一种电池单体、电池和用电装置的制作方法

本技术涉及电池，具体而言，涉及一种电池单体、电池和用电装置。

背景技术：

1、锂离子电池以其优异的充放电性能在二次电池中脱颖而出，在消费类电子产品、电动交通、储能等领域得到广泛应用。然而，目前大部分高容量锂离子电池在负极首次嵌锂过程中，因为sei膜和其他因素，诸如其他副反应、负极材料颗粒因脱落而失活、锂金属的不可逆沉积，会消耗一部分从正极迁移过来的锂离子，使得首次充电过程中从正极脱嵌的锂离子在接下来的放电过程中不能全部回嵌到正极，造成大量的活性锂损失，使得全电池的首次库伦效率低，不可逆地降低电池的总体容量，并且进一步影响电池的循环寿命。

2、目前的解决方案是通过补锂技术，在电池循环过程中，结合电池实际状态，通过阶梯式调整电池充电过程中的上限电压，达到补锂材料中的活性锂离子分阶段释放的效果，实现持续补锂和循环性能的提升。但是如果在缓释补锂或者多次充电补锂的过程中未考虑在电池单体的封闭环境中产气量对电池单体的影响，产气量过高的情况下会造成电池单体提前开阀，导致安全风险。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术提供一种电池单体、电池和用电装置，其能够改善补锂剂缓释过程中产气量过高导致提前开阀的技术问题。

2、第一方面，本技术提供了一种电池单体，其内包含补锂剂，其包括盖组件，盖组件具有透气件，补锂剂添加量和正极活性物质的质量的比值为w，w满足以下关系式：w＝β*a/(1+c*m)+γ*σ/(1+c*m)；其中，0.5(g+l)/g≤β≤3.2(g+l)/g，0.33(g+l)/g≤γ≤3(g+l)/g；a＝透气件的有效面积/盖组件的面积；σ＝电池单体内允许气体占据的体积/电池单体体积；c为补锂剂首次活化处理可活化的质量/补锂剂总添加质量*100％；m为单位质量补锂剂的累积产气量。

3、本技术实施例的技术方案中，在电池单体的盖组件上设置透气件，从而能够将补锂剂在缓释过程中释放的气体排出电池单体，并且根据透气件的透气能力、补锂剂的产气能力以及电池单体的储气能力，计算得到补锂剂添加量和正极活性物质的质量的比值，可以进一步约束补锂剂的添加量，一定程度上改善补锂剂在缓释过程中产气量过高导致电池单体提前开阀的问题。

4、本技术实施例的技术方案中，1(g+l)/g≤β≤3.2(g+l)/g。可选地，2(g+l)/g≤β≤3.2(g+l)/g。当β值较大时，可能导致电池单体提前开阀；当β值较小时，可能导致电池单体的使用寿命改善效果差；当1(g+l)/g≤β≤3.2(g+l)/g时，电池单体既能在退役前不提前开阀，且电池单体具有较长的使用寿命。

5、本技术实施例的技术方案中，1(g+l)/g≤γ≤3(g+l)/g。可选地，2(g+l)/g≤γ≤3(g+l)/g。当γ值较大时，可能导致电池单体提前开阀；当γ值较小时，可能导致电池单体的使用寿命改善效果差；当1(g+l)/g≤γ≤3(g+l)/g时，电池单体既能在退役前不提前开阀，且电池单体具有较长的使用寿命。

6、本技术实施例的技术方案中，0＜a≤20％。可选地，5％≤a≤20％。可选地，5％≤a≤15％。当a值较大时，透气件可能需要占据盖组件的其他部件的布局空间，从而影响到盖组件的机械强度以及电池单体的安全性能；当0＜a≤20％时，既能保证透气件的透气能力，还能使得盖组件具有较高的机械强度，以及电池单体具有较高的安全性能。透气件可根据a值进行设计和布局。

7、本技术实施例的技术方案中，透气件具有多个透气孔，且透气件的有效面积＝透气件的面积*b，b为透气件的孔隙率。可选地，40％≤b≤90％。透气件的有效面积根据透气件的面积和透气件的孔隙率决定。

8、本技术实施例的技术方案中，0＜σ≤0.12。可选地，0.01≤σ≤0.07。可选地，0.01≤σ≤0.04。当σ值较大时，会压缩电池单体本身的有效使用空间，降低能量密度；当0＜σ≤0.12时，电池单体既有一定的缓冲体积，一定程度上改善补锂剂在短时间内产气量过大导致电池单体提前开阀的问题，电池单体还具有较高的能量密度。电池单体可根据σ值进行设计。

9、本技术实施例的技术方案中，0≤c＜100％。可选地，0≤c≤40％。可选地，0≤c≤20％。补锂剂在首次活化处理可活化的量可以为0，且避免在首次活化处理中全部补锂剂被活化。可根据c值选择合适的补锂剂。

10、本技术实施例的技术方案中，0＜m≤0.5(g+l)/g。可选地，0＜m≤0.25(g+l)/g。可选地，0＜m≤0.1(g+l)/g。m值受到透气件的排气能力限制，当m值较大时，可能导致累积产气量较大，而透气件无法及时排出气体导致电池单体提前开阀；当0＜m≤0.5(g+l)/g时，可以避免补锂剂的产气量过大，超过透气件的可承受范围。

11、本技术实施例的技术方案中，0＜w≤0.35。可选地，0.1≤w≤0.35。可选地，0.2≤w≤0.35。本技术实施例进一步限定了补锂剂添加量和正极活性物质的质量的比值的范围，当0＜w≤0.35时，且在透气件保持一定的透气能力的条件下，还可以使得电池单体在退役前不开阀。

12、本技术实施例的技术方案中，电池单体的活化处理的次数为1～3次。当电池单体的活化处理的次数为1～3次时，电池单体具有较长的使用寿命。

13、本技术实施例的技术方案中，电池单体的活化次数为1次，当电池单体的容量保持率为90％时进行活化处理。在电池单体的容量保持率为90％时进行一次活化处理，能够使得电池单体具有较长的使用寿命。

14、本技术实施例的技术方案中，电池单体的活化次数为2次，当电池单体的容量保持率分别为90％和80％时进行活化处理。分别在在电池单体的容量保持率为90％和80％时进行一次活化处理，能够使得电池单体具有较长的使用寿命。

15、本技术实施例的技术方案中，电池单体的活化次数为3次，当电池单体的容量保持率分别为85％、90％和95％时进行活化处理。分别在在电池单体的容量保持率为85％、90％和95％时进行一次活化处理，能够使得电池单体具有较长的使用寿命。

16、本技术实施例的技术方案中，每次活化处理的方法如下：以目标倍率恒流充电至补锂截止电压，再恒压充电0.05c截止，然后0.2c恒流放电至补锂下限电压。选择合适的活化处理方法，有利于使得电池单体具有较长的使用寿命。

17、本技术实施例的技术方案中，目标倍率为0.1c～1c。可选地，目标倍率为0.1c～0.5c。可选地，目标倍率为0.1c～0.3c。选择合适的活化充电电流，有利于使得电池单体具有较长的使用寿命，并且活化处理时间不至于过长。

18、本技术实施例的技术方案中，补锂剂的化学式为li1+xmyaz。其中，1+x+y*m的价态＝-z*a的价态。m选自c、ni、co、mn、mo、fe、ru和ti中的任意一种或多种，a选自o、f、s和cl中的任意一种或多种。选择合适的补锂剂，有利于控制补锂剂在缓释过程中的产气量，一定程度上改善产气量过大导致电池单体提前开阀的问题。

19、本技术实施例的技术方案中，0＜x≤1，0.1＜y≤4，2≤z≤4。可选地，0.1≤x≤1，0.55≤y≤4。可选地，0.2≤x≤1，0.65≤y≤4。本技术通过进一步限定补锂剂的种类，从而控制补锂剂在缓释过程中的产气量，一定程度上改善产气量过大导致电池单体提前开阀的问题。

20、本技术实施例的技术方案中，透气件为仅允许气体通过的单向透气膜。单向透气膜能够避免电池单体外的气体通过透气件进入到电池单体内部。

21、第二方面，本技术提供了一种电池，其包括上述实施例中的电池单体。

22、第三方面，本技术提供了一种用电装置，其包括上述实施例中的电池，电池用于提供电能。

23、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。