电化学装置及用电设备的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电化学装置及用电设备。


背景技术：

2.目前，锂离子二次电池主要是叠片电池或卷绕电池。对于卷绕电池来说，卷绕起始部的最内层极片和卷绕收尾部的最外层极片容易出现卷曲，导致电池的性能下降。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种电化学装置及用电设备，能够缓解卷绕形成的电极组件的极片卷曲问题。
4.第一方面，本技术实施例提供一种电化学装置，包括第一极片、隔膜和第二极片，第一极片、隔膜和第二极片层叠并卷绕形成电极组件。第一极片包括第一集流体，第一集流体包括卷绕单面区起始段，卷绕单面区起始段朝向电极组件中心的表面设置第一保护层，卷绕单面区起始段背离电极组件中心的表面设置第一活性材料层；第二极片包括第二集流体，第二集流体包括卷绕单面区收尾段，卷绕单面区收尾段背离电极组件中心的表面设置第二保护层，卷绕单面区收尾段朝向电极组件中心的表面设置第二活性材料层；第一保护层的单位面积重量与第一活性材料层的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1，第二保护层的单位面积重量与第二活性材料层的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1。
5.上述技术方案中，在第一集流体的卷绕单面区起始段的一表面设置有第一活性材料层，另一表面设置有第一保护层，且第一保护层的单位面积重量与第一活性材料层的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1，在改善极片卷曲问题的同时，还可以在一定程度上保证电化学装置的能量密度。同样，在第二集流体的卷绕单面区收尾段的一表面设置有第二活性材料层，另一表面设置有第二保护层，且第二保护层的单位面积重量与第二活性材料层的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1，在改善极片卷曲问题的同时，还可以在一定程度上保证电化学装置的能量密度。
6.在一些实施例中，电化学装置满足以下条件中的至少一者：
7.a)第一活性材料层的单位面积重量为0.06g/1540.25mm2～0.5g/1540.25mm2；
8.b)第二活性材料层的单位面积重量为0.06g/1540.25mm2～0.5g/1540.25mm2；
9.c)第一保护层的单位面积重量为0.01g/1540.25mm2～0.13g/1540.25mm2；
10.d)第二保护层的单位面积重量为0.01g/1540.25mm2～0.13g/1540.25mm2。
11.上述技术方案中，限定活性材料层的单位面积重量以及保护层的单位面积重量的具体范围，可以使极片卷曲的问题得到更好地改善，电极组件的对齐度更小，从而提升电化学装置的能量密度。
12.在一些实施例中，电化学装置满足以下条件中的至少一者：
13.e)第一保护层的厚度与第一活性材料层的厚度的比为(0.1～0.6):1；
14.f)第二保护层的厚度与第二活性材料层的厚度的比为(0.1～0.6):1。
15.上述技术方案中，保护层所占用的体积小于活性材料层所占用的体积，且保护层的厚度与活性材料层的厚度的比值以及保护层的单位面积重量与活性材料层的单位面积重量的比值差距不大，可以使保护层的密实度与活性材料层的密实度较为一致，可以使电极组件的一致性较好；且可以避免保护层占用过多的空间的同时，使极片卷曲的问题得到很好的改善，从而使电化学装置的体积能量密度较高。
16.在一些实施例中，电化学装置满足以下条件中的至少一者：
17.g)第一活性材料层的厚度为15μm～200μm；
18.h)第二活性材料层的厚度为15μm～200μm；
19.i)第一保护层的厚度为1.5μm～100μm；
20.j)第二保护层的厚度为1.5μm～100μm。
21.上述技术方案中，限定活性材料层的厚度以及保护层的厚度的具体范围，可以使保护层的厚度较低的情况下，就能够使极片卷曲的问题得到很好的改善，使电化学装置的体积能量密度较高。
22.在一些实施例中，电化学装置满足以下条件中的至少一者：
23.k)沿电极组件的卷绕方向，卷绕单面区起始段长度占第一集流体总长度的1.5％～50％；
24.l)沿电极组件的卷绕方向，卷绕单面区收尾段长度占第二集流体的总长度的2％～55％。
25.上述技术方案中，卷绕单面区起始段的长度和卷绕单面区收尾段的长度占比在上述范围内，可以对电极组件的极片卷曲问题进行改善，并且使整个电极组件的对齐度减小；且电化学装置的能量密度更高。
26.在一些实施例中，电化学装置满足以下条件中的至少一者：
27.m)第一保护层覆盖部分卷绕单面区起始段朝向电极组件中心的表面；
28.n)第二保护层覆盖部分卷绕单面区收尾段背离电极组件中心的表面；
29.o)第一保护层覆盖在卷绕单面区起始段的表面面积占比为30％～100％；
30.p)第二保护层覆盖在卷绕单面区收尾段的表面面积占比为30％～100％。
31.上述技术方案中，保护层覆盖集流体的单面区的部分表面，就可以对极片卷曲进行很好的改善，可以降低保护层的使用量，提高电化学装置的能量密度；且保护层的覆盖集流体的表面面积的最低占比可以到30％，可以在电极组件的对齐度较小的同时，电化学装置的能量密度也更高。
32.在一些实施例中，电化学装置满足以下条件中的至少一者：
33.q)第一集流体的靠近卷绕单面区起始段的位置设置有第一活性材料层，位于第一集流体的同一侧的第一活性材料层与第一保护层之间具有间隔；
34.r)第二集流体的靠近卷绕单面区收尾段的位置设置有第二活性材料层，位于第二集流体的同一侧的第二活性材料层与第二保护层之间具有间隔。
35.上述技术方案中，集流体的同一侧，活性材料层与保护层之间具有一定的距离，可以避免活性材料层和保护层之间出现重涂，使活性材料层的使用率更高。
36.在一些实施例中，电化学装置满足以下条件中的至少一者：
37.s)第一保护层呈条纹状或单块状分布；
38.t)第二保护层呈条纹状或单块状分布。
39.上述技术方案中，保护层呈条纹状分布，可以使用较少的保护层材料，就能够很好地解决极片卷曲的问题，且可以使电化学装置的能量密度较高；保护层呈单块状分布，可以使保护层更加容易形成，容易控制保护层的涂覆区域。
40.在一些实施例中，第一保护层和第二保护层均包括无机颗粒和粘结剂；电化学装置满足以下条件中的至少一者：
41.u)无机颗粒的dv10≥0.001μm，dv99≤100μm，优选地，无机颗粒的粒径分布为dv10≥0.001μm，dv99≤40μm；
42.v)第一活性材料层的活性材料颗粒的dv10为1μm～20μm，dv99≤80μm；
43.w)第二活性材料层的活性材料颗粒的dv10为1μm～20μm，dv99≤80μm。
44.上述技术方案中，集流体的一表面粘接有无机颗粒，另一表面粘接有活性材料颗粒，可以使通过无机颗粒的应力释放，很好地改善极片卷曲的问题。同时，无机颗粒的粒径分布基本与活性材料的粒径分布一致，对于集流体的两个表面来说，无机颗粒的应力与活性材料颗粒的应力基本一致，可以极片卷曲的改善效果更好。
45.此外，无机颗粒的粒径相对较小，无机颗粒的数量相对较多，无机颗粒的应力释放更大，可以使保护层的厚度较小、单位面积重量较小就能够很好地改善极片卷曲的问题，可以使电极组件的对齐度更小。
46.在一些实施例中，第一保护层和第二保护层还包括增稠剂，基于第一保护层或第二保护层的总质量，无机颗粒的质量百分含量为70％～99％；粘接剂的质量百分含量为0.3％～30％；增稠剂的质量百分含量为0.3％～20％。
47.上述技术方案中，增稠剂的添加，可以使保护层的内应力较大，在将保护层设置在集流体的一表面以后，无机颗粒的释放应力相对较大，可以在保护层的厚度较小、单位面积重量较小的情况下，解决极片卷曲的问题，使保护层的使用量更少。
48.在一些实施例中，第一极片为负极，第一集流体的厚度为4μm～10μm。
49.上述技术方案中，可以大大降低负极集流体的最小厚度值，从而增加电化学装置的能量密度。
50.第二方面，本技术实施例还提供一种用电设备，包括上述第一方面任意一个实施例提供的电化学装置。
附图说明
51.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，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技术的某些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
52.图1为现有技术的卷绕电极组件的结构示意图；
53.图2为单面区极片的卷曲机理图；
54.图3为本技术一些实施例提供的车辆的结构示意图；
55.图4为本技术实施例提供的电化学装置的结构示意图；
56.图5为本技术一些实施例提供的卷绕电极组件的结构示意图；
57.图6为图5所示的第一极片的第一种平面和截面结构示意图；
58.图7为图5所示的第二极片的第一种平面和截面结构示意图；
59.图8为图5所示的第一极片的第二种平面和截面结构示意图；
60.图9为图5所示的第二极片的第二种平面和截面结构示意图；
61.图10为图5所示的第一极片的第三种平面和截面结构示意图；
62.图11为图5所示的第二极片的第三种平面和截面结构示意图；
63.图12为图5所示的第一极片的第四种平面和截面结构示意图；
64.图13为图5所示的第二极片的第四种平面和截面结构示意图；
65.图14为图5所示的第一极片的第五种平面和截面结构示意图；
66.图15为图5所示的第一极片的第六种平面和截面结构示意图；
67.图16为本技术实施例1提供的负极片的种平面和截面结构示意图；
68.图17为本技术实施例1提供的正极片的种平面和截面结构示意图。
69.图标：01-卷绕起始部；02-卷绕收尾部；03-主体部；04-活性材料颗粒；05-集流体；
70.1000-车辆；100-电池；200-控制器；300-马达；10-电化学装置；2-收容件；21-壳体；22-端盖；23-第一电极端子；24-第二电极端子；
71.1-电极组件；11-第一极片；111-第一集流体；1111-卷绕单面区起始段；112-第一活性材料层；113-第一保护层；12-第二极片；121-第二集流体；1211-卷绕单面区收尾段；122-第二活性材料层；123-第二保护层；13-隔膜；131-第一隔膜；132-第二隔膜；171-第一极耳；172-第二极耳；
72.31-铜箔集流体；311-a面；312-b面；32-负极活性材料层；33-负极保护层；
73.41-铝箔集流体；411-c面；412-d面；42-正极活性材料层；43-正极保护层。
具体实施方式
74.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
75.除非另有定义，本技术所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本技术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，不是旨在于限制本技术；本技术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。本技术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。
76.在本技术中提及“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技术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。
77.在本技术的描述中，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技术中的具体含义。
78.本技术中术语“和/或”，仅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，本技术中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
79.在本技术的实施例中，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，附图示出的本技术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，而不应对本技术构成任何限定。
80.随着储能技术的不断发展，电化学装置应用越来越广泛，同时对电化学装置的能量密度也提出了更高的要求。
81.电化学装置的核心部件为电极组件，对于卷绕电极组件来说，其通常是将负极片、第一隔膜、正极片和第二隔膜重叠起来，然后通过卷绕以后形成卷绕电极组件。图1为现有技术的卷绕电极组件的结构示意图，请参阅图1，图1中箭头所指方向为卷绕方向，卷绕电极组件分为卷绕起始部01、卷绕收尾部02和位于之间的主体部03，电极组件的最内层为负极片的卷绕起始部01，电极组件的最外层为正极片的卷绕收尾部02，由于负极片的卷绕起始部01的朝向电极组件中心的负极活性材料层没有与之对应的正极活性材料层，正极片的卷绕收尾部02的背离电极组件中心的正极活性材料层没有与之对应的负极活性材料层，所以，为了降低电极组件的厚度并避免能量密度损失，通常将负极片的卷绕起始部01和正极片的卷绕收尾部02设置成单面区，也就是说，负极片的卷绕起始部01的朝向电极组件的中心的区域没有设置负极活性材料层(负极片的卷绕起始部01为单面区)，正极片的卷绕收尾部02的背离电极组件的中心的区域也没有设置正极活性材料层(正极片的卷绕收尾部02为单面区)。
82.请继续参阅图1，负极片包括负极集流体(例如铜箔)和负极活性材料层(例如石墨类、硅类)，负极片的主体区域的负极集流体的两个表面均设置有负极活性材料层(双面区负极片)。正极片包括正极集流体(例如铝箔)和正极活性材料层(例如锂钴类、磷酸铁锂类、镍钴锰三元类等)，正极片的主体区域的正极集流体的两个表面均设置有正极活性材料层(双面区正极片)。下面不对正极片和负极片进行区分，直接以极片为例进行说明，其对极片进行说明时，该说明既适合正极片，也适合负极片。
83.在制备极片的时候，通常是将活性物质涂覆在集流体上，然后通过辊压的方式提高活性材料层的密实度以及活性材料层与集流体的结合强度，以提高电极组件的能量密度和动力学性能。
84.图2为单面区极片的卷曲机理图，请参阅图2，发明人发现，对于单面区极片，辊压前，活性材料层的孔隙率较大，活性材料颗粒04间没有相互作用力(图2左图)。辊压时活性物质颗粒会发生形变，颗粒与颗粒间会产生相互作用力，导致颗粒内部存储应力(图2中图)。辊压后，存储应力后颗粒处于不稳定状态寻求释放应力，由于颗粒底层与集流体05粘接导致底层颗粒无法移动，上层的颗粒不受集流体05束缚，会向平面方向(平行于集流体05的方向)释放应力产生形变，导致上层涂层的平面尺寸比集流体05的平面尺寸大(r2＞r1)，因此极片向集流体05方向卷曲，即单面区极片卷曲(图2右图)。
85.发明人继续研究发现，对于双面区极片，由于集流体05的两个表面都有活性材料颗粒04，集流体05两个表面的活性材料颗粒04之间的应力会相互平衡，双面区极片不发生
卷曲。
86.请继续参阅图1，对于单面区负极片来说，在负极片的卷绕起始部01处，切刀将负极片裁断以后，单面区负极片的卷曲力会瞬间释放，导致单面区无法平整铺展，使整条极片报废。即使对卷绕设备(调整极片张力，增加极片抚平措施等)进行了优化，也会由于单面区负极片的卷曲，而导致电极组件的优率损失。
87.对于卷绕电极组件来说，在极片的宽度方向上，负极片超过正极片的尺寸称为“对齐度”，在电极组件的卷绕起始部01处，由于卷绕时负极片单面区无法平整铺展，会导致负极片和正极片的对齐度恶化，收集量产数据发现，负极片和正极片的对齐度相比电极组件的主体部03恶化0.3mm。
88.对于单面区正极片来说，在正极片的卷绕首尾段处，切刀将正极片裁断后，单面区正极片的卷曲力会瞬间释放，导致单面区无法平整铺展，使整条极片报废。即使对卷绕设备(调整极片张力，增加极片抚平措施等)进行了优化，也会由于单面区正极片的卷曲，而导致电极组件的优率损失。
89.此外，在电极组件的卷绕收尾部02处，由于卷绕时正极片单面区无法平整铺展，会导致负极片和正极片的对齐度恶化，收集量产数据发现，负极片和正极片的对齐度相比电极组件的主体部03恶化0.2mm。
90.鉴于此，为有效避免电极组件的出现卷曲的问题，发明人经过深入研究，设计了一种电极组件，该电极组件通过第一极片、隔膜和第二极片层叠并卷绕形成。第一极片包括第一集流体，第一集流体包括卷绕单面区起始段，卷绕单面区起始段朝向电极组件中心的表面设置第一保护层，卷绕单面区起始段背离电极组件中心的表面设置第一活性材料层。第二极片包括第二集流体，第二集流体包括卷绕单面区收尾段，卷绕单面区收尾段背离电极组件中心的表面设置第二保护层，卷绕单面区收尾段朝向电极组件中心的表面设置第二活性材料层。第一保护层的单位面积重量与第一活性材料层的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1，第二保护层的单位面积重量与第二活性材料层的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1。
91.在这样的电极组件中，在第一集流体的卷绕单面区起始段的一表面设置有第一活性材料层，另一表面设置有第一保护层，且第一保护层的单位面积重量与第一活性材料层的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1，在改善极片卷曲问题的同时，还可以在一定程度上保证电化学装置的能量密度。同样，在第二集流体的卷绕单面区收尾段的一表面设置有第二活性材料层，另一表面设置有第二保护层，且第二保护层的单位面积重量与第二活性材料层的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1，在改善极片卷曲问题的同时，还可以在一定程度上保证电化学装置的能量密度。
92.本技术实施例提供的电极组件适用于电化学装置以及使用该电化学装置的用电设备。
93.本技术实施例提供一种用电设备，用电设备包括电化学装置，电化学装置用于提供电能。
94.用电设备可以包括但不限于：车辆、手机、笔记本电脑、耳机、录像机、计算器、轮船、航天器、电动玩具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车、新能源汽车、摩托车、助力自行车等。航天器可以是飞机、火箭、航天飞机、宇宙飞船等；电动玩具可以是游戏机、电动汽车
玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等；电动工具可以是金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具、铁道用电动工具等。本技术实施例对上述用电设备不做特殊限制。
95.以下实施例为了方便说明，以用电设备为车辆为例进行说明。
96.图3为本技术一些实施例提供的车辆1000的结构示意图，请参照图3，车辆1000的内部设置有电池100，电池100可以用于车辆1000的供电，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。
97.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。电池100可以作为车辆1000的操作电源。例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。电池100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。
98.在本技术实施例中，电池100可以包括一个或多个电化学装置10。在电池100中，若电化学装置10为多个，多个电化学装置10之间可串联或并联或混联，混联是指多个电化学装置10中既有串联又有并联。
99.电池100还可以包括汇流部件，多个电化学装置10之间可通过汇流部件实现电连接，以实现多个电化学装置10的串联或并联或混联。汇流部件可以是金属导体，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等。
100.图4为本技术实施例提供的电化学装置10的结构示意图，请参照图4，电化学装置10包括电极组件，电化学装置10通过电极组件和电解液发生化学反应，以输出电能。
101.电化学装置10可以是锂离子电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本技术实施例对此并不限定。电化学装置10可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本技术实施例对此也不限定。电化学装置10一般按封装的方式分成三种：柱形电池、方形电池和软包电池，本技术实施例对此也不限定。
102.在一些实施例中，请继续参照图4，电化学装置10还可以包括收容件2，收容件2用于收容电极组件，收容件2可以是收容外壳，例如，铝壳、钢壳等。收容件2也可以是收容袋，例如，由铝塑膜制成的收容袋。
103.在一些实施例中，收容件2可以包括壳体21和端盖22。壳体21是用于收容电极组件的部件，壳体21可以是一端形成开口的空心结构。壳体21可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。壳体21的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等。端盖22是盖合于壳体21的开口以将电化学装置10的内部环境与外部环境隔绝的部件。端盖22盖合于壳体21的开口，端盖22与壳体21共同限定出用于容纳电极组件、电解液以及其他部件的密封空间。端盖22的形状可以与壳体21的形状相适配，比如，壳体21为长方体结构，端盖22为与壳体21相适配的矩形板状结构，再如，壳体21为圆柱体结构，端盖22为与壳体21相适配的圆形板状结构。端盖22的材质也可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等。
104.此外，端盖22上可以设置第一电极端子23和第二电极端子24，第一电极端子23和第二电极端子24用于与电极组件电连接，以输出电化学装置10的电能。
105.图5为本技术一些实施例提供的卷绕电极组件的结构示意图，图5箭头所指的方向为卷绕方向；图6为图5所示的第一极片11的第一种平面和截面结构示意图，其中图6中的上方的图片为截面示意图，图6中下方的图片为平面示意图；图7为图5所示的第二极片12的第一种平面和截面结构示意图，其中图7中的上方的图片为截面示意图，图7中下方的图片为
平面示意图。请参照图5～图7，本技术实施例提供一种电极组件1，电极组件1包括第一极片11、第二极片12和隔膜13，第一极片11、第二极片12和隔膜13层叠并卷绕形成电极组件1。其中，层叠的方式可以是：第一极片11、第一隔膜131、第二极片12和第二隔膜132层叠以后进行卷绕形成电极组件1。
106.第一极片11包括第一集流体111，第一集流体111包括卷绕单面区起始段1111，卷绕单面区起始段1111朝向电极组件1中心的表面设置第一保护层113，卷绕单面区起始段1111背离电极组件1中心的表面设置第一活性材料层112。第二极片12包括第二集流体121，第二集流体121包括卷绕单面区收尾段1211，卷绕单面区收尾段1211背离电极组件1中心的表面设置第二保护层123，卷绕单面区收尾段1211朝向电极组件1中心的表面设置第二活性材料层122。第一保护层113的单位面积重量与第一活性材料层112的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1，第二保护层123的单位面积重量与第二活性材料层122的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1。
107.本实施例中，第一极片11是正极片时，第二极片12是负极片；或第一极片11是负极片时，第二极片12是正极片。
108.若第一极片11为正极片，对应第一集流体111为正极集流体，例如：正极集流体可以是铝箔、泡沫铝、铝复合集流体(中间为高分子支撑层，该支撑层的两个表面均有铝金属层的集流体)、镍箔、泡沫镍等，在正极集流体的表面上设置有正极活性材料层，例如：正极活性材料层中的正极活性材料可以是镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂、锰酸锂等。
109.若第一极片11可以是负极片，对应第一集流体111为负极集流体，例如：负极集流体可以是铜箔、泡沫铜、铜复合集流体(中间为高分子支撑层，该支撑层的两个表面均有铜金属层的集流体)、镍箔、泡沫镍等，在负极集流体的表面上设置有负极活性材料层，例如：负极活性材料层中的负极活性材料可以是石墨类、硅类等。
110.第一隔膜131和第二隔膜132是分隔第一极片11和第二极片12的部件。隔膜可以是多种材质，比如，pp(polypropylene，聚丙烯)、pe(polyethylene，聚乙烯)等。
111.请继续参阅图5，第一集流体111的卷绕单面区起始段1111是指图5所示的电极组件1的靠近卷绕中心的部位的虚线框中的部分。第一集流体111的卷绕单面区起始段1111是指：在第一集流体111的卷绕起始端，其中一个表面设置有第一活性材料层112，相对的另一个表面未设置第一活性材料层，形成了第一集流体111的卷绕单面区起始段1111，特别的，在第一集流体111的卷绕起始端还可设置两个表面均未设置第一活性材料层的第一集流体段。在卷绕形成电极组件1时，第一集流体111的卷绕开始的一段，有第一集流体111卷绕单面区起始段1111；在形成了电极组件1以后，第一集流体111的卷绕单面区起始段1111位于电极组件1的靠近电极组件1的卷绕中心的部位，第一集流体111的卷绕单面区起始段1111为一个表面设置有第一活性材料层112，间隔隔膜13以后，隔膜13的另一侧没有与第一活性材料层112对应的第二活性材料层的区域。
112.由于第一集流体111的卷绕单面区起始段1111的一表面设置第一活性材料层112，另一表面设置第一保护层113，在第一集流体111的卷绕单面区起始段1111处，采用切刀将第一集流体111裁断以后，卷绕单面区起始段1111一表面的活性材料层中的活性材料颗粒的应力会瞬间释放，但由于卷绕单面区起始段1111的另一表面具有保护层，则会使第一集
流体111两个表面的活性材料层和保护层之间的应力趋于平衡，可以在一定程度上改善第一极片11的卷曲的问题，可以使其对齐度减小。
113.此外，第一集流体111的卷绕单面区起始段1111的一表面设置第一活性材料层112，另一表面设置第一保护层113(对应第一极片11的第一单面区)；且第一保护层113的单位面积重量与第一活性材料层112的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1。既可以改善第一极片11的卷曲的问题，相较于在第一集流体111的卷绕单面区起始段1111的两个表面都设置第一活性材料层112，第一保护层113的单位面积小于第一活性材料层112的单位面积重量，又可以在一定程度上保证电化学装置的能量密度。
114.可选地，定义第一保护层113的单位面积重量与第一活性材料层112的单位面积重量的比为x1，x1的值可以为0.03:1、0.05:1、0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1、0.5:1、0.55:1、0.6:1、0.65:1、0.7:1或0.75:1，其也可以是上述范围的任意值。
115.本实施例中，第一集流体111的主体区域可以两个表面均设置第一活性材料层112，形成了第一双面区。第一集流体111的两个表面上设置的第一活性材料层112的单面面积重量可以相同，也可以不同。第一保护层113的单位面积重量与第一活性材料层112的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1，可以是第一集流体111的卷绕单面区起始段1111的一表面设置的第一保护层113与另一表面设置的第一活性材料层112之间的单位面积重量比；也可以是第一集流体111的同一侧的第一保护层113与第一活性材料层112之间的单位面积重量比。
116.请继续参阅图5，第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211是指图5所示的电极组件1的远离卷绕中心的部位的虚线框中的部分。第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211是指：在第二集流体121的卷绕收尾端，其中一个表面设置有第二活性材料层122，相对的另一个表面未设置第二活性材料层，形成了第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211，特别的，在第二集流体121的卷绕收尾端还可设置两个表面均未设置第二活性材料层的第二集流体段。在卷绕形成电极组件1时，第二集流体121的卷绕结束的一段，有第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211；在形成了电极组件1以后，第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211位于电极组件1的远离电极组件1的卷绕中心的部位，第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211为一个表面设置有第二活性材料层122，间隔隔膜13以后，隔膜的另一侧没有与第二活性材料层122对应的第一活性材料层的区域。
117.由于第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211的一表面设置第二活性材料层122，另一表面设置第二保护层123，在第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211处，采用切刀将第二集流体121裁断以后，卷绕单面区收尾段1211一表面的活性材料层中的活性材料颗粒的应力会瞬间释放，但由于卷绕单面区收尾段1211的另一表面具有保护层，则会使第二集流体121两个表面的活性材料层和保护层之间的应力趋于平衡，可以在一定程度上改善第二极片12的卷曲的问题，可以使其对齐度减小。
118.此外，第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211的一表面设置第二活性材料层122，另一表面设置第二保护层123(对应第一极片12的第二单面区)；且第二保护层123的单位面积重量与第二活性材料层122的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1。既可以改善第二极片12的卷曲的问题，相较于在第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211的两个表面都
设置第二活性材料层122，第二保护层123的单位面积重量小于第二活性材料层122的单位面积重量，又可以在一定程度上保证电化学装置的能量密度。
119.可选地，定义第二保护层123的单位面积重量与第二活性材料层122的单位面积重量的比为x2，x2的值可以为0.03:1、0.05:1、0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1、0.5:1、0.55:1、0.6:1、0.65:1、0.7:1或0.75:1，其也可以是上述范围的任意值。
120.本实施例中，第二集流体121的主体区域的两个表面均为第二活性材料层122，形成了第二双面区。第二集流体121的两个表面上设置的第二活性材料层122的单面面积重量可以相同，也可以不同。第二保护层123的单位面积重量与第二活性材料层122的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1，可以是第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211的一表面设置的第二保护层123与另一表面设置的第二活性材料层122之间的单位面积重量比；也可以是第二集流体121的同一侧的第二保护层123与第二活性材料层122之间的单位面积重量比。
121.本实施例中，x1与x2的值可以相同，也可以不同。可选地，第一保护层113的单位面积重量与第一活性材料层112的单位面积重量的比为(0.1～0.4):1，第二保护层123的单位面积重量与第二活性材料层122的单位面积重量的比为(0.1～0.4):1。可以使单面区的极片卷曲改善效果更好明显，对齐度进一步减小。
122.在一些实施例中，第一活性材料层112的单位面积重量为0.06g/1540.25mm2～0.5g/1540.25mm2。第一活性材料层112的单位面积重量是指：取表面积为1540.25mm2的第一极片11，第一极片11的第一集流体111的一侧的第一活性材料层112的重量为0.06g～0.5g。
123.第一极片11具有该单位面积重量的第一活性材料层112，形成电极组件1以后，其电化学装置的电学性能较佳。
124.第二活性材料层122的单位面积重量为0.06g/1540.25mm2～0.5g/1540.25mm2。第二活性材料层122的单位面积重量是指：取表面积为1540.25mm2的第二极片12，第二极片12的第二集流体121的一侧的第二活性材料层122的重量为0.06g～0.5g。
125.第二极片12具有该单位面积重量的第二活性材料层122，形成电极组件1以后，其电化学装置的电学性能较佳。
126.第一保护层113的单位面积重量为0.01g/1540.25mm2～0.13g/1540.25mm2。第一保护层113的单位面积重量是指：取表面积为1540.25mm2的第一极片11，第一极片11的第一集流体111的卷绕单面区起始段1111上的第一保护层113的重量为0.01g～0.13g。
127.第一极片11具有该单位面积重量的第一保护层113，可以更好地改善第一极片11的卷曲问题。
128.第二保护层123的单位面积重量为0.01g/1540.25mm2～0.13g/1540.25mm2。第二保护层123的单位面积重量是指：取表面积为1540.25mm2的第二极片12，第二极片12的第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211上的第二保护层123的重量为0.01g～0.13g。
129.第二极片12具有该单位面积重量的第二保护层123，可以更好地改善第二极片12的卷曲问题。
130.分别限定活性材料层的单位面积重量和保护层的单位面积重量，与保护层的单位面积重量和活性材料层的单位面积重量的比相配合，可以使极片卷曲的问题得到更好地改
善，电极组件1的对齐度更小，从而提升电化学装置的能量密度。同时，限定了活性材料层的单位面积重量，可以使电化学装置的电学性能较佳。
131.定义第一活性材料层112的单位面积重量为m1，m1的值可以是0.06g/1540.25mm2、0.1g/1540.25mm2、0.15g/1540.25mm2、0.2g/1540.25mm2、0.25g/1540.25mm2、0.3g/1540.25mm2、0.35g/1540.25mm2、0.4g/1540.25mm2、0.45g/1540.25mm2或0.5g/1540.25mm2，其也可以是上述范围的任意值；定义第二活性材料层122的单位面积重量为m2，m2的值可以是0.06g/1540.25mm2、0.1g/1540.25mm2、0.15g/1540.25mm2、0.2g/1540.25mm2、0.25g/1540.25mm2、0.3g/1540.25mm2、0.35g/1540.25mm2、0.4g/1540.25mm2、0.45g/1540.25mm2或0.5g/1540.25mm2，其也可以是上述范围的任意值。m1与m2的值可以相同，也可以不同。
132.定义第一保护层113的单位面积重量为m3，m3的值可以是0.01g/1540.25mm2、0.03g/1540.25mm2、0.05g/1540.25mm2、0.07g/1540.25mm2、0.09g/1540.25mm2、0.1g/1540.25mm2或0.13g/1540.25mm2，其也可以是上述范围的任意值；定义第二保护层123的单位面积重量为m4，m4的值可以是0.01g/1540.25mm2、0.03g/1540.25mm2、0.05g/1540.25mm2、0.07g/1540.25mm2、0.09g/1540.25mm2、0.1g/1540.25mm2或0.13g/1540.25mm2，其也可以是上述范围的任意值。m3与m4的值可以相同，也可以不同。
133.可选地，第一活性材料层112的单位面积重量和第二活性材料层122的单位面积重量为0.1g/1540.25mm2～0.3g/1540.25mm2。第一保护层113的单位面积重量和所述第二保护层123的单位面积重量为0.02～0.08g/1540.25mm2。可以使单面区的极片卷曲改善效果更好明显，对齐度进一步减小。
134.在一些实施例中，如果第一极片11为负极片，则第一保护层113单位面积重量与第一活性材料层112的单位面积重量的比为(0.3～0.75):1；第一活性材料层112的单位面积重量为0.06g/1540.25mm2～0.3g/1540.25mm2；第一保护层113的单位面积重量为0.02g/1540.25mm2～0.13g/1540.25mm2。如果第一极片11为正极片，则第一保护层113单位面积重量与第一活性材料层112的单位面积重量的比为(0.03～0.6):1；第一活性材料层112的单位面积重量为0.1g/1540.25mm2～0.5g/1540.25mm2；第一保护层113的单位面积重量为0.01g/1540.25mm2～0.08g/1540.25mm2。
135.负极片对应负极保护层和负极活性材料层，正极片对应正极保护层和正极活性材料层；负极活性材料层的单位面积重量小于正极活性材料层的单位面积重量，可以使电化学装置的电学性能更佳。
136.负极保护层的单位面积重量大于正极保护层的单位面积重量，负极活性材料层的单位面积重量与负极保护层的单位面积重量之差的值小于正极活性材料层的单位面积重量与正极保护层的单位面积重量之差的值。由于发明人研究发现，负极片的单面区的卷曲问题更加严重，所以，负极活性材料层的单位面积重量与负极保护层的单位面积重量之差的值相对较小(负极保护层的单位面积重量相对较高)，能够对负极片的单面区的卷曲问题进行较好的改善。而对于正极片来说，正极片的单面区的卷曲问题稍弱，所以，正极活性材料层的单位面积重量与正极保护层的单位面积重量之差的值相对较大(正极保护层的单位面积重量相对较低)，就能够对正极片的单面区的卷曲问题进行很好的改善。上述设置方式，可以使正极片和负极片的单面区卷曲问题都能够得到很好地改善的同时，还可以使电化学装置的能量密度较高，电学性能较好。
137.在一些实施例中，第一保护层113的厚度与第一活性材料层112的厚度的比为(0.1～0.6):1。请继续参阅图6的截面示意图，第一保护层113的厚度为d11，第一活性材料层112的厚度为d12，第一保护层113的厚度与第一活性材料层112的厚度的比y1＝d11/d12＝(0.1～0.6):1。
138.第一保护层113的厚度相对较薄，其在解决极片的单面区卷曲问题的同时，还可以使电极组件1的厚度较薄，使电化学装置的体积能量密度较高。
139.第二保护层123的厚度与第二活性材料层122的厚度的比为(0.1～0.6):1。请继续参阅图7的截面示意图，第二活性层的厚度为d21，第二活性材料层122的厚度为d22，第二保护层123的厚度与第二活性材料层122的厚度的比y2＝d21/d22＝(0.1～0.6):1。
140.第二保护层123的厚度相对较薄，其在解决极片的单面区卷曲问题的同时，还可以使电极组件1的厚度较薄，使电化学装置的体积能量密度较高。
141.作为示例性地，y1的值可以是0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1、0.5:1、0.55:1或0.6:1，其也可以是上述范围的任意值。y2的值可以是0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1、0.5:1、0.55:1或0.6:1，其也可以是上述范围的任意值。y1与y2的值可以相同，也可以不同。
142.在一些实施例中，第一活性材料层112的厚度d12为15μm～200μm。第一极片11具有该厚度的第一活性材料层112，形成电极组件1以后，其电化学装置的电学性能较佳。
143.第二活性材料层122的厚度d22为15μm～200μm。第二极片12具有该厚度的第二活性材料层122，形成电极组件1以后，其电化学装置的电学性能较佳。
144.第一保护层113的厚度d11为1.5μm～100μm。第一极片11具有该厚度的第一保护层113，可以更好地改善第一极片11的卷曲问题。
145.第二保护层123的厚度d21为1.5μm～100μm。第二极片12具有该厚度的第二保护层123，可以更好地改善第二极片12的卷曲问题。
146.分别限定活性材料层的厚度和保护层的厚度，与保护层的厚度和活性材料层的厚度的比相配合，可以使极片卷曲的问题得到更好地改善，电极组件1的对齐度更小，且电化学装置的能量密度更高。
147.作为示例性地，第一活性材料层112的厚度d12可以是15μm、30μm、50μm、80μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm或200μm，其也可以是上述范围的任意值；第二活性材料层122的厚度d22可以是15μm、30μm、50μm、80μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm或200μm，其也可以是上述范围的任意值；d12的值与d22的值可以相同，也可以不同。
148.作为示例性地，第一保护层113的厚度d11可以是1.5μm、3μm、5μm、8μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm，其也可以是上述范围的任意值；第二保护层123的厚度d21可以是1.5μm、3μm、5μm、8μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm，其也可以是上述范围的任意值；d11的值与d21的值可以相同，也可以不同。
149.在一些实施例中，如果第一极片11为负极片，则第一保护层113的厚度与第一活性材料层112的厚度的比为(0.15～0.6):1；第一活性材料层112的厚度为30μm～200μm；第一保护层113的厚度为3μm～100μm。如果第一极片11为正极片，则第一保护层113的厚度与第一活性材料层112的厚度的比为(0.1～0.5):1；第一活性材料层112的厚度为15μm～180μm；第一保护层113的厚度为1.5μm～90μm。
150.负极片对应负极保护层和负极活性材料层，正极片对应正极保护层和正极活性材料层；负极活性材料层的厚度大于正极活性材料层的厚度，且负极活性材料层的单面面积重量小于正极活性材料层的单位面积重量，可知，负极活性材料层的密实度小于正极活性材料层的密实度，有利于提高电化学装置的电学性能更佳。
151.负极保护层的厚度与负极活性材料层的厚度的比值大于正极保护层的厚度与正极活性材料层的厚度的比值。由于发明人研究发现，负极片的单面区的卷曲问题更加严重，所以，负极活性材料层的厚度与负极保护层的厚度的比值相对较大，能够对负极片的单面区的卷曲问题进行较好的改善。而对于正极片来说，正极片的单面区的卷曲问题稍弱，所以，正极活性材料层的厚度与正极保护层的厚度的比值相对较小，就能够对正极片的单面区的卷曲问题进行很好的改善。上述设置方式，可以使正极片和负极片的单面区卷曲问题都能够得到很好地改善的同时，还可以使电化学装置的能量密度较高，电学性能较好。
152.在一些实施例中，沿电极组件1的卷绕方向，卷绕单面区起始段1111长度占第一集流体111总长度的1.5％～50％。请继续参阅图5～图7，图5中箭头所指的方向为电极组件1的卷绕方向，图6中截面示意图所示的第一极片11沿顺时针的方向从右端开始卷绕，图6中卷绕单面区起始段1111的长度为l11，图6中第一集流体111的长度为l12，l11/l12＝1.5％～50％。
153.沿电极组件1的卷绕方向，卷绕单面区收尾段1211长度占第二集流体121的总长度的2％～55％。图7中截面示意图所示的第二极片12沿顺时针的方向从右端开始卷绕，则图7中卷绕单面区收尾段1211的长度为l21，图7中第二集流体121的长度为l22，l21/l22＝2％～55％。
154.可选地，l22的值大于l12的值，这是因为卷绕单面区起始段1111位于电极组件1的内圈，卷绕单面区收尾段1211位于电极组件1的外圈，卷绕单面区收尾段1211的长度大于卷绕单面区起始段1111的长度。
155.作为示例性地，卷绕单面区起始段1111长度占第一集流体111总长度的1.5％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％，其也可以是上述范围的任意值；卷绕单面区收尾段1211长度占第二集流体121的总长度的2％、4％、8％、12％、16％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或55％，其也可以是上述范围的任意值。
156.可选地，沿电极组件1的卷绕方向，卷绕单面区起始段1111长度占第一集流体111总长度的1.5％～10％；沿电极组件1的卷绕方向，卷绕单面区收尾段1211长度占第二集流体121的总长度的2％～15％。可以使卷绕单面区起始段1111基本全部位于电极组件1的内圈，卷绕单面区收尾段1211基本全部位于电极组件1的外圈，电极组件1的极片卷曲问题得到良好的解决，且电化学装置的能量密度更高。
157.请继续参阅图6，从图6中的平面示意图和截面示意图可知，第一保护层113没有完全覆盖第一集流体111的右端部，但是，第一保护层113在第一集流体111上的正投影基本和第一活性材料层112在第一集流体111上的正投影重合，所以，可以看成是第一保护层113完全覆盖卷绕单面区起始段1111的朝向电极组件1中心的表面。也就是说，第一保护层113完全覆盖第一集流体111的卷绕单面区起始段1111的朝向电极组件1中心的表面可以是指：第一保护层113的涂覆区域与第一保护层113相对的第一活性材料层112的涂覆区域基本重合。
158.请继续参阅图7，从图7中的平面示意图和截面示意图可知，第二保护层123没有完全覆盖第二集流体121的左端部，但是，第二保护层123在第二集流体121上的正投影基本和第二活性材料层122在第二集流体121上的正投影重合，所以，可以看成是第二保护层123完全覆盖卷绕单面区收尾段1211的背离电极组件1中心的表面。也就是说，第二保护层123完全覆盖第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211的背离电极组件1中心的表面可以是指：第二保护层123的涂覆区域与第二保护层123相对的第二活性材料层122的涂覆区域基本重合。
159.在其他实施例中，图8为图5所示的第一极片11的第二种平面和截面结构示意图，请参阅图8，第一保护层113在第一集流体111上的正投影可以超出第一活性材料层112在第一集流体111上的正投影，请继续参阅图8中的截面示意图，该图中的第一保护层113向右超出第一活性材料层112，或/和，该图中的第一保护层113向左与部分第一活性材料层112重涂。也就是说，第一保护层113完全覆盖第一集流体111的卷绕单面区起始段1111的朝向电极组件1中心的表面还可以是指：第一保护层113的涂覆区域超出第一保护层113相对的第一活性材料层112的涂覆区域。
160.可选地，沿电极组件1的卷绕方向，第一保护层113向右超出第一活性材料层112的长度占第一流体的总长度的0.1％～0.5％，第一保护层113向左与第一活性材料层112重叠的长度占第一流体的总长度的0.1％～0.5％，其依然能够起到改善极片卷曲问题的目的。
161.在其他实施例中，图9为图5所示的第二极片12的第二种平面和截面结构示意图，请参阅图9，第二保护层123在第二集流体121上的正投影可以超出第二活性材料层122在第二集流体121上的正投影，请继续参阅图9中的截面示意图，该图中的第二保护层123向左超出第二活性材料层122，或/和，该图中的第二保护层123向右与部分第二活性材料层122重涂。也就是说，第二保护层123完全覆盖第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211的背离电极组件1中心的表面还可以是指：第二保护层123的涂覆区域超出与第二保护层123相对的第二活性材料层122的涂覆区域。
162.可选地，沿电极组件1的卷绕方向，第二保护层123超出第二活性材料层122的长度占第二集流体121的总长度的0.1％～0.5％，第二保护层123向左与第二活性材料层122重叠的长度占第二流体的总长度的0.1％～0.5％，其依然能够起到改善极片卷曲问题的目的。
163.在一些实施例中，第一保护层113覆盖部分卷绕单面区起始段1111朝向电极组件1中心的表面；第二保护层123覆盖部分卷绕单面区收尾段1211背离电极组件1中心的表面。
164.图10为图5所示的第一极片11的第三种平面和截面结构示意图，图11为图5所示的第二极片12的第三种平面和截面结构示意图，图12为图5所示的第一极片11的第四种平面和截面结构示意图，图13为图5所示的第二极片12的第四种平面和截面结构示意图。
165.请参阅图10和图12，第一保护层113覆盖部分卷绕单面区起始段1111朝向电极组件1中心的表面是指：第一保护层113在第一集流体111上的正投影面积小于第一活性材料层112在第一集流体111上的正投影面积，且第一保护层113在第一集流体111上的正投影全部没有超出第一活性材料层112在第一集流体111上的正投影的边缘，也就是说，在第一集流体111的卷绕单面区起始段1111处，第一保护层113在第一集流体111上的正投影未完全覆盖第一活性层在第一集流体111上的正投影。
166.请参阅图11和图13，第二保护层123覆盖部分卷绕单面区收尾段1211背离电极组件1中心的表面是指：第二保护层123在第二集流体121上的正投影面积小于第二活性材料层122在第二集流体121上的正投影面积，且第二保护层123在在第二集流体121上的正投影全部没有超出第二活性材料层122在第二集流体121上的正投影的边缘，也就是说，在第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211处，第二保护层123在第二集流体121上的正投影未完全覆盖第二活性层在第二集流体121上的正投影。
167.保护层覆盖集流体的单面区的部分表面，就可以对极片卷曲进行很好的改善，可以降低保护层的使用量，提高电化学装置的能量密度。
168.在一些实施例中，第一保护层113覆盖在卷绕单面区起始段1111的表面面积占比为30％～100％。请继续参阅图10，卷绕单面区起始段1111的表面面积为长l31乘以宽d31，第一保护层113覆盖在卷绕单面区起始段1111的表面面积为长l41乘以宽d41，则第一保护层113覆盖在卷绕单面区起始段1111的表面面积占比为(l31
×
d31)/(l41
×
d41)＝30％～100％。
169.第二保护层123覆盖在卷绕单面区收尾段1211的表面面积占比为30％～100％。请继续参阅图12，卷绕单面区起始段1111的表面面积为长l51乘以宽d51，第一保护层113覆盖在卷绕单面区起始段1111的表面面积为长l61乘以宽d61乘以3，则第一保护层113覆盖在卷绕单面区起始段1111的表面面积占比为(l51
×
d51)/(l61
×
d61
×
3)＝30％～100％。
170.作为示例性地，第一保护层113覆盖在卷绕单面区起始段1111的表面面积占比为30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％，其也可以是上述范围的任意值；第二保护层123覆盖在卷绕单面区收尾段1211的表面面积占比为30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％，其也可以是上述范围的任意值。
171.可选地，第一保护层113覆盖在卷绕单面区起始段1111的表面面积占比为50％～80％；或/和，第二保护层123覆盖在卷绕单面区收尾段1211的表面面积占比为50％～80％。可以使电极组件1的极片卷曲问题得到良好的解决，且在电极组件1的对齐度较小的同时，电化学装置的能量密度也更高。
172.在一些实施例中，第一集流体111的靠近卷绕单面区起始段1111的位置设置有第一活性材料层112，位于第一集流体111的同一侧的第一活性材料层112与所述第一保护层113之间具有间隔；第二集流体121的靠近卷绕单面区收尾段1211的位置设置有第二活性材料层122，位于第二集流体121的同一侧的第二活性材料层122与第二保护层123之间具有间隔。
173.请继续参阅图10和图12，图10和图12中的截面示意图所示，第一集流体111的上表面的第一保护层113与第一活性材料层112之间具有间隙，图10和图12中的平面示意图所示，第一集流体111的表面上的第一保护层113与第一活性材料层112之间具有间隙。请继续参阅图11和图13，图11和图13中截面示意图所示，第二集流体121的下表面的第二保护层123与第二活性材料层122之间具有间隙。
174.在集流体的同一侧，活性材料层与保护层之间具有一定的距离，可以避免活性材料层和保护层之间出现重涂，使活性材料层的使用率更高。
175.在一些实施例中，第一保护层113呈条纹状或单块状分布；第二保护层123呈条纹状或单块状分布。
176.请继续参阅图10和图11，保护层呈单块状分布，可以使保护层更加容易形成，容易控制保护层的涂覆区域。请继续参阅图12和图13，保护层呈条纹状分布，可以使用较少的保护层材料，就能够很好地解决极片卷曲的问题，且可以使电化学装置的能量密度较高。
177.图14为图5所示的第一极片11的第五种平面和截面结构示意图，请参阅图14，在其他实施例中，第一保护层113还可以呈竖条纹形状(图14中a图)，第二保护层123也可以呈竖条纹形状，第一保护层113还可以呈横条纹形状(图14中b图)；第二保护层123也可以呈横条纹形状，第一保护层113还可以呈斜条纹形状(图14中c图)；第二保护层123也可以呈斜条纹形状，第一保护层113还可以呈不规则形状(图14中d图)；第二保护层123也可以呈不规则形状。
178.在一些实施例中，第一保护层113和第二保护层123包括无机颗粒和粘结剂。通过无机颗粒和粘结剂混合以后，可以形成浆料，该浆料可以涂覆在卷绕单面区起始段1111和卷绕单面区收尾段1211，从而形成第一保护层113和第二保护层123。活性材料层中有活性材料颗粒，可以使集流体的一表面粘接有无机颗粒，另一表面粘接有活性材料颗粒，可以使通过无机颗粒的应力释放，很好地改善极片单面卷曲的问题。由于浆料中的颗粒为无机颗粒，可以使无机颗粒与粘接性形成的保护层为绝缘保护层，在形成在集流体的卷绕单面区起始段1111或卷绕单面区收尾段1211时，还可以提高电化学装置的安全性。
179.其中，无机颗粒可以为勃姆石、氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化镁、氧化铪、氧化锡、氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、氢氧化铝、氢氢化镁、氢氧化钙、硫酸钡、硫酸钙、硅酸钙、碳化硅中的至少一种。该无机颗粒为绝缘颗粒，无机颗粒与粘接性形成的保护层为绝缘保护层，在形成在集流体的卷绕单面区起始段1111或卷绕单面区收尾段1211时，还可以提高电化学装置的安全性。
180.可选地，粘结剂可以为聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素盐、丁腈橡胶、丁苯橡胶、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚醚酰亚胺中的至少一种，可以在集流体上形成保护层，且使集流体与保护层之间的结合力较佳。
181.在一些实施例中，无机颗粒的dv10≥0.001μm，dv99≤100μm；第一活性材料层112的dv10为1μm～20μm，dv99≤80μm；第二活性材料层122的活性材料颗粒的dv10为1μm～20μm，dv99≤80μm。
182.第一保护层113中的无机颗粒的粒径分布状态可以与第二保护层123中的无机颗粒的粒径分布状态相同，也可以不同；同样，第一活性材料层112中的活性材料颗粒的粒径分布状态可以与第二活性材料层122中的活性材料颗粒的粒径分布状态相同，也可以不同。
183.无机颗粒的dv10≥0.001μm是指：将保护层中的无机颗粒按照从小到大累加，当累加到占总体积的10％时，这时无机颗粒的粒径≥0.001μm；无机颗粒的dv99≤100μm是指：将保护层中的无机颗粒按照从小到大累加，当累加到占总体积的99％时，这时无机颗粒的粒径≤100μm。
184.活性材料颗粒的dv10为1μm～20μm是指：将活性材料层中的活性材料颗粒按照从小到大累加，当累加到占总体积的10％时，这时活性材料颗粒的粒径在1μm～20μm之间；活性材料颗粒的dv99≤80μm是指：将活性材料层中的活性材料颗粒按照从小到大累加，当累加到占总体积的99％时，这时活性材料颗粒的粒径≤80μm。
185.无机颗粒的粒径分布基本与活性材料的粒径分布一致，对于集流体的两个表面来
说，无机颗粒的应力与活性材料颗粒的应力基本一致，可以使极片卷曲的改善效果更好。
186.在一些实施例中，无机颗粒的dv10≥0.001μm，dv99≤40μm。无机颗粒的粒径相对较小，无机颗粒的数量相对较多，无机颗粒的应力释放更大，可以使保护层的厚度较小、单位面积重量较小就能够很好地改善极片卷曲的问题，可以使电极组件1的对齐度更小。
187.本技术中，保护层中的材料还可以有增稠剂，也就是说，第一保护层113和第二保护层123包括无机颗粒、粘结剂和增稠剂，基于第一保护层113或第二保护层123的总质量，无机颗粒的质量百分含量为70％～99％；粘接剂的质量百分含量为0.3％～30％；增稠剂的质量百分含量为0.3％～20％。
188.其中，增稠剂可以是羧甲基纤维素、丙二醇藻蛋白酸酯、甲基纤维素、淀粉磷酸钠、羧甲基纤维素钠、藻蛋白酸钠、酪蛋白、聚丙烯酸钠、聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
189.本技术中，形成第一保护层113的浆料和形成第二保护层123的浆料的成分可以相同，也可以不同；如果形成第一保护层113的浆料和形成第二保护层123的浆料的成分相同，对于每种成本的质量百分含量，也可以相同或不同，本技术不做限定。
190.作为示例性地，无机颗粒的质量百分含量为70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％，其也可以是上述范围的任意值；粘接剂的质量百分含量为0.3％、0.5％、1％、3％、5％、10％、15％、20％、25％或30％，其也可以是上述范围的任意值；增稠剂的质量百分含量为0.3％、0.5％、1％、3％、5％、10％、15％或20％，其也可以是上述范围的任意值。
191.增稠剂的添加，可以使保护层的内应力较大，在将保护层设置在集流体的一表面以后，无机颗粒的释放应力相对较大，可以在保护层的厚度较小、单位面积重量较小的情况下，解决极片卷曲的问题，使保护层的使用量更少。
192.在一些实施例中，第一极片11为负极，第一集流体111的厚度为4～10μm。可选地，第一集流体111的厚度为4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm，其也可以是上述范围的任意值。对于负极片来说，保护层的设置，可以使负极集流体的厚度降低至4μm，可以大大缩小负极集流体的厚度，从而增加电化学装置的能量密度。
193.图15为图5所示的第一极片11的第六种平面和截面结构示意图，请参阅图5和图15，电极组件1还包括第一极耳171和第二极耳172，第一极耳171设置于第一极片11的一侧，且与第一集流体111电性连接，其中，图15中的(e)、(f)和(g)分别是第一极耳171设置的三种示意图，第二极耳172设置于第二极片12的一侧，且与第二集流体121电性连接。通过第一极耳171和第二极耳172的设置，第一极耳171与第一电极端子23连接，第二极耳172与第二电极端子24连接，以便将电流输出。
194.在一些实施例中，请参照图5、图6和图7，层叠的第一极片11、第一隔膜131、第二极片12和第二隔膜132卷绕以后形成电极组件1，该电极组件1的具有层叠的第一极片11、第一隔膜131、第二极片12和第二隔膜132，第一极片11包括第一集流体111，第一集流体111的卷绕单面区起始段1111的背离电极组件1中心的表面设置第一活性材料层112，第一集流体111的卷绕单面区起始段1111的朝向电极组件1中心的表面设置第一保护层113，第一保护层113的单位面积重量与第一活性材料层112的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1，第一活性材料层112的单位面积重量为0.06g/1540.25mm2～0.5g/1540.25mm2；第一保护层113的单位面积重量为0.01g/1540.25mm2～0.13g/1540.25mm2；第一保护层113的厚度与第一活性
材料层112的厚度的比为(0.1～0.6):1；第一活性材料层112的厚度为15μm～200μm；第一保护层113的厚度为1.5μm～100μm；沿电极组件1的卷绕方向，卷绕单面区起始段1111长度占第一集流体111总长度的1.5％～50％；第一保护层113覆盖部分卷绕单面区起始段1111朝向电极组件1中心的表面；第一保护层113覆盖在卷绕单面区起始段1111的表面面积占比为30％～100％；第一保护层113呈条纹状或单块状分布。
195.第二极片12包括第二集流体，第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211的朝向电极组件1中心的表面设置第二活性材料层122，第二集流体121的卷绕单面区收尾段1211的背离电极组件1中心的表面设置第二保护层123，第二保护层123的单位面积重量与第二活性材料层122的单位面积重量的比为(0.03～0.75):1，第二活性材料层122的单位面积重量为0.06g/1540.25mm2～0.5g/1540.25mm2；第二保护层123的单位面积重量为0.01g/1540.25mm2～0.13g/1540.25mm2；第二保护层123的厚度与第二活性材料层122的厚度的比为(0.1～0.6):1；第二活性材料层122的厚度为15μm～200μm；第二保护层123的厚度为1.5μm～100μm；沿电极组件1的卷绕方向，卷绕单面区收尾段1211长度占第二集流体121总长度的2％～55％；第二保护层123覆盖部分卷绕单面区收尾段1211背离电极组件1中心的表面；第二保护层123覆盖在卷绕单面区收尾段1211的表面面积占比为30％～100％；第二保护层123呈条纹状或单块状分布。
196.在本实施例中，该电极组件1的设置，可以使电极组件1的极片卷曲问题得到明显改善，对齐度减小，并且能够使电化学装置的能量密度得到保证。
197.接下来参照下面的示例更详细地描述一个或多个实施例。当然，这些示例并不限制一个或多个实施例的范围。
198.实施例1
199.制备负极片：
200.第一步：配置负极材料，其中，负极材料包括80wt％的负极活性材料颗粒石墨、15wt％的导电剂super p、3wt％的增稠剂羧甲基纤维素钠和2wt％的粘结剂丁苯橡胶，石墨的粒径分布为dv10＝2μm，dv99＝67.32μm；
201.第二步：配置负极保护层33材料，其中，保护层材料包括80wt％的无机颗粒氧化锆、15wt％的粘结剂聚偏二氟乙烯和5wt％的增稠剂羧甲基纤维素钠，氧化锆的粒径分布为dv10＝0.01μm，dv99＝39.56μm；
202.第三步：图16为本技术实施例1提供的负极片的种平面和截面结构示意图，请参阅图16，使用4μm铜箔集流体31，按照图16所示将第一步的负极活性材料涂布在铜箔集流体31的一面得到负极活性材料层32，称为a面311，膜长1140mm，膜宽98mm，间隙15mm。
203.第四步：请继续参阅16，a面311涂布完成后收集成卷，然后同样的方法在a面311的对称面b面312进行第一步的负极活性材料的涂布得到负极活性材料层32，膜长1012mm，膜宽98mm，间隙长度143mm；
204.第五步：b面312活性材料涂布完成后收集成卷，然后将负极保护层33材料涂布到负极单面区的对立面位置(b面312的空白区)得到负极保护层33，膜长120mm，膜宽88mm，td间隙10mm，md间隙8mm。
205.第六步：负极片辊压，设置辊压参数然后冷压收集成卷。
206.第七步：按照图16所示的虚线处分条，设置分条宽度，测量毛刺水平，设置完成后
开机收集成卷。
207.制备正极片：
208.第一步：配置正极材料，其中，正极材料包括80wt％的正极活性材料颗粒licoo2、10wt％的导电剂super p和10wt％的粘结剂聚偏二氟乙烯，licoo2的粒径分布为dv10＝2μm，dv99＝67.32μm；
209.第二步：配置正极保护层43材料，其中，保护层材料包括80wt％的无机颗粒氧化锆、15wt％的粘结剂聚偏二氟乙烯和5wt％的增稠剂羧甲基纤维素钠，氧化锆的粒径分布为dv10＝0.01μm，dv99＝39.56μm；
210.第三步：图17为本技术实施例1提供的正极片的种平面和截面结构示意图，请参阅图17，使用9μm铝箔集流体41，按照图17所示将第一步的正极活性材料涂布在铝箔集流体41的一面得到负极活性材料层32，称为c面411，膜长1130mm，膜宽96.8mm，间隙35mm。
211.第四步：请继续参阅17，c面411涂布完成后收集成卷，然后同样的方法在c面411的对称面d面412进行第一步的正极活性材料的涂布得到正极活性材料层42，膜长1010mm，膜宽96.8mm，间隙长度155mm；
212.第五步：d面412活性材料涂布完成后收集成卷，然后将正极保护层43材料涂布到正极单面区的对立面位置(d面412的空白区)得到正极保护层43，膜长112mm，膜宽86mm，td间隙10mm，md间隙8mm。
213.第六步：正极片辊压，设置辊压参数，然后冷压收集成卷。
214.第七步：按照图17所示的虚线处分条，设置分条宽度，测量毛刺水平，设置完成后开机收集成卷。
215.制备电极组件：
216.隔离膜为pp(polypropylene，聚丙烯)材质，隔离膜厚度为20μm。
217.将负极片、第一隔离膜、正极片和第二隔离膜层叠以后按照图5的方式进行卷绕形成电极组件，负极片靠近电极组件的中心，正极片背离电极组件的中心，且正形成的电极组件的一侧设置有正极极耳和负极极耳。
218.下面对电极组件的参数进行具体介绍如表1
219.表1电极组件的参数
220.[0221][0222]
检测上述各电极组件的卷曲比例的方法是：通过ccd拍照，检查电极组件的卷绕单面区起始段和卷绕单面区收尾段的极片状态。
[0223]
检测上述各电极组件的非极耳侧的对齐度的方法是(图5电极组件的内圈和外圈中，两条上下两个部分的对齐度的平均值，也就是第一折和第二折的平均对齐度；非极耳侧是指图15中的下侧(没有设置极耳的一侧))：通过x-ray拍照，检测电极组件尾部负极片超出正极片的长度。
[0224]
检测含有上述各电极组件的电化学装置的能量密度(wh/l)的方法是：将电池充满电后，再放电测试电池实际能量，能量/电芯体积即为能量密度。
[0225]
其中，电极组件及电化学装置的性能如表2。
[0226]
表2电极组件及电化学装置的性能
[0227][0228]
从表1和表2可以看出，本技术实施例提供的电极组件的卷曲比例较低，对齐度较小；同时，其能量密度基本能够得到保证。
[0229]
对于d1来说，负极片的卷绕单面区起始段的单面区未设置负极保护层33，正极片的卷绕单面区收尾段的单面区未设置正极保护层43；对于d2来说，负极片的卷绕单面区起始段的单面区未设置负极保护层33，正极片的卷绕单面区收尾段的单面区设置有正极保护层43；对于d3来说，负极片的卷绕单面区起始段的单面区设置有负极保护层33，正极片的卷绕单面区收尾段的单面区未设置有正极保护层43；最终得到的电化学组件的能量密度虽然都较高，但是，其负极片或/和正极片的卷曲比例较高，内圈对齐度或/和外圈对齐度较大，
使最终得到的产品的性能不佳。
[0230]
对于d4来说，负极片的卷绕单面区起始段处，负极活性材料层32的单位面积涂覆量与负极保护层33的单位面积涂覆量的比值过小(为0.02)，正极片的卷绕单面区收尾段处，正极活性材料层42的单位面积涂覆量与正极保护层43的单位面积涂覆量的比值过小(为0.01)，最终得到的电化学装置的能量密度虽然比较高，但是，其卷曲问题和对齐度较大的问题基本没有得到改善。
[0231]
对于d5来说，负极片的卷绕单面区起始段处，负极活性材料层32的单位面积涂覆量与负极保护层33的单位面积涂覆量的比值过大(为0.85)，正极片的卷绕单面区收尾段处，正极活性材料层42的单位面积涂覆量与正极保护层43的单位面积涂覆量的比值过大(为0.87)，最终得到的电化学装置的卷曲会更加严重，这是由于保护层涂覆量过多，出现极片反卷的现象，且电化学装置的能量密度明显下降。
[0232]
实施例2
[0233]
r7和r8与r2基本相同，其不同在于：r7的铜箔集流体31的厚度为5μm，r8的铜箔集流体31的厚度为4μm；r9与r2基本相同，其不同在于：r9的保护层为条纹状，对于负极保护层33来说，其膜长为120mm，td间隙10mm，负极保护层33分成三块，每块的膜宽为28mm，相邻的两块的td间隙2mm；对于正极保护层43来说，其膜长为112mm，td间隙10mm，正极保护层43分成三块，每块的膜宽为27mm，相邻的两块的td间隙2.9mm。
[0234]
使用实施例1提供的方法检测r7～r9的性能如表3。
[0235]
表3电极组件及电化学装置的性能
[0236][0237]
从表3可以看出，r2和r7、r8比较可知，虽然r7和r8中铜箔集流体31的厚度减小，但是，其卷曲问题依然能够得到很好的改善，对齐度较小；同时，其能量密度可以有一定程度的提高。d1与r2和r9比较可知，如果负极保护层33和正极保护层43是条纹状(r9)，其虽然依然能够对卷曲问题进行改善，并且使对齐度减小(相较于d1)；但是，相较于负极保护层33和正极保护层43是单块状(r2)，其卷曲问题的改善效果稍差，对齐度稍大。
[0238]
实施例3
[0239]
r10～r14与r2基本相同，其不同在于：氧化锆、石墨和licoo2的粒径分布不同，具体如表4。
[0240]
其中，粒径分布的检测方式为：使用激光粒度分析仪进行测试。
[0241]
表4氧化锆、石墨和钴锂类的粒径分布
[0242][0243]
使用实施例1提供的方法检测r10～r14的性能如表5。
[0244]
表5电极组件及电化学装置的性能
[0245][0246][0247]
从表4和表5可以看出，r2、r10、r12～r14中，无机颗粒的粒径基本小于活性材料颗粒的粒径，或者与活性材料颗粒的粒径基本相当时，可以使电极组件的卷曲比例下降，且对齐度降低。
[0248]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0249]
以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。