极片及其制备方法、电池和车辆

技术领域

本发明属于电池领域，具体而言，涉及极片及其制备方法、电池和车辆。

背景技术

现有电池的能量密度受极片活性物质总量的限制，可以在保持电池总重量不变的基础上，通过减少非活性物质(如隔膜、集流体等)的重量占比，增加极片活性物质涂层的厚度，来提升电池的能量密度。虽然极片厚度的增大可大幅增加集流体上活性物质的负载量，增加电芯的容量和比能量，但是，厚极片会延长离子、电子的传输路径，使得电池的阻抗增大，同时，厚极片不同位置的极化状态也会存在差异，导致电池的动力学和循环性能变差，另外，极片厚度增加，单位体积活性物质含量增大，在热滥用或机械滥用条件下，电池热失控产热量增大，电池安全风险随之增大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出极片及其制备方法、电池和车辆。该极片可以降低电池发生热失控和燃烧的风险，提高电池的热稳定性和安全性能。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种极片。根据本发明的实施例，该极片包括集流体，所述集流体的至少一部分表面上形成有活性物质层，至少一部分所述活性物质层中布置有功能区，所述功能区中分散有功能材料，所述功能材料包括阻燃材料、导热材料和绝热材料中的至少之一。根据本发明上述实施例的极片，通过在活性物质层中布置分散有功能材料的功能区，有利于阻止或延缓电芯失控时热量在电池中的迅速扩散，提升电池的安全性能，具体地，功能材料包括阻燃材料、导热材料和绝热材料中的至少之一，在电芯局部发生热失控的情况下，阻燃材料能够起到防火隔离带的作用，阻绝或延缓火势的蔓延；导热材料可快速传递积热，将极片内局部高热量快速传导至极片外部低温区域，避免局部温度的持续升高；绝热材料可阻止或减缓失控区产生的热量传导至极片中其它区域，造成热失控区域的扩大，通过采用上述功能材料中的至少之一，均可以降低电池发生热失控和燃烧的风险，提高电池(尤其是高能量密度电池)的热稳定性和安全性能。

另外，根据本发明上述实施例的极片还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述功能区沿所述活性物质层的长度方向和/或宽度方向连续和/或间隔布置。

在本发明的一些实施例中，所述功能区为多孔结构。

在本发明的一些实施例中，所述功能区包括至少一个第一子功能区，每个所述第一子功能区在所述活性物质层上的正投影分别独立地选自长条形、弯折条形和弯曲条形，每个所述第一子功能区分别独立地沿所述活性物质层的长度方向延伸并贯穿所述活性物质层。

在本发明的一些实施例中，所述第一子功能区上连接有多个第二子功能区，至少部分所述第二子功能区沿所述活性物质层的长度方向间隔设置，每个所述第二子功能区与所述第一子功能区呈非零夹角并向所述活性物质层的边缘延伸。

在本发明的一些实施例中，所述功能区的厚度不大于所述活性物质层的厚度。

在本发明的一些实施例中，所述功能区朝向所述集流体的一侧与所述集流体相连，所述功能区远离所述集流体一侧的表面与所述活性物质层远离所述集流体一侧的表面齐平或低于所述活性物质层远离所述集流体一侧的表面。

在本发明的一些实施例中，所述功能区在所述活性物质层中的体积占比不大于15％；和/或，所述功能区的孔隙率为15～75％。

在本发明的一些实施例中，所述功能区在所述活性物质层上的最大投影宽度不大于15mm。

在本发明的一些实施例中，所述功能区还包括粘结剂，以所述功能材料和所述粘结剂的总质量为基准，所述功能材料的质量占比不低于75wt％。

在本发明的一些实施例中，所述阻燃材料包括溴系阻燃化合物、氮系阻燃化合物和磷系阻燃化合物中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述导热材料包括碳基导热材料、聚合物导热材料和无机导热材料中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述绝热材料包括有机绝热材料。

在本发明的一些实施例中，所述极片为正极片，所述正极片上的所述活性物质层的厚度不小于140μm；或者，所述极片为负极片，所述负极片上的所述活性物质层的厚度不小于150μm。

在本发明的一些实施例中，所述功能区在所述活性物质层中的体积占比为0.1～7％。

在本发明的一些实施例中，所述功能区的孔隙率为45～60％。

在本发明的一些实施例中，所述功能区通过涂覆浆料形成，所述浆料包括所述功能材料、所述粘结剂和挥发性溶剂，以所述浆料的总质量为基准，所述功能材料和所述粘结剂的总添加量为0.3～85wt％。

在本发明的一些实施例中，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、丁苯橡胶、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯醇、海藻酸盐和羧甲基壳聚糖中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述导热碳基材料包括乙炔黑、炭黑、科琴黑、导电石墨、石墨烯、碳纳米管和碳纳米管中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述聚合物导热材料包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚乙炔中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述无机导热材料包括含有金属元素的氧化物、含有金属元素的氢氧化物和含有金属元素的氮化物中的至少之一，所述金属元素包括Al、Mg和Zr中的至少之一。

在本发明的一些实施例中，所述有机绝热材料包括热塑性塑料和/或热固性塑料，所述热塑性塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氟聚物、聚酯材料、聚苯乙烯、聚酰胺、聚砜、ABS塑料、聚甲醛和聚苯醚中的至少之一，所述热固性塑料包括酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂和聚酰亚胺中的至少之一。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备上述的极片的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：在集流片上涂布活性材料浆料和功能区浆料，以便形成布置有功能区的活性物质层，其中，所述功能区浆料中分散有功能材料，所述功能材料包括阻燃材料、导热材料和绝热材料中的至少之一。与现有技术相比，该方法不仅工艺简单，易操作，适合工业化生产，而且制得的极片具有较强的热稳定性的较高的安全性能。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种电池。根据本发明的实施例，该电池包括上述极片和/或采用上述方法制得的极片。针对上述极片和上述制备极片的方法所描述的特征及效果同样适用于该电池，此处不再赘述，总的来说，与现有技术相比，该电池具有较强的热稳定性和较好的安全性能，可以避免或减少发生热失控的风险。

在本发明的一些实施例中，该电池包括正极片和负极片，所述正极片上的活性物质层中布置有正极功能区，所述负极片上的活性物质层中布置有负极功能区，所述负极功能区在所述正极片上的正投影位于所述正极功能区所在的区域内。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，该车辆包括上述电池。针对上述电池所描述的特征及效果同样适用于该车辆，此处不再赘述，总的来说，与现有技术相比，该车辆的安全系数较高，可有效降低电池发生热失控的风险。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的单面涂覆活性物质层的极片结构示意图，其中(a)为极片俯视图，(b)为极片侧视图；

图2是根据本发明再一个实施例的极片的俯视图；

图3是根据本发明再一个实施例的极片的俯视图；

图4是根据本发明再一个实施例的极片的俯视图；

图5是根据本发明再一个实施例的极片的俯视图；

图6是根据本发明再一个实施例的极片的俯视图；

图7是根据本发明一个实施例的极片的主视图；

图8是根据本发明再一个实施例的极片的主视图；

图9是根据本发明一个实施例极片结构示意图，其中(a)为极片俯视图，(b)为极片侧视图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种极片。根据本发明的实施例，结合图1理解该极片包括集流体，集流体100的至少一部分表面上形成有活性物质层110(图中黑色区域)，至少一部分活性物质层中布置有功能区120(图中白色区域)，功能区120中分散有功能材料，功能材料包括阻燃材料、导热材料和绝热材料中的至少之一，其中，功能区适于提高电池的热稳定性。该极片通过在活性物质层中布置分散有功能材料的功能区，有利于阻止或延缓电芯失控时热量在电池中的迅速扩散，提升电池的安全性能，具体地，功能材料包括阻燃材料、导热材料和绝热材料中的至少之一，在电芯局部发生热失控的情况下，阻燃材料能够起到防火隔离带的作用，阻绝或延缓火势的蔓延；导热材料可快速传递积热，将极片内局部高热量传导至极片外部低温区域，避免局部温度的持续升高；绝热材料可阻止或减缓失控区产生的热量传导至极片中其它区域，造成热失控区域的扩大，通过采用上述功能材料中的至少之一，均可以降低电池发生热失控和燃烧的风险，提高电池(尤其是高能量密度电池)的热稳定性和安全性能。需要说明的是，功能层中阻燃材料、导热材料和绝缘材料添加量的比例关系没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。

根据本发明的实施例，功能区120可以为多孔结构，由此可以在提高电池热稳定的基础上电解液提供传递路径，提高电池的循环性能，尤其当极片的活性物质层较厚时，可以使得极片兼顾较高的能量密度、较好的电化学性能和较强的热稳定性，降低发生热失控的风险。

根据本发明的实施例，结合图1～4理解，功能区120可以沿活性物质层110的长度方向和/或宽度方向连续和/或间隔布置，例如，结合图1理解，功能区可以沿活性物质层110的长度方向连续分布；或者，结合图2理解，功能区也可以沿活性物质层的长度方向连续分布，同时沿着活性物质层的宽度方向间隔分布；又或者，结合图3理解，功能区也可以沿活性物质层的长度方向间隔分布，同时沿活性物质层的宽度方向连续分布；再或者，结合图4理解，部分功能区可以沿活性物质层的长度方向连续分布，部分功能区可以沿活性物质层的宽度方向连续分布，沿活性物质层的长度方向间隔分布的部分功能区可同时与沿活性物质层的宽度方向连续分布的部分功能区连通。采用上述设置方式，功能区均可以提供热量快速扩散路径或者起到防火隔热带的作用，在电芯局部发生热失控的情况下，阻止或延缓热量的失控扩散，提升的电池的热稳定性和安全性能。

根据本发明的实施例，结合图1～2、5～6理解，功能区可以包括至少一个第一子功能区121，每个第一子功能区121可以分别独立地沿活性物质层110的长度方向延伸并贯穿活性物质层110，每个第一子功能区121在活性物质层110上的正投影的形状没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，例如可以采用长条形，如矩形(结合图1～2理解)等；可以采用弯折条形，如弯折矩形(结合图5理解)等；也可以采用弯曲条形(结合图6理解)等。采用上述设置方式，更有利于精准且快速地将热量传导至极片外的低温区域，或者当极片局部发生热失控时，可以更有效地精准阻隔热量的扩散，减少热失控范围，提升电池的安全性能。

根据本发明的实施例，结合图4理解，第一子功能区121上可以连接有多个第二子功能区122，至少部分第二子功能区122可以沿活性物质层110的长度方向间隔设置，每个第二子功能区122可以与第一子功能区121呈非零夹角并向活性物质层110的边缘延伸，第二子功能区与第一子功能区配合的结构设计更有利于降低电池的热失控风险，增强电极的热稳定性，另外，当功能区为多孔结构时，第二子功能区与第一子功能区相互配合，还有利于进一步加快离子的传递，改善电解液的传输，增强电池的循环性能。需要说明的是，第二子功能区的具体形状没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，例如第二子功能区在活性物质层上的正投影可以均为长条形，由此可以简化工艺难度，降低生产成本。

根据本发明的实施例，结合图7～8理解，功能区120的厚度可以不大于活性物质层110的厚度，由此不仅不会额外增加电芯厚度，有利于实现电池轻量化的发展趋势，还能够有效避免延长离子的传输路径，进而影响电池的循环性能。进一步地，根据本发明的一些具体示例，功能区120朝向集流体100的一侧可以与集流体100相连，功能区120远离集流体100一侧的表面与活性物质层110远离集流体100一侧的表面可以齐平或低于活性物质层110远离集流体100一侧的表面。具体地，在远离集流体的方向上，功能区120的表面可以低于活性物质层110的表面(结合图8理解)，此时在功能区表面和活性物质层表面之间形成有空白区域，更有利于增加活性物质层与电解液的接触面积，提高电解液对活性物质层的浸润性，从而有利于提升电池的电化学性能；或者，功能区120的表面可以与活性物质层110的表面齐平(结合图7理解)，此时有利于简化制备工艺流程，降低生产加工难度。需要说明的是，上述设置方式均有利于提高极片的热稳定性，增强电池的安全性能。

根据本发明的实施例，结合图1～9理解，功能区120在活性物质层110中的体积占比可以不大于15％，例如可以为2％、4％、6％、8％、10％或12％等，发明人发现，若功能区在活性物质层中的体积占比过小，难以起到传递热量或防火隔热的作用；若功能区在活性物质层中的体积占比过大，会减少集流体中活性物质的负载量，影响电芯的容量和比能量。本发明中通过控制功能区120在活性物质层110中的体积占比在上述范围，可以较好的兼顾电池容量和热稳定性。进一步地，功能区在活性物质层中的体积占比优选可以为0.1～7％，由此更有利于使得极片的能量密度保持在较高水平，同时也具有较强的热稳定性和安全性能。另一方面，根据本发明的一些具体示例，功能区120的不同区域内在活性物质层110上的投影宽度可以一致也可以不同，另外，以圆柱电池为例，功能区在活性物质层上的最大投影宽度可以不大于15mm，由此还有利于避免功能区在活性物质中投影占比过大而使电池的能量密度下降，进而影响电池的电化学性能。

根据本发明的实施例，功能区120还可以包括粘结剂，以功能材料和粘结剂的总质量为基准，功能材料的质量占比可以不低于75wt％，例如可以为80wt％、85wt％、90wt％或95wt％等，发明人发现，若功能材料的质量比过小，不足以发挥稳定的热量传导或防火隔热的作用，难以有效提高电池的安全性能。进一步地，功能材料的质量占比优选可以为75wt％～90wt％，由此不仅有利于提高电池的热稳定性，还有助于保证功能材料间以及功能材料和集流体间具有较高的粘接强度，使得电池兼具较好的结构稳定性、电化学性能和安全性能。需要说明的是，本发明对于粘结剂的具体类型没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，例如粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、丁苯橡胶、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚乙烯醇、海藻酸盐和羧甲基壳聚糖中的至少之一。

根据本发明的实施例，功能区120的孔隙率可以为15～75％，例如可以为20％、30％、40％、50％、60％或70％等，发明人发现，若功能区的孔隙率过小，不利于电解液的快速传递；若功能区的孔隙率过大，一方面加工难度较大，且功能区强度较差，结构不稳定，另一方面也不利于功能区发挥较好的散热、热量阻绝或防火隔离的作用。本发明通过控制功能区的孔隙率在上述范围，既保证了加工可行性，又能保证功能区的强度，同时还可以使功能区兼具较好的降低电池热失控风险的效果和改善电解液与活性物质层接触面积的效果，有效提升电池的电化学性能和安全性能。进一步地，功能区的孔隙率优选可以为45～60％，由此更利于使得该极片兼具较好的强度、结构稳定性、安全性能和较低的加工成本。需要说明的是，功能区可以通过涂覆浆料形成，浆料中可以包括功能材料、粘结剂和挥发性溶剂，通过溶剂的挥发，可实现功能区具有微孔结构，进一步地，以浆料的总质量为基准，功能材料和粘结剂的总添加量可以为0.3～85wt％，例如可以为20wt～65wt％、1wt％、10wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、60wt％、70wt％或80wt％等，发明人发现，若功能材料和粘结剂的总添加量过小，一方面容易使得孔隙率过大，另一方面导致功能材料用量过小，难以发挥稳定的阻燃、导热或隔热作用；若功能材料和粘结剂的总添加量过大，一方面容易导致浆料涂布困难，生产加工难度增大，另一方面容易使得功能区孔隙率过小。本发明通过控制功能材料和粘结剂的总添加量在上述范围，有利于在确保生产稳定性的基础上，将功能区的孔隙率控制在在目标范围。

根据本发明的实施例，阻燃材料、导热材料和绝热材料的具体类型没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，例如，阻燃材料可以包括溴系阻燃化合物、氮系阻燃化合物和磷系阻燃化合物中的至少之一；导热材料可以包括碳基导热材料、聚合物导热材料和无机导热材料中的至少之一，其中碳基导热材料可以包括乙炔黑、炭黑、科琴黑、导电石墨、石墨烯、碳纳米管和碳纳米管中的至少之一，聚合物导热材料可以包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚乙炔中的至少之一，无机导热材料可以包括含有金属元素的氧化物、含有金属元素的氢氧化物和含有金属元素的氮化物中的至少之一，其中金属元素可以包括Al、Mg和Zr中的至少之一；绝热材料可以包括有机绝热材料，有机绝热材料包括塑性塑料和/或热固性塑料，其中热塑性塑料可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氟聚物、聚酯材料、聚苯乙烯、聚酰胺、聚砜、ABS塑料、聚甲醛和聚苯醚中的至少之一，热固性塑料可以包括酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺甲醛树脂和聚酰亚胺中的至少之一。

根据本发明的实施例，极片可以为正极片，正极片上的活性物质层的厚度可以不小于140μm；或者，极片也可以为负极片，负极片上的活性物质层的厚度可以不小于150μm，由此可以增加集流体上活性物质的负载量，进而增加电芯的容量和比能量，使得该电池兼顾较好的安全性能和较高的能量密度。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种制备上述的极片的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：在集流片上涂布活性材料浆料和功能区浆料，以便形成布置有功能区的活性物质层，其中，功能区浆料中分散有功能材料，功能材料包括阻燃材料、导热材料和绝热材料中的至少之一。针对上述极片所描述的特征及效果同样适用于该方法，此处不再赘述，总的来说，与现有技术相比，该方法不仅工艺简单，易操作，适合工业化生产，而且制得的极片可以具有较强的热稳定性的较高的安全性能

根据本发明的实施例，在集流片上的涂布方式没有特别限定，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，例如可以将活性材料浆料和功能区浆料同时涂布在集流片上，也可以对活性材料浆料和功能区浆料进行分步涂布等。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种电池。根据本发明的实施例，该电池包括上述极片和/或采用上述方法制得的极片。针对上述极片和上述制备极片的方法所描述的特征及效果同样适用于该电池，此处不再赘述，总的来说，与现有技术相比，该电池具有较强的热稳定性和较好的安全性能，可以避免或减少发生热失控的风险。

根据本发明的实施例，该电池可以包括正极片和负极片，其中，正极片上的活性物质层中可以布置有正极功能区，负极片上的活性物质层中可以布置有负极功能区，负极功能区在正极片上的正投影可以位于正极功能区所在的区域内，由此有利于保证离子在从正极活性物质层脱嵌之后能够顺利嵌入至负极的活性物质层中，避免产生析锂，进而影响电池的电化学性能和安全性能。

根据本发明的实施例，该电池中正极片上的活性物质层的厚度可以不小于140μm，负极片上的活性物质层的厚度可以不小于150μm，由此可以增加集流体上活性物质的负载量，进而增加电芯的容量和比能量，使得该电池兼顾较好的安全性能和较高的能量密度。

根据本发明的实施例，本发明中对于电池的具体形式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，例如可以为软包电池、方形铝壳电池或圆柱电池等，也可以为电芯、电池模组或电池包等。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种车辆。根据本发明的实施例，该车辆包括上述电池。针对上述电池所描述的特征及效果同样适用于该车辆，此处不再赘述，总的来说，与现有技术相比，该车辆的安全系数较高，可有效降低电池发生热失控的风险。另外，需要说明的是，对车辆的具体形式没有特别限定，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择，例如可以为纯电动车辆，混合动力车辆，也可以为电动自行车、电动摩托车、电池三轮车、电动汽车、电动公交车、电动火车、电动平衡车等。

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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

正极片：在集流体上双面对称涂覆得到正极活性物质层110及正极功能区120，涂布结构如图9所示，其中，功能区组成为聚偏氟乙烯、红磷和勃姆石，三者的质量比为2.5：7：90.5，活性物质层组成为三元811正极材、Super P导电剂和聚偏氟乙烯粘结剂，三者的质量比为97.5：1：1.5；活性物质层的面密度为25mg/cm

负极片：集流体上双面对称涂覆活性物质层，活性物质层包括硅碳负极材料，Super P导电剂，羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶，四者的质量比为95：1.5：1.5：2.0，活性物质层的面密度为13.0mg/cm

实施例2

与实施例1的区别在于：

负极片：双面对称涂覆得到正极活性物质层110及正极功能区120，涂布结构如图9所示，其中，功能区组成为聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、Super P和氧化铝，四者的质量比为1：1.5：15：82.5；活性物质层组成为硅碳负极材料、Super P导电剂、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶，四者的质量比为95：1.5：1.5：2.0，活性材料层的面密度为13.0mg/cm

其中，负极功能区在正极片上的正投影位于正极功能区所在的区域内。

实施例3

与实施例1的区别在于：正极功能区的孔隙率为20％。

实施例4

与实施例1的区别在于：正极功能区的孔隙率为70％。

实施例5

与实施例1的区别在于，功能区在活性物质层中的体积占比为1.5％。

实施例6

与实施例1的区别在于，功能区在活性物质层中的体积占比为13.4％。

对比例1

与实施例1的区别在于：

正极片：双面对称涂覆活性物质层，活性物质层组成为三元811正极材料，Super P导电剂和聚偏氟乙烯粘结剂，三者的质量比为97.5：1：1.5；活性物质层的面密度为25mg/cm

对比例2

与实施例1的区别在于：正极功能区的孔隙率为10％。

对比例3

与实施例1的区别在于，功能区在活性物质层中的体积占比为19.4％。

表征与测试：

分别将上述实施例1～6和对比例1～3的正极片8片，负极片9片装配软包叠片电芯，每组8只，在相同条件下进行如下测试，测试结果如表1所示。

容量测试：25℃下以0.33C倍率进行容量标定，电压区间2.8-4.2V，充电制度为0.33C恒流恒压充电，截止电流0.03C，放电制度为0.33C恒流放电。循环3个周期，取平均值为容量。

循环测试：25℃下以1C倍率进行循环测试，电压区间2.8-4.2V，充电制度为1C恒流恒压充电，截止电流0.05C，放电制度为1C恒流放电。循环至初始容量的80％停止测试。

安全测试：100％SOC下，使用5mm钢针，针尖角度为45°，以80mm/s速度贯穿电芯中间，记录电压、温度、观察半小时。

表1实施例1～6和对比例1～3的性能测试结果

结果与讨论：

结合实施例1～6和对比例1～3的测试结果可知，对比例1中没有设置功能区，虽电池容量较大，但其循环性能和安全性能的损失严重，实施例1～6与对比例1相比，虽然电池容量略有下降，但都保持在2000mAh以上，同时具有较好的循环性能和安全性能。具体地，实施例2与实施例1相比，正极片和负极片中均设有功能区，更有利于提高电池的循环性能；实施例3与实施例1相比，正极功能区的孔隙率较低，导致电池的循环性能略有降低，这是由于较低的孔隙率使得电解液的传输速度相对减慢；实施例4与实施例1相比，增大正极功能区的孔隙率，提高了电池的循环性能；实施例5与实施例1相比，由于功能区在活性物质层中的体积占比较小，电池容量略有增加，但循环性能和安全性能的提升效果不够显著。另外，对比例2中由于正极功能区的孔隙率过小，导致循环性能不佳；对比例3中，功能区在活性物质层中的体积占比过大，导致电池容量显著下降。

综上说明，采用本发明上述实施例的极片，通过在极片的活性物质层中设置功能区，可以提高电池的热稳定性能和安全性能，进一步地，通过优化极片中功能区的体积占比、孔隙率等条件，还能提高电池的容量、循环性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。