本技術屬于電池，尤其涉及電極組件及其制備方法、電池、用電裝置。

背景技術：

1、電池作為電能的載體，被廣泛應用于各個領域。根據(jù)用途的不同，對電池提出了各種要求。例如，對于應用于動力領域，為汽車、電動二輪車等裝置提供電能的電池，需要具備高能量密度和優(yōu)異的循環(huán)性能。

2、電池組件是電池的核心部件，在電池長期儲存和使用過程中，電極組件的電解液浸潤性通常會逐漸劣化，影響電池的性能。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，本技術提供電極組件及其制備方法、電池、用電裝置，能夠解決電極組件浸潤性不良的問題，進而降低電池電阻，提升電池的循環(huán)性能。

2、第一方面，本技術提供一種電極組件，該電極組件包括極片，極片包括集流體、活性層和極耳，活性層設置在集流體厚度方向上的至少一側(cè)，極耳設置在集流體高度方向上的一側(cè)；

3、由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，活性層的靠近極耳一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于或者等于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力，且活性層的至少一靠近極耳一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力；

4、由集流體至背離集流體的方向上，活性層的靠近集流體一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于或者等于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力，且活性層的至少一靠近集流體一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力。

5、本技術通過在由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，和由集流體至背離集流體的方向上，對活性層的吸液能力進行特定的分布設計，即活性層的靠近極耳(或者靠近集流體)一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于或者等于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力，且活性層的至少一靠近所述極耳(或者靠近集流體)一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力，可以形成一種具有三維矩陣分布結(jié)構(gòu)的電極組件。具有該結(jié)構(gòu)的電極組件，其活性層在靠近極耳的部位較相對的另一側(cè)具有更高的吸液能力，而極耳通?？拷姌O組件的頂部，則采用電解液對電極組件進行浸潤后，活性層頂部吸收的電解液量將大于活性層底部。在電極組件長期儲存和使用過程中，即使頂部電解液由于重力作用存在向下聚集的趨勢，但是依然可以保留較多的電解液，使得活性層在該方向上的電解液浸潤性具有更高的均勻性，可以彌補重力引起的電解液集中在活性層的底部，而形成浸潤性不良的問題。

6、同時，由集流體至背離集流體的方向上，活性層靠近集流體一側(cè)的區(qū)域具有更高的吸液能力，則采用電解液浸潤后，活性層中越靠近集流體的區(qū)域?qū)⒕哂性礁叩碾娊庖毫浚梢詮浹a極片在充放電過程中，由于體積膨脹或收縮將電解液擠出而引起極片的電解液浸潤性降低或難以浸潤的問題。

7、因此，本技術實施例通過由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，和由集流體至背離集流體的方向上，對活性層的吸液能力進行特定的分布設計，能夠有效地改善活性層的電解液浸潤性，使活性層在不同方向均能夠均勻浸潤。而電極組件的電解液浸潤性主要由活性層體現(xiàn)，因此活性層的電解液浸潤性的改善，有利于電極組件整體的電解液浸潤性改善。電解液浸潤性的改善，將有利于降低電池電阻，改善電池的循環(huán)性能。

8、在一些實施例中，由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，電極組件所含隔膜的靠近極耳一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于或者等于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力，且隔膜的至少一靠近所述極耳一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力；

9、由集流體至背離集流體的方向上，活性層的吸液能力大于電極組件所含隔膜的吸液能力。

10、通過在由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，對隔膜的吸液能力進行變化設計，可以使隔膜在靠近極耳一側(cè)的吸液能力更高，進一步改善電極組件在該方向上的電解液浸潤性。

11、同時，由集流體至背離集流體的方向上，活性層的吸液能力大于電極組件所含隔膜的吸液能力，可減少隔膜大量吸收電解液而引起活性層電解液不足的情況，改善極片在該方向的電解液浸潤性。

12、在一些實施例中，由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，活性層、電極組件所含隔膜中的至少一者包括至少兩個相鄰排列的梯度單元，其中靠近極耳一側(cè)的梯度單元的吸液能力高于相對的另一側(cè)的梯度單元的吸液能力?？蛇x地，該梯度單元的數(shù)量為2個～10個。

13、通過在由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上設置多個梯度單元，可以使活性層和/或隔膜在該方向上的吸液能力層層遞減，位置更低的梯度單元可以為相鄰的、位置更高的梯度單元中電解液的向下移動提供緩沖作用，從而有利于解決電極組件在長期儲存和使用過程中重力引起的電解液集中在電極組件底部的問題，改善電極組件在該方向上的電解液浸潤性。同時，本技術實施例的實驗顯示，在一定范圍內(nèi)，該方向上設置的梯度單元數(shù)量越多，對電極組件的電解液浸潤性的改善效果越好。

14、在一些實施例中，相鄰兩個梯度單元的吸液能力差為1.1倍～5倍，可選地為1.2倍～2倍。

15、相鄰的兩個梯度單元的吸液能力相差一定的倍數(shù)，可以使位置更低的梯度單元很好地為相鄰的、位置更高的梯度單元中電解液的向下移動提供緩沖作用，改善由活性層的靠近極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上的電解液浸潤性。

16、在一些實施例中，由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，任意一個梯度單元的高度占活性層或隔膜總高度的10％～60％，可選地為10％～50％。

17、將由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上的梯度單元高度設置在合適范圍內(nèi)，有利于增加梯度單元數(shù)量，進而改善電極組件在該方向上的電解液浸潤性。

18、在一些實施例中，由集流體至背離集流體的方向上，活性層包括至少兩個相鄰排列的吸液層，其中靠近集流體一側(cè)的吸液層的吸液能力高于相對的另一側(cè)的吸液層的吸液能力。可選地，吸液層的數(shù)量為2個～10個。

19、通過在由集流體至背離集流體的方向上設置多個吸液層，可以使活性層在該方向上的吸液能力層層遞減，在極片發(fā)生體積變化而使電解液被擠時，背離集流體一側(cè)的吸液層可以為相鄰的、靠近集流體一側(cè)的吸液層中電解液的向外溢出趨勢提供緩沖作用，從而有利于解決極片在充放電過程中，由于體積膨脹或收縮將電解液擠出而引起極片的電解液浸潤性降低或難以浸潤的問題，改善電極組件在該方向上的電解液浸潤性。同時，實驗顯示，在一定范圍內(nèi)，由集流體至背離集流體的方向上設置的吸液層數(shù)量越多，對電極組件的電解液浸潤性的改善效果越好。

20、在一些實施例中，由集流體至背離集流體的方向上，任意一個吸液層的厚度占集流體一側(cè)的活性層總厚度的10％～60％，可選地為10％～50％。

21、將由集流體至背離集流體的方向上的吸液層厚度在合適范圍內(nèi)，有利于增加吸液層數(shù)量，進而提高電極組件在該方向上的電解液浸潤性。

22、在一些實施例中，活性層包含第一電解液吸收劑；

23、由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，活性層的靠近所述極耳一側(cè)區(qū)域的第一電解液吸收劑質(zhì)量含量大于或者等于相對的另一側(cè)區(qū)域的第一電解液吸收劑質(zhì)量含量，且活性層的至少一靠近極耳一側(cè)區(qū)域的第一電解液吸收劑質(zhì)量含量大于相對的另一側(cè)區(qū)域的第一電解液吸收劑質(zhì)量含量；

24、由集流體至背離集流體的方向上，活性層的靠近集流體一側(cè)區(qū)域的第一電解液吸收劑質(zhì)量含量大于或者等于相對的另一側(cè)區(qū)域的第一電解液吸收劑質(zhì)量含量，且活性層的至少一靠近集流體一側(cè)區(qū)域的第一電解液吸收劑質(zhì)量含量大于相對的另一側(cè)區(qū)域的第一電解液吸收劑質(zhì)量含量。

25、通過在活性層中添加電解液吸收劑，并調(diào)節(jié)電解液吸收劑的質(zhì)量含量沿一定方向變化，可以使電極組件在不同區(qū)域?qū)﹄娊庖壕哂胁煌奈?、保留能力，并沿著特定方向呈現(xiàn)一定分布規(guī)律的吸液能力，有利于改善電極組件的電解液浸潤性。

26、在一些實施例中，電極組件所含隔膜包含基膜和設置在基膜至少一側(cè)的隔膜涂層；隔膜涂層包含第二電解液吸收劑；

27、由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，隔膜涂層的靠近極耳一側(cè)區(qū)域的第二電解液吸收劑質(zhì)量含量大于或者等于相對的另一側(cè)區(qū)域的第二電解液吸收劑質(zhì)量含量，且隔膜涂層的至少一靠近極耳一側(cè)區(qū)域的第二電解液吸收劑質(zhì)量含量大于相對的另一側(cè)區(qū)域的第二電解液吸收劑質(zhì)量含量。

28、在一些實施例中，由集流體至背離集流體的方向上，活性層中的第一電解液吸收劑質(zhì)量含量大于隔膜涂層中的第二電解液吸收劑質(zhì)量含量。

29、通過在隔膜涂層中添加電解液吸收劑，并調(diào)節(jié)電解液吸收劑的質(zhì)量含量沿一定方向變化，可以使電極組件在不同區(qū)域?qū)﹄娊庖壕哂胁煌奈?、保留能力，并沿著特定方向呈現(xiàn)一定分布規(guī)律的吸液能力，進一步改善電極組件的電解液浸潤性。

30、在一些實施例中，第一電解液吸收劑、第二電解液吸收劑分別獨立地包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈中的一種或多種。

31、此類高分子材料對電解液具有高親和性，與電解液接觸后可溶脹吸收電解液形成凝膠。通過采用這些高分子材料作為電解液吸收劑，并調(diào)整這些高分子材料在活性層、隔膜涂層中的分布，可以有效使電極組件沿著特定方向呈現(xiàn)梯度/漸變變化的吸液能力，從而改善電極組件的電解液浸潤性。

32、在一些實施例中，第一電解液吸收劑在活性層中的質(zhì)量含量，和第二電解液吸收劑在隔膜涂層中的質(zhì)量含量分別獨立地大于0，且小于或等于8％；可選地大于或等于1％，且小于或等于6％。

33、將活性層、隔膜涂層中電解液吸收劑的質(zhì)量含量設置在合適范圍內(nèi)，不僅有利于調(diào)節(jié)電極組件不同區(qū)域的吸液能力，而且不會引起活性層中活性物質(zhì)的大幅度減少，從而維持極片容量的穩(wěn)定性。

34、第二方面，本技術提供一種電極組件的制備方法，包括：

35、在集流體厚度方向的至少一側(cè)制備活性層，并在所述集流體高度方向上的一側(cè)設置極耳；

36、由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，控制活性層的靠近極耳一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于或者等于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力，且活性層的至少一靠近極耳一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力；

37、由集流體至背離集流體的方向上，控制活性層的靠近集流體一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于或者等于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力，且活性層的至少一靠近集流體一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力。

38、通過在特定方向上，使活性層對電解液具有不同的吸液能力，可以彌補在長期儲存和使用過程中重力引起的電解液通常傾向于集中在電極組件的底部，而引起電極組件的電解液浸潤性不良的問題，同時也可以彌補在充放電過程中，由于極片體積膨脹或收縮將電解液擠出而引起極片的電解液浸潤性降低的問題，改善電極組件的電解液浸潤性。

39、在一些實施例中，電極組件的制備方法還包括：

40、由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，控制電極組件所含隔膜的靠近極耳一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于或者等于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力，且隔膜的至少一靠近所述極耳一側(cè)區(qū)域的吸液能力大于相對的另一側(cè)區(qū)域的吸液能力；

41、由集流體至背離集流體的方向上，控制活性層的吸液能力大于隔膜的吸液能力。

42、通過在由集流體的設置極耳一側(cè)至相對的另一側(cè)方向上，對隔膜的吸液能力進行變化設計，可以使隔膜在靠近極耳一側(cè)的吸液能力更高，進一步改善電極組件在該方向上的電解液浸潤性。同時，由集流體至背離集流體的方向上，活性層的吸液能力大于電極組件所含隔膜的吸液能力，可減少隔膜大量吸收電解液而引起活性層電解液不足的情況，改善極片在該方向的電解液浸潤性。

43、第三方面，本技術提供一種電池，該電池包含第一方面的電極組件。

44、上述電極組件具有良好的電解液浸潤性，在長期儲存和使用過程中，其頂部、極片活性層靠近集流體內(nèi)側(cè)均能被電解液良好地浸潤，將其應用于電池后，該電池將表現(xiàn)出低電阻和優(yōu)異的循環(huán)性能。

45、第四方面，本技術提供一種用電裝置，該用電裝置包括第三方面的電池。

46、本技術實施例公開的電池可以用于以電池作為電源的用電裝置，或者以電池作為儲能元件的各種儲能系統(tǒng)，用于提供電能。上述電池表現(xiàn)出低電阻、循環(huán)性能好的優(yōu)點，因此，將該電池應用于各種用電裝置后，有利于改善各種用電裝置的使用體驗。