electrode sheet 10 is located at the winding center, and its length L1 satisfies 60mm ⁇ L1 ⁇ 100mm.
  • the second single-sided coated portion 10c of the negative electrode sheet 10 is farther from the winding center, and its length L2 satisfies 3mm ⁇ L2 ⁇ 5mm.
  • the inner side of the end of the negative electrode sheet 10 located at the winding center is usually set as a blank foil area 123, that is, no active material is coated.
  • an active material layer is set on the outer side of the negative electrode sheet 10 to participate in the electrochemical reaction with the active material layer on the positive electrode sheet 20.
  • the first single-sided coating portion 10a constitutes the staggered arrangement of the active material layers on the two side surfaces of the first current collector 12.
  • the length of the empty foil area 123 of the negative electrode plate 10 at the winding center is positively correlated with the width of the finished electrochemical device, that is, the longer the length of the empty foil area 123, the wider the width of the corresponding electrochemical device, therefore, in some embodiments, the length L1 of the first single-sided coating portion 10a of the negative electrode plate 10 can take a larger value.
  • the first active material layer 11 and the second active material layer 13 should be provided on both sides of the end of the negative electrode sheet 10.
  • the first active material layer 11 and the second active material layer 13 can be set in an offset arrangement, that is, the length L2 of the second single-sided coating portion 10c can be 3 mm or more. Due to the difficulty of processing and the consideration of ensuring energy density, the length L2 of the second single-sided coating portion 10c can be appropriately increased, for example, 3mm ⁇ L2 ⁇ 5mm.
  • the first blank current collector region 121 and the second blank current collector region 122 of the negative electrode plate 10 can be located on the same side surface of the first current collector 12. Alternatively, they can be located on different sides of the first current collector 12, that is, the first blank current collector region 121 is located on one surface of the first current collector 12, and the second blank current collector region 122 is located on the other surface of the first current collector 12, with the two surfaces of the first current collector 12 being arranged opposite to each other.
  • the coating length of the active material layer on the negative electrode sheet 10 is generally required to be greater than the length of the active material layer on the positive electrode sheet 20.
  • the positive electrode sheet 20 includes a second current collector 21, a third active material layer 22, and a fourth active material layer 23.
  • the third active material layer 22 is arranged on the inner surface of the second current collector 21 close to the winding center of the electrode assembly 100, and the fourth active material layer 23 is arranged on the outer surface of the second current collector 21 away from the winding center of the electrode assembly 100.
  • the length of the fourth active material layer 23 can be appropriately reduced to ensure that the first active material layer 11 can extend beyond the fourth active material layer 23.
  • the length of the third active material layer 22 can be appropriately reduced to ensure that the second active material layer 13 can extend beyond the third active material layer 22 .
  • the present application also provides an electrical device, which includes the electrochemical device of any of the above embodiments, and the electrochemical device provides electrical energy to the electrical device.
  • the structure and function of the electrochemical device can be referred to the above embodiments and will not be repeated here.
  • the negative electrode sheet 10 includes a first active material layer 11, a first current collector 12, and a second active material layer 13.
  • the first current collector 12 is disposed between the first active material layer 11 and the second active material layer 13.
  • the first active material layer 11 includes a first coating layer 111 and a second coating layer 112.
  • the second coating layer 112 is disposed between the first coating layer 111 and the first current collector 12.
  • the first end 112a of the second coating layer 112 extends beyond the first end 111a of the first coating layer 111 to form a first single-layer portion M1
  • the second end 112b of the second coating layer 112 extends beyond the second end 111b of the first coating layer 111 to form a second single-layer portion M2.
  • the length L3 of the first single-layer portion M1 is 3 mm
  • the length L4 of the second single-layer portion M2 is 3 mm.
  • Examples 8-10 Except for the length L5 of the third single-layer portion M3 and the length L6 of the fourth single-layer portion M4, the other parameters are the same as those of Example 7. Please refer to Table 1 below for details.
  • Examples 16-18 Except for the length L2 of the second single-sided coating portion, other parameters are the same as those of Example 15. Please refer to Table 1 below for details.
  • Examples 19-20 Except for the length L5 of the third single-layer portion M3 and the length L6 of the fourth single-layer portion M4, the other parameters are the same as those of Example 16. Please refer to Table 1 below for details.
  • Comparative Example 1 Along the length direction of the negative electrode sheet, the two ends of the first coating layer and the second coating layer in the first active material layer are aligned, that is, there is no first single-layer portion and/or second single-layer portion in the first active material layer. The remaining parameters are the same as those in Example 1. Please refer to Table 1 below for details.
  • the test method for the tape breakage rate is as follows: take about 1000 meters of the negative electrode sheet after winding and coating, and perform roller cold pressing in a cold press.
  • the compaction density of the electrode sheet is set to 1.7g/ cm3 .
  • the total number of meters before cold pressing is Y, and the number of meters lost due to tape breakage during the cold pressing process is Y'.
  • the cold pressing tape breakage rate Y'/Y ⁇ 100%.
  • the large rolls of negative electrode sheets in Comparative Example 1, Example 1 and Example 15 were cut respectively to obtain three types of negative electrode sheets suitable for making lithium-ion batteries with a single-sided coating thickness of 90 ⁇ m and a width ⁇ length of 76 mm ⁇ 860 mm.
  • a 12 mm ⁇ 35 mm negative electrode tab slot was opened on the negative electrode sheet by laser, and a negative electrode tab with a thickness of 110 ⁇ m and a width ⁇ length of 8 mm ⁇ 55 mm was welded in the negative electrode tab slot.
  • ⁇ Separator> A polyethylene (PE) porous film with a thickness of 8 ⁇ m was used as the separator.
  • the separator, positive electrode sheet, separator, and negative electrode sheet prepared above were stacked in order and wound to form an electrode assembly, with the first single-sided coating portion of the negative electrode sheet close to the winding center of the wound electrode assembly, and the second single-sided coating portion of the negative electrode sheet away from the winding center of the wound electrode assembly.
  • the electrode assembly was hot-pressed at a pressure of 5 MPa, a temperature of 65°C, and a holding time of 10 seconds.
  • the electrode assembly was placed in an outer packaging aluminum-plastic film, dehydrated at 80°C, injected with electrolyte, and packaged.
  • a lithium-ion battery was obtained through a process of formation, degassing, and shaping. Among them, three different lithium-ion batteries were prepared using different negative electrode sheets obtained in Comparative Example 1, Example 1, and Example 13.
  • the negative electrode plate in the electrode assembly adopts a structure in which one end or both ends of the first coating layer and the second coating layer are staggered on one side, which can effectively improve the pass rate of the lithium-ion battery in the hot pressing test;
  • the negative electrode plate in the electrode assembly adopts a structure in which one end or both ends of the first active material layer and the second active material layer on both sides of the first current collector are staggered, which can further improve the pass rate of the lithium-ion battery in the hot pressing test, thereby improving the safety performance of the lithium-ion battery.

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Abstract

涉及电池技术领域，公开一种负极极片（10）、电化学装置及用电设备。负极极片（10）包括第一活性物质层（11）、第一集流体（12）和第二活性物质层（13）；第一活性物质层（11）包括第一涂层（111）和设于第一涂层（111）和第一集流体（12）之间的第二涂层（112），沿第一方向(X1），第二涂层（112)的第一端（112a)超出于第一涂层（111)的第一端(111a)，第一活性物质层（11）具有第一单层部（M1)；和/或，沿第二方向（X2)，第二涂层（112）的第二端（112b)超出于第一涂层（111)的第二端（111b)，第一活性物质层（11）具有第二单层部（M2)；第一方向(X1）和第二方向(X2）相反。负极极片（10）沿第一方向(X1）或者第二方向(X2），第二涂层（112）超出于第一涂层（111），从而解决活性材料层的两个端部处在辊压的过程中容易出现过压而导致第一集流体（12）出现破损的问题，降低负极极片（10）辊压过程中断带的概率，提升负极极片（10）的生产良品率。

Description

负极极片、电化学装置及用电设备
相关申请的交叉引用参考
本申请要求于2024年03月25日提交中国专利局，申请号为202410346736.8，名称为“负极极片、电化学装置及用电设备”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种负极极片、电化学装置及用电设备。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高，循环寿命长，便携易带等优点被广泛应用于各种储能领域。锂离子电池中的负极极片通常包括集流体以及涂覆在集流体两个表面上的活性物质层。现有技术中，为了提高生产效率，通常是连续生产大卷的极片卷，然后再根据电池的设计尺寸极片卷进行分切获得相应的极片。在极片卷连续生产过程中，连续涂覆活性物质时，集流体两个表面上的活性物质层在集流体长度方向上的至少一端对齐设置，如此，端部活性物质层对齐的位置在后续冷压过辊压时，非常容易出现过压，造成集流体损伤，导致负极极片在后续加工过程中出现断带的情况，生产的良品率低，成本增加。同时，在极片卷分切的极片，其活性物质层通常也在极片的至少一端上下对齐，其卷绕为电极组件后，在后续的热压过程中也容易在对齐处旁边空箔区破损断裂，产生毛刺，影响安全性能的情况。
申请内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种负极极片、电化学装置及用电设备，能够有效解决集流体在极片卷连续生产、冷压辊压的过程中容易破损失效以及极片在制备为电芯过程的热压过程容易造成集流体破损的问题。
本申请提供一种负极极片，负极极片包括第一活性物质层、第一集流体和第二活性物质层，第一集流体设置于第一活性物质层和第二活性物质层之间；第一活性物质层包括第一涂层和第二涂层，第二涂层设置于第一涂层和第一集流体之间，沿负极极片的长度方向，第一涂层具有相对的第一端和第二端，第二涂层具有相对的第一端和第二端，其中第一涂层的第一端和第二涂层的第一端在第一活性物质层的同一端；沿第一方向，第二涂层的第一端超出于第一涂层的第一端，使第一活性物质层具有第一单层部；和/或，沿第二方向，第二涂层的第二端超出于第一涂层的第二端，使第一活性物质层具有第二单层部；第一方向和第二方向均为负极极片的长度方向，第一方向和第二方向相反。值得注意的是，由于第一涂层的第一端和第二涂层的第一端在第一活性物质层的同一端，则第一涂层的第二端和第二涂层的第二端必然在第一活性物质层的另一端。
本申请负极极片通过将第一活性物质层中的第一涂层和第二涂层的两端分别设置成错位设置，也即沿第一方向或者第二方向，第二涂层超出于第一涂层。这样可以避免第一涂层和第二涂层的端部对齐而导致第一活性物质层的端部厚度变大，从而有效解决负极极片在辊压的过程中，在长度方向上，活性材料层的两个端部处容易出现过压而导致第一集流体出现破损的问题，降低负极极片辊压过程中断带的概率，提升负极极片的生产良品率。
本申请的另一些方案中，第二活性物质层包括第三涂层和第四涂层，第四涂层设置于第三涂层和第一集流体之间，沿负极极片的长度方向，第三涂层具有相对的第一端和第二端，第四涂层具有相对的第一端和第二端，其中第三涂层的第一端、第四涂层的第一端和第一涂层的第一端、第二涂层的第一端在负极极片的同一端，沿第一方向，第四涂层的第一端超出于第三涂层的第一端，使第二活性物质层具有第三单层部；和/或，沿第二方向，第四涂层的第二端超出于第三涂层的第二端，使第二活性物质层具有第四单层部。通过将第二活性物质层也设置为和第一活性物质层相同的双层涂布+端部错位结构，可以进一步避免在负极极片同一端部的活性物质层的厚度变大，进一步降低负极极片在滚压时的断带概率。
在本申请的另一方案中，沿负极极片的长度方向，负极极片具有相对的第一单侧涂覆部，第一单侧涂覆部为负极极片上仅在第一集流体一侧的表面设置第一活性物质层或者设置第二活性物质层，且第一集流体另一侧的表面对应为第一空白集流体区的区域。单侧涂覆部可以进一步减小第一活性物质层和第二活性物质层的同一端部之间的厚度，防止冷压断带，同时，该负极极片在后续卷绕为电极组件后，对电极组件进行热压时，防止因为第一活性物质层和第二活性物质层的端部对齐造成集流体破损，造成安全问题。
在本申请的另一方案中，沿负极极片的长度方向，负极极片具有相对的第二单侧涂覆部，第二单侧涂覆部为负极极片上仅在第一集流体一侧的表面设置第一活性物质层或者设置第二活性物质层，且第一集流体另一侧的表面对应为第二空白集流体区的区域。负极极片两端均设置单侧涂覆部，可以进一步缓解冷压断带和对电极组件热压时的集流体破损问题。
在本申请的另一方案中，第一空白集流体区和第二空白集流体区位于第一集流体的同侧表面。通过第一空白集流体和第二空白集流体位于第一集流体的同侧表面的结构，方便在生产极片卷时，在第一集流体每一个面上间隙涂覆相同尺寸的活性物质层，便于连续生产。
在本申请的另一方案中，沿负极极片的长度方向，第一单侧涂覆部的长度L1满足：3mm≤L1≤100mm。
在本申请的另一方案中，沿负极极片的长度方向，第二单侧涂覆部的长度L2满足：3mm≤L2≤100mm。
在本申请的另一方案中，第一单侧涂覆部的长度L1和第二单侧涂覆部的长度L2分别满足：3mm≤L1≤5mm，3mm≤L2≤5mm。
在本申请的另一方案中，第一单侧涂覆部的长度L1和第二单侧涂覆部的长度L2分别满足：60mm≤L1≤100mm，3mm≤L2≤5mm。
在本申请的另一方案中，沿负极极片的长度方向，第一单层部的长度L3满足：3mm≤L3≤100mm；和/或，沿负极极片的长度方向，第二单层部的长度L4满足：3mm≤L4≤100mm。
在本申请的另一方案中，沿负极极片的长度方向，第一单层部的长度L3满足：3mm≤L3≤10mm；和/或，沿负极极片的长度方向，第二单层部的长度L4满足：3mm≤L4≤10mm。本申请提供一种电化学装置，电化学装置包括正极极片、隔膜和负极极片，隔膜设置于负极极片和正极极片之间，正极极片、隔膜、负极极片层叠后卷绕形成卷绕型电极组件，负极极片的第一单侧涂覆部靠近卷绕型电极组件的卷绕中心，负极极片的第二单侧涂覆部远离卷绕型电极组件的卷绕中心，且第一单侧涂覆部的长度大于第二单侧涂覆部的长度。
本申请提供另一种电化学装置，第一单侧涂覆部的长度L1和第二单侧涂覆部的长度L2分别满足：60mm≤L1≤100mm，3mm≤L2≤5mm。
本申请提供.一种用电设备，其含有前述任一种电化学装置。
本申请提供一种用电设备，用电设备包括上述的电化学装置，电化学装置用于为用电设备提供电能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施例中的技术方案，下面将对具体实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是现有技术中生产负极极片大卷的示意图。
图2是本申请实施例电化学装置中卷绕型电极组件的剖视图。
图3是本申请实施例负极极片展开后的剖视图。
图4是本申请另一实施例负极极片展开后的剖视图。
图5是本申请其中一种实施例电化学装置在图2的局部A的放大图。
图6是本申请另一种实施例电化学装置在图2的局部A的放大图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”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的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书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。在本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，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参阅图1，现有技术中，为了提高生产效率，通常是连续生产大卷的负极极片卷1000，然后再根据电池的设计尺寸极片卷进行分切获得相应的负极极片10，例如在D-D的位置处裁剪得到小尺寸的负极极片10。在负极极片卷1000连续生产过程中，连续涂覆活性物质材料层11和13时，集流体12两个表面上的负极活性物质材料层11和13在负极集流体12长度方向上的至少一端对齐设置，如图1中局部E所示，由于负极极片10的集流体12通常为铜箔，质地较软端部负极活性物质材料层对齐的位置在后续冷压过辊压时，非常容易出现过压，造成负极集流体12的损伤，导致负极极片10在后续加工过程中出现断带的情况，生产的良品率低，成本增加。同时，在负极极片卷1000分切的负极极片10，其负极活性物质材料层通常也在极片的至少一端上下对齐，其卷绕为电极组件后，在后续的热压过程中也容易在对齐处出现对齐处旁边空箔区破损断裂，产生毛刺，影响安全性能的情况。
本申请中采用在集流体的表面上涂布双层或者多层的活性材料层，并且在负极极片10的长度方向上，该双层或者多层的活性材料层的两个端部均错位设置的结构，能够有效解决现有技术中负极极片在后续加工过程中出现断带的问题。
在一些实施例中，请参阅图2和图3，负极极片10包括第一活性物质层11、第一集流体12和第二活性物质层13，第一集流体12设置于第一活性物质层11和第二活性物质层13之间。第一活性物质层11和第二活性物质层13可以直接涂布设置在第一集流体12的表面，也可以通过其他涂层间接涂布在第一集流体12的表面。第一活性物质层11为双层涂覆结构，第一活性物质层11包括第一涂层111和第二涂层112，第二涂层112设置在第一涂层111和第一集流体12之间。沿负极极片10的长度方向，第一涂层111具有相对的第一端111a和第二端111b，第二涂层112具有相对的第一端112a和第二端112b，其中，第一涂层111的第一端111a与第二涂层112的第一端112a在第一活性物质层11的同一端，第一涂层111的第二端111b与第二涂层112的第二端112b在第一活性物质层11的另外一端。
第一涂层111和第二涂层112在负极极片10的长度方向上呈端部错位设置，具体地，沿第一方向X1，第二涂层112的第一端112a超出于第一涂层111的第一端111a，以使得第一活性物质层11的端部形成有第一单层部M1；和/或者，沿第二方向X2，第二涂层112的第二端112b超出于第一涂层111的第二端111b，以使得第一活性物质层11的另一端部形成有第二单层部M2。其中，第一方向X1和第二方向X2均为负极极片10的长度方向，只是第一方向X1和第二方向X2的方向相反。
本申请的申请人发现：活性物质层在涂布的过程中，通常涂布的起始段的厚度会略大于涂布的中间段和结束段，尤其是起始段中的起始端部会更厚一些。因此本申请负极极片10通过将第一活性物质层11中的第一涂层111和第二涂层112的两端分别设置成错位设置，也即沿第一方向X1或者第二方向X2，第二涂层112超出于第一涂层111。这样可以避免第一涂层111和第二涂层112的端部对齐而导致第一活性物质层11的端部厚度变大，从而有效解决负极极片10在辊压的过程中，在长度方向上，活性材料层的两个端部处容易出现过压而导致第一集流体12出现破损的问题，降低负极极片10辊压过程中断带的概率，提升负极极片10的生产良品率。
在一些实施例中，第一涂层111的温度系数大于第二涂层112的温度系数。第一涂层111和第二涂层112中都包括有石墨，石墨的温度系数与其动力学性能呈正相关关系，石墨的温度系数越高，其动力学性能越好，分子的活性越好。因此，采用动力学性能更好的第一涂层111设置在外侧，可以有效解决负极极片10的界面问题，提升第一活性物质层11的反应效率，而温度系数相对较低的第二涂层112的能量密度较高，将第二涂层112设置在靠近第一集流体12的一侧，可以保证第一活性物质层11能够具有较高的能量密度。也就是说，本申请中通过设置动力学性能不同的第一涂层111和第二涂层112的结构，既可以提升第一活性物质层11的动力学性能，也可以使得第一活性物质层11具有较高的能量密度。
由于第一涂层111的温度系数大于第二涂层112的温度系数，第一涂层111的动力学性能和能量密度与第二涂层112的动力学性能和能量密度不相同，并且第一涂层111和第二涂层112的压实密度和临界压实密度也不同，在涂覆后难以对第一活性物质层11的端部通过削薄的工艺进行加工，因此，本申请实施例中第一涂层111和第二涂层112在第一活性物质层11的端部呈错位结构设置，可以有效避免第一活性物质层11的端部的厚度过厚的问题，降低在冷压辊压的过程中，第一集流体12容易被压破失效的概率。
在一些实施例中，请参阅图3，沿第一方向X1，第一单层部M1的长度L3满足：3mm≤L3≤100mm；和/或者，沿第二方向X2，第二单层部M2的长度L4满足：3mm≤L4≤100mm。通过将第一单层部M1的长度和第二单层部M2的长度控制在3mm以上，可以使得第一涂层111和第二涂层112之间具有一定的错位长度，从而有效解决第一活性物质层11的端部的厚度比较厚的问题。当然，为了保证负极极片10的能量密度，第一涂层111和第二涂层112之间的错位长度不需要太长，即第一单层部M1的长度L3满足：3mm≤L3≤10mm；和/或者，沿第二方向X2，第二单层部M2的长度L4满足：3mm≤L4≤10mm。
在进一步的实施例中，当第一涂层111的单位面积涂布重量与第二涂层112的单位面积涂布重量的比例满足(1:1)时，第一单层部M1的长度L3和第二单层部M2的长度L4满足：L3≥3mm，L4≥3mm。当第一涂层111的单位面积涂布重量与第二涂层112的单位面积涂布重量的比例满足(1:2)时，第一单层部M1的长度L3和第二单层部M2的长度L4满足：L3≥4mm，L4≥4mm。当第一涂层111的单位面积涂布重量与第二涂层112的单位面积涂布重量的比例满足(1:4)时，第一单层部M1的长度L3和第二单层部M2的长度L4满足：L3≥5mm，L4≥5mm。通过调控第一涂层111和第二涂层112之间的单位面积涂布重量与端部的错位长度关系，可以使得第一活性物质层11既能具有较好的动力学性能，又能具有较高的能量密度，另外还可以有效解决第一活性物质层11的端部的局部厚度过厚而导致第一集流体12被压破受损的问题。
在一些实施例中，第二活性物质层13可以为单层涂覆结构，也可以是双层或者多层涂覆结构。作为一种示例，请参阅图3，第二活性物质层13为双层涂覆结构。第二活性物质层13包括第三涂层131和第四涂层132，第四涂层132设置在第三涂层131和第一集流体12之间。沿负极极片10的长度方向，第三涂层131具有相对的第一端131a和第二端131b，第四涂层132具有相对的第一端132a和第二端132b，其中第一涂层111的第一端111a、第二涂层112的第一端112a、第三涂层131的第一端131a和第四涂层132的第一端132a在所述负极极片10的同一端。
第三涂层131和第四涂层132在负极极片10的长度方向上呈端部错位设置，具体地，沿第一方向X1，第四涂层132的第一端132a超出于第三涂层131的第一端131a，以使得第二活性物质层13的端部形成有第三单层部M3；和/或者，沿第二方向X2，第四涂层132的第二端132b超出于第三涂层131的第二端131b，以使得第二活性物质层13的另一端部形成有第四单层部M4。其中，第一方向X1和第二方向X2均为负极极片10的长度方向，只是第一方向X1和第二方向X2的方向相反。
本申请负极极片10通过将第二活性物质层13中的第三涂层131和第四涂层132的两端也分别设置成错位设置，也即沿第一方向X1或者第二方向X2，第四涂层132超出于第三涂层131。这样可以避免第三涂层131和第四涂层132的端部对齐而导致第二活性物质层13的端部厚度变大，从而有效解决负极极片10在辊压的过程中，在长度方向上，活性材料层的两个端部处容易出现过压而导致第一集流体12出现破损的问题，降低负极极片10辊压过程中断带的概率，提升负极极片10的生产良品率。
在一些实施例中，请参阅图3，沿第一方向X1，第三单层部M3的长度L5满足：3mm≤L5≤100mm；和/或者，沿第二方向X2，第四单层部M4的长度L6满足：3mm≤L6≤100mm。通过将第三单层部M3的长度和第四单层部M4的长度控制在3mm以上，可以使得第三涂层131和第四涂层132之间具有一定的错位长度，从而有效解决第二活性物质层13的端部的厚度比较厚的问题。当然，为了保证负极极片10的能量密度，第三涂层131和第四涂层132之间的错位长度不需要太长，即第三单层部M3的长度L5满足：3mm≤L5≤10mm；和/或者，沿第二方向X2，第四单层部M4的长度L6满足：3mm≤L6≤10mm。
在一些实施例中，第三涂层131的温度系数大于第四涂层132的温度系数。第三涂层131和第四涂层132中都包括有石墨，石墨的温度系数与其动力学性能呈正相关关系，石墨的温度系数越高，其动力学性能越好，分子的活性越好。因此，采用动力学性能更好的第三涂层131设置在外侧，可以有效解决负极极片10的界面问题，提升第二活性物质层13的反应效率，而温度系数相对较低的第四涂层132的能量密度较高，将第四涂层132设置在靠近第一集流体12的一侧，可以保证第二活性物质层13能够具有较高的能量密度。也就是说，本申请中通过设置动力学性能不同的第三涂层131和第四涂层132的结构，既可以提升第二活性物质层13的动力学性能，也可以使得第二活性物质层13具有较高的能量密度。
在一些实施例中，在负极极片10的长度方向上，除了第一活性物质层11中的第一涂层111和第二涂层112错位设置，和/或者，第二活性物质层13中的第三涂层131和第四涂层132错位设置之外，第一活性物质层11和第二活性物质层13的两个端部也可以形成错位设置。
作为一种示例，请参阅图4，沿负极极片10的长度方向，负极极片10包括第一单侧涂覆部10a、中间部10b以及第二单侧涂覆部10c，第一单侧涂覆部10a和第二单侧涂覆部10c相对设置在中间部10b的两端。
其中，第一单侧涂覆部10a为：在负极极片10长度方向上的一个端部，仅在第一集流体12的一侧的表面设置第一活性物质层11或第二活性物质层13，并且第一集流体12相对的另一侧的表面对应为第一空白集流体区121的区域。即在第一单侧涂覆部10a处，第一集流体12的另一侧的表面不设置第一活性物质层11或第二活性物质层13。
同理，第二单侧涂覆部10c为：在负极极片10长度方向上的另一个端部，仅在第一集流体12的一侧的表面设置第一活性物质层11或第二活性物质层13，并且第一集流体12相对的另一侧的表面对应为第二空白集流体区122的区域。即在第二单侧涂覆部10c处，第一集流体12的另一侧的表面不设置第一活性物质层11或第二活性物质层13。
值得说明的是，上述的第一单侧涂覆部10a和第二单侧涂覆部10c中在第一集流体12的其中一个表面仅设置第一活性物质层11或第二活性物质层13，其中“仅设置”是针对第一活性物质层11和第二活性物质层13二者而言，即二者中仅涂覆其中一者，然而在第一集流体12的两个表面上还可以涂覆其他的涂层，例如导电层、安全层、胶纸、胶带等。
本申请实施例通过在负极极片10的两个端部分别设置第一单侧涂覆部10a和第二单侧涂覆部10c，也即沿第一方向X1，第一活性物质层11超出第二活性物质层13，或者第二活性物质层13超出第一活性物质层11，以及沿第二方向X2，第一活性物质层11超出第二活性物质层13，或者第二活性物质层13超出第一活性物质层11。也就是说，负极极片10两个端部的第一活性物质层11和第二活性物质层13是呈错位设置的，这样可以避免第一活性物质层11和第二活性物质层13端部对齐设置而导致局部厚度变大，从而有效解决负极极片10在辊压的过程中，在两个端部处容易出现过压而导致第一集流体12出现破损的问题，降低负极极片10出现断带的概率，提升负极极片10的生产良品率。
下面以沿第一方向X1，第二活性物质层13超出第一活性物质层11，以及沿第二方向X2，第二活性物质层13超出第一活性物质层11为示例进行说明。
请参阅图4，在一些实施例中，沿负极极片10的长度方向，第一单侧涂覆部10a的长度L1满足：3mm≤L1≤100mm。沿负极极片10的长度方向，第二单侧涂覆部10c的长度L2满足：3mm≤L2≤100mm。通过将第一活性物质层11和第二活性物质层13设置错位长度为3毫米及以上，可以使得负极极片10在冷压辊压过程中，避免端部对齐而导致端部的局部厚度增加，从而解决第一集流体12在端部处受力过大而破损，导致第一集流体12局部甚至整体压破失效的问题，并兼顾二次电池能量密度和生产成本。
当上述的负极极片10应用在叠片型电极组件100中时，第一单侧涂覆部10a的长度L1和第二单侧涂覆部10c的长度L2的取值可以较小，例如3mm≤L1≤5mm、3mm≤L2≤5mm。由于第一活性物质层11和第二活性物质层13错位长度在3mm时就能够解决在辊压时第一集流体12容易被压破损的问题，为了降低加工难度，可以适当增加第一活性物质层11和第二活性物质层13的错位长度。而为了保证负极极片10能够具有较高的能量密度，第一活性物质层11和第二活性物质层13的错位长度不宜设置过长。
当上述的负极极片10应用在卷绕型电极组件100中时，第一单侧涂覆部10a和第二单侧涂覆部10c二者中位于卷绕中心的一者的长度的取值可以较大，而远离卷绕中心的一者的长度的取值可以较小。作为一种示例，请参阅图2和图4，负极极片10的第一单侧涂覆部10a位于卷绕中心，其长度L1满足60mm≤L1≤100mm，负极极片10的第二单侧涂覆部10c远离卷绕中心，其长度L2满足3mm≤L2≤5mm。在电极组件100的卷绕中心处，由于负极极片10的内侧没有对应的正极极片20，位于负极极片10的内侧上的活性物质材料无法参与电化学反应，因此，为了降低电极组件100的重量，以及提升电极组件100的能量密度，负极极片10中位于卷绕中心的端部的内侧通常设置成空箔区123，即不涂覆活性物质材料。而在电极组件100的卷绕中心处，负极极片10的外侧有对应的正极极片20，因此，在负极极片10的外侧设置有活性物质层可以与正极极片20上的活性物质层参与电化学反应，也即在第一单侧涂覆部10a构成了第一集流体12的两个侧表面上的活性物质层的错位设置。另外，由于负极极片10在卷绕中心处的空箔区123的长度与成品后的电化学装置的宽度呈正相关的关系，即空箔区123的长度越长，其对应的电化学装置的宽度越宽，因此，在一些实施例中，负极极片10的第一单侧涂覆部10a的长度L1的取值可以取较大值。
请参阅图2、图5和图6，在负极极片10的远离电极组件100的卷绕中心的端部，其内侧表面和外侧表面均有对应的正极极片20，因此，在负极极片10的端部上应当两侧分别设置有第一活性物质层11和第二活性物质层13，然而为了避免第一活性物质层11和第二活性物质层13在负极极片10的端部对齐导致其局部厚度增加，可以将第一活性物质层11和第二活性物质层13设置成错位设置，即第二单侧涂覆部10c的长度L2在3毫米及以上即可，而出于加工难度以及保证能量密度的考虑，第二单侧涂覆部10c的长度L2可以适当增加，例如3mm≤L2≤5mm。
在一些实施例中，请参阅图4，负极极片10的第一空白集流体区121和第二空白集流体区122可以位于第一集流体12的同侧表面。也可以位于第一集流体12的异侧表面，即第一空白集流体区121位于第一集流体12的其中一个表面，而第二空白集流体区122分别位于第一集流体12的另一个表面，第一集流体12的两个表面相对设置。
下面以负极极片10应用在卷绕型电极组件100中为示例进行说明。请参阅图2，负极极片10的第一单侧涂覆部10a位于电极组件100的卷绕中心，并且第一空白集流体区121位于第一集流体12的内表面。而负极极片10的第二单侧涂覆部10c远离电极组件100的卷绕中心，此时，如图5所示，第二空白集流体区122可以位于第一集流体12的内表面，或者，如图6所示，第二空白集流体区122可以位于第一集流体12的外表面。值得说明的是，由于存在第二空白集流体区122，电极组件100中的正极极片20与第二空白集流体区122对应的区域可以适当减少活性物质层的涂覆长度，保证负极极片10上的负极活性物质层能够完全覆盖正极极片20上的正极活性物质层，有效避免在第二空白集流体区122的位置处游离的锂离子无法嵌入负极极片10的活性物质层中而出现析锂现象。
在上述的实施例中，沿负极极片10的长度方向，负极极片10的两端分别为第一单侧涂覆部10a和第二单侧涂覆部10c，而在另一些实施例中，请参阅图4，负极极片10的两端还可以是空箔区123，即第一集流体12的两个表面上均没有涂覆第一活性物质层11和第二活性物质层13。
本申请实施例还提供一种电化学装置，电化学装置包括壳体、电极组件100、正极极耳和负极极耳，壳体设有收容电极组件100的收容腔，正极极耳和负极极耳均与电极组件100电连接，并且伸出壳体外。收容腔内填充有供电极组件100发生电化学反应的电解液。电极组件100包括正极极片20、隔膜30和负极极片10，隔膜30用于间隔正极极片20和负极极片10。对于负极极片10的结构和功能可以参阅上述实施例，此处不再赘述。
在一些实施例中，为了保证锂离子能够顺利嵌入负极极片10的活性物质层中，防止出现析锂现象，通常负极极片10上的活性物质层的涂覆长度需要大于正极极片20上的活性物质层的长度。作为一种示例，请参阅图2和图5，正极极片20包括第二集流体21、第三活性物质层22和第四活性物质层23。其中第三活性物质层22设置在第二集流体21靠近电极组件100卷绕中心的内表面，第四活性物质层23设置在第二集流体21背离电极组件100卷绕中心的外表面。当负极极片10的第二空白集流体区122位于内表面时，第四活性物质层23的长度可以适当减小，从而保证第一活性物质层11能够超出第四活性物质层23。请参阅图2和图6，当负极极片10的第二空白集流体区122位于外表面时，第三活性物质层22的长度可以适当减小，从而保证第二活性物质层13能够超出第三活性物质层22。
本申请实施例还提供一种用电设备，用电设备包括上述任意实施例中的电化学装置，电化学装置为用电设备提供电能。对于电化学装置的结构和功能可以参阅上述实施例，此处不再赘述。
本申请实施例负极极片10包括第一活性物质层11、第一集流体12和第二活性物质层13，第一集流体12设置于第一活性物质层11和第二活性物质层13之间；沿第一方向X1，第二涂层112的第一端112a超出于第一涂层111的第一端111a，以使得第一活性物质层11的端部形成有第一单层部；和/或者，沿第二方向X2，第二涂层112的第二端112b超出于第一涂层111的第二端111b，以使得第一活性物质层11的另一端部形成有第二单层部。本申请负极极片10通过将第一活性物质层11中的第一涂层111和第二涂层112的两端分别设置成错位设置，也即沿第一方向X1或者第二方向X2，第二涂层112超出于第一涂层111。这样可以避免第一涂层111和第二涂层112的端部对齐而导致第一活性物质层11的端部厚度变大，从而有效解决负极极片10在辊压的过程中，在长度方向上，活性材料层的两个端部处容易出现过压而导致第一集流体12出现破损的问题，降低负极极片10辊压过程中断带的概率，提升负极极片10的生产良品率。
为便于理解本申请的技术构思和技术效果，下面以锂离子电池为例进行实验说明。
实验一：[负极极片大卷的制备]
实施例1
将人造石墨(克容量＝360mAh/g)、羧甲基纤维素(CMC，重均分子量7.0×105)、粘结剂丁苯橡胶(SBR，重均分子量为5×106)、按照质量比97.8:1.2:1进行混合，然后加入去离子水作为溶剂，在真空搅拌机作用下搅拌至固含量为50wt％且体系均匀的第一涂层浆料。
将人造石墨(克容量＝360Ah/g)、羧甲基纤维素(CMC，重均分子量7.0×105)、粘结剂丁苯橡胶(SBR，重均分子量为5×106)、按照质量比97.5:1.2:1.3进行混合，然后加入去离子水作为溶剂，在真空搅拌机作用下搅拌至固含量为50wt％且体系均匀的第二涂层浆料。
通过双腔体挤压涂布模头将第一涂层浆料和第二涂层浆料同时均匀涂覆在厚度为8μm的负极集流体铜箔(抗拉强度＝500MPa)的一个表面上，90℃条件下烘干，得到单侧同时涂布第一涂层和第二涂层的负极极片大卷。其中第二涂层位于第一涂层和负极集流体铜箔之间，之后，在该负极集流体铜箔的另一个表面上重复以上步骤，再经冷压形成得到双面涂布负极活性材料层(第一涂层和第二涂层)的半成品负极极片大卷。将半成品负极极片在290℃下烘烤处理10h后，在湿度＜5％的环境下降温至室温，冷压前第一涂层、第二涂层厚度均为50μm。
如图3所示，负极极片10包括第一活性物质层11、第一集流体12和第二活性物质层13，第一集流体12设置于第一活性物质层11和第二活性物质层13之间。第一活性物质层11包括第一涂层111和第二涂层112，第二涂层112设置在第一涂层111和第一集流体12之间。第二涂层112的第一端112a超出于第一涂层111的第一端111a以形成第一单层部M1，第二涂层112的第二端112b超出于第一涂层111的第二端111b以形成第二单层部M2。其中，第一单层部M1的长度L3为3mm，第二单层部M2的长度L4为3mm。
实施例2-6：除了第一单层部M1的长度L3、第二单层部M2的长度L4不同之外，其余参数与实施例1相同，具体请参阅下表1。
实施例7：在实施例1的负极极片结构的基础上，如图3所示，第二活性物质层13包括第三涂层131和第四涂层132，第四涂层132设置在第三涂层131和第一集流体12之间。第四涂层132的第一端132a超出于第三涂层131的第一端131a以形成第三单层部M3；第四涂层132的第二端132b超出于第三涂层131的第二端131b以形成第四单层部M4。其中，第三单层部M3的长度L5为3mm，第四单层部M4的长度L6为3mm。
实施例8-10：除了第三单层部M3的长度L5、第四单层部M4的长度L6不同之外，其余参数与实施例7相同，具体请参阅下表1。
实施例11：在实施例1的负极极片结构的基础上，如图4所示，沿负极极片的长度方向，第一活性物质层和第二活性物质层错位设置以在负极极片的一个端部形成第一单侧涂覆部，其中，第一单侧涂覆部的长度L1为3mm。
实施例12-14：除了第一单侧涂覆部的长度L1不同之外，其余参数与实施例11相同，具体请参阅下表1。
实施例15：在实施例13的负极极片结构的基础上，如图4所示，沿负极极片的长度方向，第一活性物质层和第二活性物质层的两端均错位设置以在负极极片的两个端部分别形成第一单侧涂覆部和第二单侧涂覆部，其中，第一单侧涂覆部的长度L1为60mm，第二单侧涂覆部的长度L2为3mm。
实施例16-18：除了第二单侧涂覆部的长度L2不同之外，其余参数与实施例15相同，具体请参阅下表1。
实施例19-20：除了第三单层部M3的长度L5、第四单层部M4的长度L6不同之外，其余参数与实施例16相同，具体请参阅下表1。
对比例1：沿负极极片的长度方向，第一活性物质层中的第一涂层和第二涂层的两个端部均对齐设置，即第一活性物质层中不存在第一单层部和/或者第二单层部，其余参数与实施例1相同，具体请参阅下表1。
断带率测试方法：取1000米左右收卷涂布后的负极极片，在冷压机中进行过辊冷压，极片压实密度设置为1.7g/cm3，冷压前总米数Y，冷压过程中因断带造成损耗的米数为Y’，则冷压断带率＝Y’/Y×100％。
表1

结论：通过对比例1和实施例1-10可知，负极极片上的单侧双层涂布的第一涂层和第二涂层的其中一个端部或者两个端部呈错位设置的结构，可以有效降低负极极片在生产大卷的过程中的断带率，提升大卷生产的连续性和产品质量；根据实施例11-20可知，负极极片上在第一集流体两侧的第一活性物质层和第二活性物质层的其中一个端部或者两个端部呈错位设置的结构，可以进一步降低负极极片在生产大卷的过程中的断带率，提升大卷生产的连续性和产品质量。
实验二：[锂离子电池的热压通过率测试]
<负极极片的制备>
分别裁切对比例1、实施例1和实施例15中的负极极片大卷，分别得到得到单面涂覆厚度为90μm，宽×长为76mm×860mm的三种适合制作锂离子电池的负极极片，在负极极片上通过激光开出12mm×35mm负极极耳槽位，在负极极耳槽位中焊接厚度为110m，宽×长为8mm×55mm的负极极耳。
<正极极片的制备>
将正极活性材料磷酸铁锂、正极导电剂乙炔黑、正极粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF，重均分子量为5×105)按照质量比94:3:3进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，在真空搅拌机作用下搅拌至固含量为75wt％且体系均匀的正极浆料。将正极浆料均匀涂布在厚度为6um的正极集流体铝箔的一个表面上，90℃条件下烘干，得到单面涂布正极活性材料层(厚度80μm)的正极极片。之后，在该铝箔的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂布正极活性材料层的正极极片。再经冷压、分切，在正极极片上通过激光开出10mm×35mm正极极耳槽位，在正极极耳槽位中焊接厚度为116μm，宽×长为5mm×55mm的正极极耳得到规格为74mm×851mm正极极片待用。
<隔膜>以厚度为8μm的聚乙烯(PE)多孔薄膜作为隔膜。
<电解液的制备>
在干燥氩气气氛中，将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯以质量比30:50:20混合得到有机溶液，然后向有机溶剂中加入锂盐六氟磷酸锂溶解并混合均匀，得到锂盐的浓度为1.15mo l/L的电解液。
<锂离子电池的制备>
将上述制备得到的隔膜、正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠好，卷绕得到电极组件，负极极片的第一单侧涂覆部靠近所述卷绕型电极组件的卷绕中心，所述负极极片的第二单侧涂覆部远离所述卷绕型电极组件的卷绕中心，对电极组件进行热压，压力5MPa，温度65℃，保压时间10s。将电极组件放入外包装铝塑膜中，在80℃下脱去水分后，注入电解液并封装，经过化成、脱气、整形等工艺流程得到锂离子电池。其中，由对比例1、实施例1和实施例13中得到不同的负极极片制备形成三种不同的锂离子电池。
通过上述步骤，三种不同的锂离子电池各制备10个，并且将该30个锂离子电池进行热压测试实验(热压条件：热压压力0.25MPa，温度65℃，时间4s)，实验完成后，将锂离子电池拆开记录负极集流体破损的数量，如下表2所示。
表2
结论：根据上述实验结果可知，电极组件中的负极极片采用单侧双层涂布的第一涂层和第二涂层的其中一个端部或者两个端部呈错位设置的结构，可以有效提升锂离子电池在热压实验中的通过率；电极组件中的负极极片采用在第一集流体两侧的第一活性物质层和第二活性物质层的其中一个端部或者两个端部呈错位设置的结构，可以进一步提升锂离子电池在热压实验中的通过率，从而提升锂离子电池的安全性能。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

  1. 一种负极极片，其特征在于，包括：
    第一活性物质层、第一集流体和第二活性物质层，所述第一集流体设置于所述第一活性物质层和所述第二活性物质层之间；
    所述第一活性物质层包括第一涂层和第二涂层，所述第二涂层设置于所述第一涂层和所述第一集流体之间，沿所述负极极片的长度方向，所述第一涂层具有相对的第一端和第二端，所述第二涂层具有相对的第一端和第二端，其中所述第一涂层的第一端和所述第二涂层的第一端在所述第一活性物质层的同一端；
    沿第一方向，所述第二涂层的第一端超出于所述第一涂层的第一端，使所述第一活性物质层具有第一单层部；和/或，沿第二方向，所述第二涂层的第二端超出于所述第一涂层的第二端，使所述第一活性物质层具有第二单层部；所述第一方向和所述第二方向均为所述负极极片的长度方向，第一方向和第二方向相反。
  2. 根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，
    所述第二活性物质层包括第三涂层和第四涂层，所述第四涂层设置于所述第三涂层和所述第一集流体之间，沿所述负极极片的长度方向，所述第三涂层具有相对的第一端和第二端，所述第四涂层具有相对的第一端和第二端，其中所述第三涂层的第一端、所述第四涂层的第一端和所述第一涂层的第一端、所述第二涂层的第一端在所述负极极片的同一端；
    沿第一方向，所述第四涂层的第一端超出于所述第三涂层的第一端，使所述第二活性物质层具有第三单层部；和/或，沿第二方向，所述第四涂层的第二端超出于所述第三涂层的第二端，使所述第二活性物质层具有第四单层部。
  3. 根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，
    沿所述负极极片的长度方向，所述负极极片具有相对的第一单侧涂覆部，所述第一单侧涂覆部为所述负极极片上仅在第一集流体一侧的表面设置所述第一活性物质层或者设置第二活性物质层，且所述第一集流体另一侧的表面对应为第一空白集流体区的区域。
  4. 根据权利要求3所述的负极极片，其特征在于，
    沿所述负极极片的长度方向，所述负极极片具有相对的第二单侧涂覆部，所述第二单侧涂覆部为所述负极极片上仅在第一集流体一侧的表面设置所述第一活性物质层或者设置所述第二活性物质层，且所述第一集流体另一侧的表面对应为第二空白集流体区的区域。
  5. 根据权利要求4所述的负极极片，其特征在于，
    所述第一空白集流体区和所述第二空白集流体区位于所述第一集流体的同侧表面。
  6. 根据权利要求3-5任一项所述的负极极片，其特征在于，
    沿所述负极极片的长度方向，所述第一单侧涂覆部的长度L1满足：3mm≤L1≤100mm。
  7. 根据权利要求6所述的负极极片，其特征在于，
    沿所述负极极片的长度方向，所述第二单侧涂覆部的长度L2满足：3mm≤L2≤100mm。
  8. 根据权利要求7所述的负极极片，其特征在于，
    所述第一单侧涂覆部的长度L1和所述第二单侧涂覆部的长度L2分别满足：3mm≤L1≤5mm，3mm≤L2≤5mm。
  9. 根据权利要求7所述的负极极片，其特征在于，
    所述第一单侧涂覆部的长度L1和所述第二单侧涂覆部的长度L2分别满足：60mm≤L1≤100mm，3mm≤L2≤5mm。
  10. 根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，
    沿所述负极极片的长度方向，所述第一单层部的长度L3满足：3mm≤L3≤100mm；
    和/或，
    沿所述负极极片的长度方向，所述第二单层部的长度L4满足：3mm≤L4≤100mm。
  11. 根据权利要求10所述的负极极片，其特征在于，
    沿所述负极极片的长度方向，所述第一单层部的长度L3满足：3mm≤L3≤10mm；
    和/或，
    沿所述负极极片的长度方向，所述第二单层部的长度L4满足：3mm≤L4≤10mm。
  12. 一种电化学装置，其特征在于，包括正极极片、隔膜和如权利要求1-11任意一项所述的负极极片，所述隔膜设置于所述负极极片和所述正极极片之间。
  13. 一种电化学装置，其特征在于，包括正极极片、隔膜和如权利要求9所述的负极极片，所述隔膜设置于所述负极极片和所述正极极片之间，所述正极极片、所述隔膜、所述负极极片层叠后卷绕形成卷绕型电极组件，所述负极极片的第一单侧涂覆部靠近所述卷绕型电极组件的卷绕中心，所述负极极片的第二单侧涂覆部远离所述卷绕型电极组件的卷绕中心，且L1＞L2。
  14. 根据权利要求13所述的电化学装置，其特征在于，
    所述第一单侧涂覆部的长度L1和所述第二单侧涂覆部的长度L2分别满足：60mm≤L1≤100mm，3mm≤L2≤5mm。
  15. 一种用电设备，其特征在于，包括权利要求12-14任一项所述的电化学装置。
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