锂离子电池及用电装置的制作方法

本申请涉及电池领域，更为具体地，涉及一种锂离子电池及用电装置。

背景技术：

1、近年来，锂离子电池被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域，从而得到了极大的发展。

2、在锂离子电池的制备过程中，由于工艺限制，不可避免地会出现正负极容量不匹配的位置，即存在低cb值区。低cb值区对应的负极极片上容易发生析锂，对锂离子电池的容量和安全性产生不利影响。因此，如何改善析锂对离子电池性能的影响是一项亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请是鉴于上述技术问题而进行的，其目的在于，提供一种锂离子电池及用电装置。该锂离子电池包括含有金属离子的电解液，能够有效改善低cb值区的析锂问题。

2、第一方面，提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：电解液，所述电解液包括金属离子，所述金属离子的还原电位高于锂离子的还原电位；低cb值区，所述锂离子电池在所述低cb值区的cb值满足：0＜cb＜1，所述cb值为单位面积的负极活性物质的容量与单位面积的正极活性物质的容量的比值。

3、在锂离子电池的低cb值区处，cb值小于1，换言之，在低cb值区，单位面积的正极活性物质的容量大于单位面积的负极活性物质的容量。因此，在循环过程中，低cb值区对应的负极极片处容易发生析锂。本申请的实施例中，电解液中引入了还原电位高于锂离子的金属离子，在低cb值区对应的负极极片处发生析锂的情况下，电解液中的金属离子能够自由移动至析锂的位置，被锂还原成金属单质，由此，改善低cb值区析锂的情况，帮助提高锂离子电池的可逆容量和循环性能。

4、在一种可能的实现方式中，所述锂离子电池包括负极极片，所述低cb值区对应的负极极片的面积占所述负极极片的面积的百分比x满足：0％＜x；可选地，0％＜x≤10％；可选地，0％＜x≤2％。

5、在一种可能的实现方式中，所述锂离子电池在所述低cb值区的cb值满足：0.5＜cb＜1。

6、在一种可能的实现方式中，所述金属离子的还原电位满足：其中，mn+代表所述金属离子，n代表所述金属离子的化合价，c代表所述金属离子在所述电解液中的摩尔浓度，r代表理想气体常数，t代表温度，f代表法拉第常数，代表锂离子的标准电极电势。

7、本申请的实施例中，通过选择还原电位满足上述条件的金属离子，能够使得金属离子被析出的锂还原成金属单质，从而改善低cb值区的析锂问题。

8、在一种可能的实现方式中，所述金属离子的还原电位满足：

9、本申请的实施例中，通过选择还原电位满足上述条件的金属离子，在金属离子能够被锂还原的同时，有助于降低金属离子的氧化性，从而降低金属离子对电解液以及正、负极极片的影响。

10、在一种可能的实现方式中，所述金属离子在所述电解液中的摩尔浓度c满足：0.001m≤c≤0.2m。

11、本申请的实施例中，通过控制金属离子在电解液中的浓度在合适的范围内，在抑制析锂的同时，还有助于降低锂离子电池的自放电。

12、在一种可能的实现方式中，所述金属离子包括mg2+、al3+、zn2+、sb2+中的至少一种。

13、第二方面，提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括：低cb值区，所述锂离子电池在所述低cb值区的cb值满足：0.5＜cb＜1；负极极片，所述低cb值区对应的所述负极极片处单位面积内的金属元素的含量大于高cb值区对应的所述负极极片处单位面积内的所述金属元素的含量；其中，所述锂离子电池在所述高cb值区的cb值满足：cb≥1；所述cb值为单位面积的负极活性物质的容量与单位面积的正极活性物质的容量的比值；所述金属元素对应的金属离子的还原电位高于锂离子的还原电位。

14、在一种可能的实现方式中，所述低cb值区对应的所述负极极片的面积占所述负极极片的面积的百分比x满足：0％＜x；可选地，0％＜x≤10％；可选地，0％＜x≤2％。

15、在一种可能的实现方式中，所述锂离子电池在所述低cb值区处的cb值满足：0.5＜cb＜1。

16、在一种可能的实现方式中，所述金属元素包括mg、al、zn、sb中的至少一种。

17、在一种可能的实现方式中，所述锂离子电池包括：电解液，所述电解液包括金属离子，所述金属离子为所述金属元素对应的离子。

18、在一种可能的实现方式中，所述金属离子在所述电解液中的摩尔浓度c’满足：0m≤c’＜0.2m。

19、第三方面，提供一种用电装置，所述用电装置包括第一方面任一可能的实现方式中的锂离子电池和/或第二方面任一可能的实现方式中的锂离子电池。

技术特征：

1.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括：

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池在所述低cb值区处的cb值满足：0.5＜cb＜1。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属离子的还原电位φ(mn+/m)满足：φ(mn+/m)+(rtlnc)/f≥φ(li+/li)；

5.根据权利要求1-4中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属离子的还原电位φ(mn+/m)满足：φ(mn+/m)+(rtlnc)/f≤3v vs.li+/li。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属离子在所述电解液中的摩尔浓度c满足：0.001m≤c≤0.2m。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属离子包括mg2+、al3+、zn2+、sb2+中的至少一种。

8.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括：

9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述低cb值区对应的所述负极极片的面积占所述负极极片的面积的百分比x满足：0％＜x；可选地，0％＜x≤10％；可选地，0％＜x≤2％。

10.根据权利要求8或9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池在所述低cb值区处的cb值满足：0.5＜cb＜1。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属元素包括mg、al、zn、sb中的至少一种。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括：

13.根据权利要求12所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属离子在所述电解液中的摩尔浓度c’满足：0≤c’＜0.2m。

14.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求1-7中任一项所述的锂离子电池，和/或如权利要求8-13中任一项所述的锂离子电池。

技术总结
本申请实施例公开了一种锂离子电池及用电装置，该锂离子电池包括电解液，该电解液包括金属离子，该金属离子的还原电位高于锂离子的还原电位；低CB值区，该锂离子在该低CB值区的CB值满足：0＜CB＜1，CB值为单位面积的负极活性物质的容量与单位面积的正极活性物质的容量的比值。本申请提供的锂离子电池能够有效改善低CB值区析锂的问题。

技术研发人员：吴凯,蒋昊,杨成龙,高靖宇,陈傲赛,张海明,喻鸿钢,金海族,罗莉
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/2