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電池單體、電池裝置、用電裝置及儲能裝置的制作方法

文檔序號:42041685發(fā)布日期:2025-05-30 17:40閱讀:22來源:國知局

本技術(shù)涉及電池單體,尤其涉及一種電池單體、用電裝置及儲能裝置。


背景技術(shù):

1、近年來,電池單體廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲能電源系統(tǒng),以及電動工具、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、軍事裝備、航空航天等多個領(lǐng)域。

2、伴隨著市場對用電裝置續(xù)航里程以及補(bǔ)能效率需求的雙重提高,對電池單體的能量密度、快充性能等也提出了更高的要求。但在實現(xiàn)對上述性能改善的同時,往往帶來了循環(huán)穩(wěn)定性的惡化,這成為本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)是鑒于上述課題而進(jìn)行的,其目的在于,提供一種電池單體、電池裝置、用電裝置及儲能裝置,電池單體兼顧對能量密度、快充性能、快充下的循環(huán)穩(wěn)定性以及安全性能的改善,實現(xiàn)電池性能的綜合提高。

2、本技術(shù)第一方面提供了一種電池單體,包括電極組件和電解液,電極組件包括依次層疊設(shè)置的正極極片、隔離膜和負(fù)極極片,正極極片包括正極集流體和設(shè)置于正極集流體至少一側(cè)的正極活性物質(zhì)層,正極集流體包括正極集流部和正極極耳,正極極耳設(shè)置于正極集流部沿電極組件長度方向延伸的至少一端;負(fù)極極片包括負(fù)極集流體和設(shè)置于負(fù)極集流體至少一側(cè)的負(fù)極活性物質(zhì)層,負(fù)極集流體包括負(fù)極集流部和負(fù)極極耳,負(fù)極極耳設(shè)置于負(fù)極集流部沿電極組件長度方向延伸的至少一端;其中,正極活性物質(zhì)層包括正極活性材料,正極活性材料包括橄欖石結(jié)構(gòu)的含鋰磷酸鹽;正極活性物質(zhì)層沿電極組件的長度方向的尺寸為300mm至950mm;沿電極組件的長度方向,負(fù)極活性物質(zhì)層的尺寸大于正極活性物質(zhì)層的尺寸,且負(fù)極活性物質(zhì)層的尺寸與正極活性物質(zhì)層的尺寸差值為oh1,oh1為大于1mm且小于5mm;沿電極組件的寬度方向,負(fù)極活性物質(zhì)層的尺寸大于正極活性物質(zhì)層的尺寸,且負(fù)極活性物質(zhì)層的尺寸與正極活性物質(zhì)層的尺寸差值為oh2,oh2為大于1mm且小于等于4mm;電解液包括溶劑和含鋰電解質(zhì)鹽,溶劑包括羧酸酯類溶劑,含鋰電解質(zhì)鹽包括含氟磺酰亞胺鋰鹽;基于電解液的總質(zhì)量計,羧酸酯類溶劑的質(zhì)量占比為8%至57%,含氟磺酰亞胺鋰鹽的質(zhì)量占比為3%至8%。

3、橄欖石結(jié)構(gòu)的含鋰磷酸鹽具有成本低、壽命好的優(yōu)點(diǎn),搭配正極活性物質(zhì)層沿電極組件的長度方向的尺寸在上述范圍、短邊側(cè)出極耳的疊片式電極組件設(shè)計,有助于提升電池單體的內(nèi)部空間利用率,改善含鋰磷酸鹽作為正極活性材料時電池單體能量密度較低的問題,同時縮短電流從活性材料到極耳的傳輸路徑,降低電池內(nèi)阻,使得電池單體兼具優(yōu)異的快充性能和能量密度。然而,隨著電池單體的充電倍率提高,靠近極耳的區(qū)域電流密度高、溫升大,使得鋰離子遷移速率較其他部位更快,負(fù)極活性物質(zhì)層易于在靠近極耳處產(chǎn)生鋰枝晶。本技術(shù)實施例的電池單體通過oh1的設(shè)計,提升了負(fù)極活性物質(zhì)層、尤其是靠近極耳區(qū)域的負(fù)極活性物質(zhì)層在長度方向上接受活性離子的能力,且使得正極活性物質(zhì)層距極耳側(cè)的距離變遠(yuǎn),靠近極耳區(qū)域的活性物質(zhì)層電流分布更為均勻使得溫升降低,從而綜合改善負(fù)極極片的析鋰問題;通過oh2的設(shè)計有助于降低隔離膜因受熱收縮導(dǎo)致正負(fù)極搭接、繼而出現(xiàn)電池內(nèi)部短路的概率;使得電池單體的循環(huán)穩(wěn)定性得到改善的同時,控制oh1、oh2的值在上述范圍,使得電池單體兼顧優(yōu)異的能量密度。羧酸酯類溶劑具有低粘度和高離子電導(dǎo)率的優(yōu)點(diǎn),有利于電解液對負(fù)極活性物質(zhì)層的浸潤和活性離子在負(fù)極活性物質(zhì)層中的快充嵌入脫出,從而進(jìn)一步改善負(fù)極極片的析鋰問題;但其活性較高,在大倍率電流下易分解產(chǎn)氣,因此通過進(jìn)一步合理控制電解液中羧酸酯類溶劑的質(zhì)量占比在上述范圍內(nèi),使得電解液兼具良好的電導(dǎo)率和穩(wěn)定性,有利于電池單體快充性能和循環(huán)穩(wěn)定性的進(jìn)一步綜合改善。含氟磺酰亞胺鹽在羧酸酯類溶劑中易于發(fā)生解離,有利于進(jìn)一步提高電解液的電導(dǎo)率,且含氟磺酰亞胺鹽具有高的熱化學(xué)穩(wěn)定性,不易于受熱發(fā)生分解,并且含氟磺酰亞胺鹽可參與負(fù)極活性材料表面的固體電解質(zhì)界面膜(sei膜)的形成,有助于提升sei膜的熱穩(wěn)定性以及降低sei膜阻抗、進(jìn)一步降低電池在大倍率電流下析鋰的風(fēng)險。但是,伴隨著電池單體溫度的升高,含氟磺酰亞胺鹽會在某一溫度閾值下產(chǎn)生劇烈分解、釋放出大量熱量,急劇提高電池發(fā)生熱失控的風(fēng)險,這一安全風(fēng)險在快充電池中更為顯著。因此通過進(jìn)一步合理控制電解液中含氟磺酰亞胺鋰鹽的質(zhì)量占比在上述范圍,使得電解液兼具良好的電導(dǎo)率和穩(wěn)定性,進(jìn)一步改善快充性能和循環(huán)穩(wěn)定性的同時,降低電池單體發(fā)生熱失控的風(fēng)險,電池單體兼顧優(yōu)異的安全性能。本技術(shù)實施例通過電極組件和電解液之間的相互配合,使得鋰離子在液相傳輸和固相傳輸過程中能夠相互配合,電池單體兼顧優(yōu)異的能量密度、快充過程中析鋰風(fēng)險的下降和循環(huán)壽命的改善以及安全性能,實現(xiàn)電池性能的綜合提高。

4、在任意實施方式中,oh1為大于等于1.5mm且小于等于4mm。

5、在任意實施方式中,oh2為大于等于1.5mm且小于等于3mm。

6、oh1、oh2在上述范圍,使得電池單體的循環(huán)穩(wěn)定性得到改善的同時,有利于電池單體能量密度的進(jìn)一步改善。

7、在任意實施方式中,oh1≥oh2。

8、控制oh1≥oh2,使得電池單體快充過程中的循環(huán)穩(wěn)定性得到改善的同時,有利于電池單體能量密度的進(jìn)一步改善。

9、在任意實施方式中,正極活性物質(zhì)層沿電池單體的長度方向的尺寸為400mm至650mm。

10、正極活性物質(zhì)層沿電池單體的長度方向的尺寸在上述范圍內(nèi),電池單體兼顧優(yōu)異的快充性能、快充過程中的循環(huán)穩(wěn)定性以及能量密度。

11、在任意實施方式中,正極活性物質(zhì)層沿電極組件的寬度方向的尺寸為90mm至130mm。

12、正極活性物質(zhì)層沿電極組件的寬度方向的尺寸在上述范圍時,搭配正極活性物質(zhì)層在長度方向上的尺寸,提升電池單體能量密度的同時,有利于電池單體匹配不同規(guī)格的用電裝置的使用需求。

13、在任意實施方式中,負(fù)極活性物質(zhì)層沿電極組件的長度方向的尺寸為400mm至658mm。

14、在任意實施方式中,負(fù)極活性物質(zhì)層沿電極組件的寬度方向的尺寸為90mm至130mm。

15、負(fù)極活性物質(zhì)層沿電極組件的長度方向和寬度方向的尺寸在上述范圍時,匹配正極活性物質(zhì)層的設(shè)計,有利于電池單體能量密度、快充性能以及快充過程中循環(huán)穩(wěn)定性的綜合改善。

16、在任意實施方式中,正極極耳設(shè)置于正極集流部沿電極組件長度方向延伸的一端,負(fù)極極耳設(shè)置于負(fù)極集流部沿電極組件長度方向延伸的一端。

17、上述極耳設(shè)置有助于改善電池單體的重量能量密度。

18、在任意實施方式中,正極極耳設(shè)置于正極集流部沿電極組件長度方向延伸的兩端,負(fù)極極耳設(shè)置于負(fù)極集流部沿電極組件長度方向延伸的兩端。

19、在任意實施方式中,正極活性物質(zhì)層沿電極組件的長度方向的尺寸為650mm至950mm,正極極耳設(shè)置于正極集流部沿電極組件長度方向延伸的兩端,負(fù)極極耳設(shè)置于負(fù)極集流部沿電極組件長度方向延伸的兩端。

20、上述極耳設(shè)置有助于提升電池單體的過流能力,緩解極耳側(cè)因快充時溫度過高,引起電解液分解和電流分布不均在極耳側(cè)造成析鋰的情況,從而改善電池單體的快充性能以及快充下的循環(huán)穩(wěn)定性,尤其適用于改善正極活性物質(zhì)層的長度尺寸為650mm至950mm范圍的電池單體在快充下的循環(huán)穩(wěn)定性。

21、在任意實施方式中,正極極耳的寬度與正極集流部的寬度的比值為0.25至1。

22、在任意實施方式中,負(fù)極極耳的寬度與負(fù)極集流部的寬度的比值為0.25至1。

23、極耳的寬度與集流部的寬度的比值在上述范圍內(nèi),有助于提升電池單體的過流能力,改善電池單體的快充性能以及快充下的循環(huán)穩(wěn)定性。

24、在任意實施方式中,基于電解液的總質(zhì)量計,含氟磺酰亞胺鋰鹽的質(zhì)量占比為4%至8%。

25、含氟磺酰亞胺鋰鹽的質(zhì)量占比在上述范圍,能夠進(jìn)一步兼顧電池單體的快充性能、快充下的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能。

26、在任意實施方式中,含氟磺酰亞胺鋰鹽包括雙氟磺酰亞胺鋰lifsi、雙三氟甲磺酰亞胺鋰litfsi、全氟丁基磺酰亞胺鋰lifnfsi中的一種或多種。

27、在任意實施方式中,含鋰電解質(zhì)鹽還包括六氟磷酸鋰lipf6,基于電解液的總質(zhì)量計,六氟磷酸鋰lipf6和含氟磺酰亞胺鋰鹽的總質(zhì)量占比為10%至18%。

28、含鋰電解質(zhì)鹽還包括六氟磷酸鋰lipf6可以降低電池單體發(fā)生熱失控的風(fēng)險,使得風(fēng)險降低在可控范圍內(nèi),進(jìn)一步提高電池單體的安全性能。電解液中六氟磷酸鋰lipf6和含氟磺酰亞胺鋰鹽的總質(zhì)量占比在上述范圍內(nèi)的電池單體能夠進(jìn)一步的兼顧電池單體的快充性能、快充下的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能。

29、在任意實施方式中,基于電解液的總質(zhì)量計,六氟磷酸鋰lipf6的質(zhì)量占比和含氟磺酰亞胺鋰鹽的質(zhì)量占比的比值為0.9:1至4:1。

30、電解液中六氟磷酸鋰lipf6的質(zhì)量占比和含氟磺酰亞胺鋰鹽的質(zhì)量占比的比值在上述范圍內(nèi)的電池單體能夠進(jìn)一步的兼顧電池單體的快充性能、快充下的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能。

31、在任意實施方式中,羧酸酯類溶劑具有r'-coo-r''的結(jié)構(gòu)通式,其中r'包括氫原子、鹵素原子、c1-c5烷基、c1-c5的鹵代烷基中的一種或多種,r''包括c1-c5烷基、c1-c5的鹵代烷基中的一種或多種。

32、在任意實施方式中,羧酸酯類溶劑包括甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的一種或多種。

33、在任意實施方式中,溶劑還包括碳酸酯類溶劑,碳酸酯類溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一種或多種。

34、碳酸酯類溶劑具有高的介電常數(shù),可以提高含鋰電解質(zhì)鹽中鋰離子與陰離子的解離速度,進(jìn)而進(jìn)一步綜合改善電池單體的快充性能以及快充下的循環(huán)穩(wěn)定性。

35、在任意實施方式中,基于電解液的總質(zhì)量計,碳酸酯類溶劑的質(zhì)量占比為18%至75%。

36、由于碳酸酯類溶劑具有較大的粘度,隨著碳酸酯類溶劑含量的增加電解液粘度也會有所增長,對電解液的電導(dǎo)率產(chǎn)生負(fù)面影響。通過合理控制碳酸酯類溶劑的質(zhì)量占比在上述范圍內(nèi),使得電解液兼具適宜的粘度以及良好的解離率,從而實現(xiàn)對電解液電導(dǎo)率的綜合改善,有利于電池單體快充性能以及快充下的循環(huán)穩(wěn)定性的進(jìn)一步提升。

37、在任意實施方式中,電解液還包括添加劑,添加劑包括碳酸酯類添加劑、含硫添加劑、鋰鹽類添加劑中的一種或多種。

38、在任意實施方式中,碳酸酯類添加劑包括碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯酯衍生物的一種或多種,

39、其中,碳酸乙烯酯衍生物包括式ⅲ所示的化合物,

40、式ⅲ

41、r1、r2、r3、r4各自獨(dú)立地包括氫原子、鹵素原子、c1-c5烷基和c1-c5的鹵代烷基中的一種或多種,且r1、r2、r3、r4不同時為氫原子,可選地,碳酸酯類添加劑包括碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一種或多種。

42、碳酸酯類添加劑在sei膜中能夠演化為有機(jī)組分,提高sei膜的韌性,從而進(jìn)一步提高sei膜在電池單體循環(huán)過程中的穩(wěn)定性、進(jìn)一步降低負(fù)極側(cè)的界面阻抗,有利于電池單體的循環(huán)壽命和快充性能得到進(jìn)一步改善。

43、在任意實施方式中,含硫添加劑包括硫酸乙烯酯、雙硫酸乙烯酯、亞硫酸丁烯酯、亞硫酸乙烯酯、甲基二磺酸亞甲酯、1,3丙磺酸內(nèi)酯中的一種或多種。

44、含硫添加劑往往具有較高的電位,在電解液中添加的含硫添加劑會在化成或后續(xù)的循環(huán)過程中優(yōu)先反應(yīng),演化為sei膜中的含硫組分。碳酸酯類添加劑形成的sei膜高溫穩(wěn)定性較差,不利于電池單體在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性。sei膜中含有硫元素,能夠進(jìn)一步提高sei膜在高溫下的熱穩(wěn)定性、進(jìn)一步降低負(fù)極側(cè)的界面阻抗,有利于電池單體的循環(huán)穩(wěn)定性和快充性能得到進(jìn)一步改善。

45、在任意實施方式中,鋰鹽類添加劑包括二氟磷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰中的一種或多種。

46、鋰鹽類添加劑在sei膜中能夠演化為無機(jī)成分,提高sei膜的剛性和熱穩(wěn)定性,進(jìn)一步提升sei膜的穩(wěn)定性、進(jìn)一步降低負(fù)極側(cè)的界面阻抗,從而進(jìn)一步提升電池的循環(huán)穩(wěn)定性和快充性能。且上述鋰鹽類添加劑還可以在正極活性材料表面形成正極電解質(zhì)界面膜(cei膜),從而進(jìn)一步提升電池單體的循環(huán)穩(wěn)定性。

47、在任意實施方式中,基于電解液的總質(zhì)量計,碳酸酯類添加劑的質(zhì)量占比為3%至8%。

48、碳酸酯類添加劑在電解液中的質(zhì)量占比在上述范圍內(nèi),有利于兼顧提升sei膜的穩(wěn)定性和維持電解液的粘度適宜,從而進(jìn)一步綜合改善電池單體的循環(huán)壽命和快充性能。

49、在任意實施方式中,基于電解液的總質(zhì)量計,碳酸亞乙烯酯的質(zhì)量占比為2%至5%。

50、碳酸亞乙烯酯vc具有同羧酸酯類溶劑接近的還原電位,能夠抑制羧酸酯類溶劑的反應(yīng)活性,改善電池單體的循環(huán)壽命,但碳酸亞乙烯酯vc含量過高會導(dǎo)致電池界面阻抗和電荷轉(zhuǎn)移阻抗增大,不利于電池單體的快充性能。碳酸亞乙烯酯vc的質(zhì)量占比在上述范圍,使得電池兼顧優(yōu)異的循環(huán)壽命和快充性能。

51、在任意實施方式中,基于電解液的總質(zhì)量計,碳酸乙烯酯衍生物的質(zhì)量占比為0%至4%。

52、在任意實施方式中,基于電解液的總質(zhì)量計,碳酸乙烯酯衍生物的質(zhì)量占比為1.5%至3.5%。

53、碳酸乙烯酯衍生物也能在較高的電勢下在負(fù)極表面成膜且具有較低的界面阻抗和電荷轉(zhuǎn)移阻抗,碳酸乙烯酯衍生物的質(zhì)量占比在上述范圍,使得電池單體兼顧優(yōu)異的快充性能和循環(huán)壽命。通過在電解液中搭配添加碳酸亞乙烯酯vc和碳酸乙烯酯衍生物能夠綜合提升電池單體的快充性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

54、在任意實施方式中,基于電解液的總質(zhì)量計,含硫添加劑的質(zhì)量占比為0%至2%。

55、在任意實施方式中,基于電解液的總質(zhì)量計,含硫添加劑的質(zhì)量占比為0.5%至2%。

56、含硫添加劑在電解液中的質(zhì)量占比在上述范圍內(nèi),有利于兼顧提高sei膜在高溫下的熱穩(wěn)定性以及維持電解液的粘度適宜,進(jìn)一步綜合改善電池單體的循環(huán)壽命和快充性能。

57、在任意實施方式中,基于電解液的總質(zhì)量計,鋰鹽類添加劑的質(zhì)量占比為0%至1%。

58、在任意實施方式中,基于電解液的總質(zhì)量計,鋰鹽類添加劑的質(zhì)量占比為0.2%至1%。

59、鋰鹽類添加劑在電解液中的質(zhì)量占比在上述范圍內(nèi),有利于兼顧提升sei膜的穩(wěn)定性和維持電解液的粘度適宜,進(jìn)一步綜合改善電池單體的循環(huán)壽命和快充性能。

60、在任意實施方式中,正極活性材料包括:橄欖石結(jié)構(gòu)的含鋰磷酸鹽,以及包覆層,包覆層位于含鋰磷酸鹽至少部分表面,包覆層包含碳元素。

61、包覆層包含碳元素,有利于提高含鋰磷酸鹽的電子電導(dǎo)率,改善電子的固相傳輸速率,從而進(jìn)一步提高電池單體的能量密度和快充性能。

62、在任意實施方式中,基于正極活性材料的總質(zhì)量計,碳元素的質(zhì)量占比為0.8%至2.3%。

63、基于正極活性材料的總質(zhì)量計,碳元素的質(zhì)量占比在上述范圍內(nèi),使得含鋰磷酸鹽兼具優(yōu)異的電子電導(dǎo)率和克容量,進(jìn)一步綜合改善電池單體的能量密度和快充性能。

64、在任意實施方式中,包覆層還包括如式i所示的組分,

65、li3-d1fe2-d1m1d1(pom1)n1式i,

66、其中,0≤d1≤1,3≤m1≤5,2≤n1≤4,m1包括ti、zr、hf、ge、sn中的一種或多種,可選地,m1為+4價。

67、式i所示的組分為具有nasicon結(jié)構(gòu)的快離子導(dǎo)體,其離子電導(dǎo)率接近或超過電解質(zhì)溶液或熔鹽等導(dǎo)電性液體,具有豐富的三維鋰離子擴(kuò)散和傳輸通道,在多次脫鋰和嵌鋰過程中具有離子傳導(dǎo)效率高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。含鋰磷酸鹽表面的包覆層包含nasicon結(jié)構(gòu)的快離子導(dǎo)體,能夠顯著提高鋰離子在正極端多次脫/嵌鋰的傳輸速率,提高正極活性材料的離子導(dǎo)電性,進(jìn)一步改善電池單體的能量密度和快充性能。

68、在任意實施方式中,含鋰磷酸鹽包括如式ii所示的組分,

69、lix1ay1mea1mb1p1-c1xc1yz1式ii,

70、其中,0.5≤x1≤1.3,0≤y1≤1.3,0.9≤x1+y1≤1.3;0.9≤a1≤1.5,0≤b1≤0.5,0.9≤a1+b1≤1.5;0≤c1≤0.5;3≤z1≤5;a包括na、k和mg中的一種或多種;me包括mn、fe、co、ni中的一種或多種;m包括b、mg、al、si、p、s、ca、sc、ti、v、cr、cu、zn、sr、y、zr、nb、mo、cd、sn、sb、te、ba、ta、w、yb、la、ce中的一種或多種;x包括s、si、cl、b、c、n、p中的一種或多種;y包括o、f中的一種或多種。

71、具有上述組分的橄欖石結(jié)構(gòu)的含鋰磷酸鹽具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,能夠降低在快充過程中的損耗,進(jìn)一步提高電池單體的快充性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

72、在任意實施方式中,正極活性材料包括磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰、磷酸鎳鋰、磷酸鈷鋰以及前述任一種物質(zhì)的改性形式中的一種或多種,其中,改性形式包括摻雜改性和包覆改性中的一種或多種。

73、在任意實施方式中,正極活性物質(zhì)層的壓實密度為2.50g/cm3至2.80g/cm3。

74、壓實密度在上述范圍內(nèi)的正極活性物質(zhì)層能夠進(jìn)一步實現(xiàn)電池單體快充性能與能量密度的平衡。

75、在任意實施方式中,正極活性物質(zhì)層的單面涂布質(zhì)量為200mg/1540.25mm2至370mg/1540.25mm2。

76、正極活性物質(zhì)層的單面涂布質(zhì)量在上述范圍內(nèi)的正極活性層能夠進(jìn)一步有效地兼顧電池單體的快充性能與能量密度。

77、在任意實施方式中,正極集流體的厚度為10μm至15μm。

78、正極集流體具有較低的厚度,得以實現(xiàn)電池單體能量密度的進(jìn)一步提高。

79、在任意實施方式中,正極極片還包括正極導(dǎo)電層,正極導(dǎo)電層位于正極活性物質(zhì)層和正極集流體之間,正極導(dǎo)電層的厚度為0.5μm至2μm;和/或負(fù)極極片還包括負(fù)極導(dǎo)電層,負(fù)極導(dǎo)電層位于負(fù)極集流體和至少一側(cè)的負(fù)極活性物質(zhì)層之間,負(fù)極導(dǎo)電層的厚度為0.5μm至2μm。

80、正極導(dǎo)電層和/或負(fù)極導(dǎo)電層的設(shè)置有利于提高電池單體極片的電子電導(dǎo)率,有利于進(jìn)一步改善電池單體的快充性能。

81、在任意實施方式中,正極導(dǎo)電層包括導(dǎo)電劑和正極粘結(jié)劑,負(fù)極導(dǎo)電層包括導(dǎo)電劑和負(fù)極粘結(jié)劑,導(dǎo)電劑包括超導(dǎo)碳、導(dǎo)電石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳點(diǎn)、碳納米管、石墨烯和碳納米纖維中的一種或多種,正極粘結(jié)劑包括聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、偏二氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯酸和含氟丙烯酸酯類樹脂中的一種或多種。

82、在任意實施方式中,負(fù)極活性物質(zhì)層包括負(fù)極活性材料,負(fù)極活性材料包括碳基材料。

83、在任意實施方式中,碳基材料包括石墨、硬碳中的一種或多種。

84、在任意實施方式中,碳基材料包括復(fù)合石墨顆粒,復(fù)合石墨顆粒包括石墨本體顆粒和包覆于石墨本體顆粒至少部分表面的碳包覆層,石墨本體顆粒包括二次顆粒,碳包覆層包括無定形碳。

85、二次顆粒是指兩個以上的一次顆粒聚集而成的顆粒。復(fù)合石墨顆粒包括二次顆粒以及表面包覆層包括無定形碳有利于電解液在極片負(fù)極活性層中的浸潤以及活性離子固相傳輸能力的提升,有助于電池單體快充性能的進(jìn)一步改善。

86、在任意實施方式中,基于復(fù)合石墨顆粒的總質(zhì)量計,無定形碳的質(zhì)量占比為2%至5%。

87、無定形碳的含量在合適范圍內(nèi),可以使復(fù)合石墨材料在具有高克容量的同時,還具有較高的活性離子固相傳輸能力,有利于進(jìn)一步綜合改善電池單體能量密度和快充性能。

88、在任意實施方式中,復(fù)合石墨顆粒的體積平均粒徑dv50為9.5μm至13.5μm。

89、復(fù)合石墨顆粒的體積平均粒徑dv50在上述范圍,縮短鋰離子的固相遷移路徑的同時兼顧較低的反應(yīng)活性,從而兼顧電池單體的快速充電能力以及循環(huán)壽命。

90、在任意實施方式中,負(fù)極活性材料還包括硅基材料,硅基材料包括單質(zhì)硅、硅碳材料、硅氧材料、硅氮材料、硅合金中的一種或多種。

91、在任意實施方式中,硅基材料包括硅碳材料、硅氧材料、硅氮材料中的一種或多種。

92、在任意實施方式中,基于負(fù)極活性物質(zhì)層的總質(zhì)量計,硅元素的質(zhì)量占比為0.5%至5%。

93、硅基材料的引入有利于進(jìn)一步提高電池單體的能量密度?;谪?fù)極活性物質(zhì)層的總質(zhì)量計,硅元素的質(zhì)量占比在上述質(zhì)量范圍內(nèi),能夠兼顧電池單體的能量密度與循環(huán)穩(wěn)定性。

94、在任意實施方式中,負(fù)極活性物質(zhì)層的單面涂布質(zhì)量為90mg/1540.25mm2至140mg/1540.25mm2。

95、負(fù)極活性物質(zhì)層的單面涂布質(zhì)量可以通過與前文所述的正極活性物質(zhì)層的單面涂布質(zhì)量類似的方法進(jìn)行測試。

96、單面涂布質(zhì)量在上述范圍內(nèi)的負(fù)極活性物質(zhì)層能夠與正極活性物質(zhì)層形成配合,獲得電池單體能量密度與快充性能的兼顧。

97、在任意實施方式中,隔離膜的孔隙率為20%至70%,可選為35%至60%。

98、隔離膜的孔隙率在上述范圍有利于進(jìn)一步兼顧電池單體的能量密度、快充性能以及循環(huán)穩(wěn)定性。

99、在任意實施方式中,隔離膜包括:基膜;第一功能層,位于基膜的至少一側(cè),第一功能層包括第一無機(jī)物;第二功能層,位于第一功能層遠(yuǎn)離基膜的一側(cè),第二功能層包括第二無機(jī)物和非氟聚合物顆粒。

100、在任意實施方式中,非氟聚合物顆粒包括丙烯酸酯類共聚物。

101、在任意實施方式中,第一無機(jī)物和第二無機(jī)物各自獨(dú)立地包括氧化硅、氧化鋁、勃姆石、硫酸鋇、氧化鈣、氧化鈦、氧化鋅、氧化鎂、氧化鋯和氧化錫中的一種或多種。

102、無機(jī)顆粒能夠提升第一功能層和第二功能層對電解液的浸潤性能以及耐熱性能,進(jìn)一步綜合改善電池單體的快充性能、循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能。非氟聚合物顆粒能夠改善隔離膜的加工性能和穩(wěn)定性能,避免隔離膜在電池單體中移動導(dǎo)致內(nèi)短,從而進(jìn)一步改善電池單體的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能。

103、在任意實施方式中,基膜的厚度為4μm至12μm,可選為5μm至9μm。

104、基膜的厚度在上述范圍有利于進(jìn)一步兼顧電池單體的能量密度、快充性能以及循環(huán)穩(wěn)定性。

105、在任意實施方式中,電池單體包括殼體和蓋板組件,蓋板組件設(shè)置在殼體的至少一端,殼體和蓋板組件限定出容納腔,電極組件設(shè)置在容納腔內(nèi),電池單體大面的殼體壁厚為0.1mm至0.5mm。

106、在任意些實施方式中,電池單體大面的殼體壁厚為0.2mm至0.35mm。

107、電池單體大面的殼體壁厚在上述范圍內(nèi),有利于電池單體能量密度的進(jìn)一步改善。

108、在任意實施方式中,蓋板組件包括第一蓋板組件和第二蓋板組件,第一蓋板組件和第二蓋板組件設(shè)置在殼體長度方向或?qū)挾确较虻膬啥?,第一蓋板組件包括第一蓋板和第一電極端子,第二蓋板組件包括第二蓋板和第二電極端子,第一電極端子和第二電極端子的極性相反。

109、由此,充電時降低電池單體的溫升以及降低電池單體的阻抗,有利于電池單體快充性能、循環(huán)壽命以及安全性能的改善。

110、在任意實施方式中,第一電極端子和/或第二電極端子的最小橫截面積為s,且滿足150mm2≤s≤1000mm2。

111、第一電極端子和/或第二電極端子的最小橫截面積在上述范圍,有利于提高電池單體的過流能力,降低電極端子的產(chǎn)熱,降低電池單體的內(nèi)阻,從而提高電池單體的快充性能以及循環(huán)穩(wěn)定性。

112、本技術(shù)第二方面提供了一種電池裝置,包括本技術(shù)第一方面提供的電池單體,所述電池裝置包括電池模組、電池包、儲能電池中的至少一種。

113、本技術(shù)第三方面還提供一種用電裝置,所述用電裝置包括本技術(shù)第一方面提供的電池單體。

114、本技術(shù)第四方面還提供一種儲能裝置,所述儲能裝置包括本技術(shù)第一方面提供的電池單體。

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