电池单体、电池和用电装置的制作方法

本技术涉及一种电池单体、电池和用电装置。

背景技术：

1、近年来，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。随着电池的应用范围越来越广泛，人们对电池的使用需求也日益增多。然而，如何使电池在具有较高能量密度的前提下，兼顾其它电化学性能，仍是当前电池开发的难点。

技术实现思路

1、本技术提供一种电池单体、电池和用电装置，其能使电池兼顾高能量密度和长循环寿命。

2、本技术第一方面提供一种电池单体，所述电池单体包括电极组件和外包装。

3、所述电极组件包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物。

4、所述电池单体具有长度方向、宽度方向和厚度方向，所述电池单体的厚度方向为所述正极极片的厚度方向。

5、所述电池单体的长度记为a，所述电池单体的宽度记为b，a大于等于180mm，且a/b为2.0-10.5。

6、通过使正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物，并且使采用其的电池单体的长度a大于等于180mm，且电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b为2.0-10.5，可以使电池兼顾高能量密度和长循环寿命。

7、在任意实施例中，a为190mm-1200mm，可选为250mm-800mm。电池单体的长度a在所给范围内时，可以在保证极耳部正常焊接的前提下，使电极片具有较高的有效尺寸，由此可以提高电池单体的群裕度，还可以提高正极活性材料和负极活性材料在整个电池单体中的质量占比，进而还可以使电池具有高能量密度。电池单体的长度a在所给范围内时，还可以进一步改善电极组件的包括中央区域在内的整体区域的电解液浸润性，使电解液易于浸润和回流至整个电极片中，由此有利于锂离子的传输，进而还可以使电池具有长循环寿命。

8、在任意实施例中，a/b为2.5-8.0。电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b在所给范围内时，可以进一步提升电池的循环性能，还可以使电池具有高能量密度。

9、在任意实施例中，b小于等于125mm，可选为60mm-100mm。电池单体的宽度b在所给范围内时，可以进一步提升电池的循环性能，还有利于电池具有高能量密度。

10、在任意实施例中，所述电池单体的厚度记为c，c小于等于70mm，可选为10mm-60mm。

11、在任意实施例中，所述外包装为软包材质或者硬壳材质。

12、在任意实施例中，所述电极组件为叠片结构或卷绕结构，可选为叠片结构。电极组件为叠片结构时，电池单体可以具有更高的群裕度，由此可以进一步提升电池的能量密度。

13、在任意实施例中，所述电极组件包括主体部和从所述主体部延伸出的极耳部，所述极耳部弯折后在所述主体部延伸方向上的尺寸小于等于20mm，可选为小于等于15mm。由此可以使电极片具有较高的有效尺寸，从而可以提高电池单体的群裕度，还可以提高正极活性材料和负极活性材料在整个电池单体中的质量占比，进而还可以使电池具有高能量密度。

14、在任意实施例中，所述极耳部包括正极极耳部和负极极耳部，所述正极极耳部和所述负极极耳部由所述电极组件的主体部的相对的两端延伸出。由此可以使正极极耳部和负极极耳部更宽，从而有利于提升极片的电子电导性。

15、在任意实施例中，所述正极活性材料同时包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物和多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物；可选地，在所述正极活性材料中，所述单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比记为s1，所述多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比记为s2，s1＞s2。

16、在任意实施例中，在所述正极活性材料中，所述单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比记为s1，s1大于等于70%，可选为80%-99%。

17、通过使正极活性材料主要包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物，可以使电池兼顾高能量密度、长循环寿命和良好的功率性能。

18、在任意实施例中，所述正极活性材料的体积分布粒径dv50小于等于8μm，可选为2μm-5.5μm。

19、在任意实施例中，所述正极活性材料的体积分布粒径dv90小于等于18μm，可选为3μm-12μm。

20、通过调节正极活性材料的体积分布粒径dv50和/或dv90在上述范围内，可以减少电池副反应，降低电池容量衰减速率，使电池具有长循环寿命，还可以使电池具有良好的功率性能。

21、在任意实施例中，所述电极组件包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一个表面上的负极膜层，所述负极膜层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括碳材料；可选地，所述碳材料包括人造石墨和天然石墨中的一种或多种。

22、在任意实施例中，所述电极组件包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一个表面上的负极膜层，所述负极膜层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括硅基材料。

23、可选地，所述硅基材料包括硅元素以及碱金属元素和碱土金属元素中的一种或多种。

24、可选地，所述硅基材料在所述负极活性材料中的质量占比大于等于5%，更可选为8%-20%。

25、在任意实施例中，所述负极活性材料的体积分布粒径dv10为4μm-8μm，可选为4.5μm-6.5μm。

26、在任意实施例中，所述负极活性材料的体积分布粒径dv50为6μm-15μm，可选为8μm-13μm。

27、在任意实施例中，所述负极活性材料的体积分布粒径dv90为15μm-30μm，可选为18μm-25μm。

28、在任意实施例中，所述电极组件包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一个表面上的负极膜层，所述负极膜层包括负极活性材料，所述负极膜层具有远离所述负极集流体的第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述负极膜层的厚度记为h，从所述负极膜层的第一表面至0.3h的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第一区域，从所述负极膜层的第二表面至0.3h的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第二区域，所述第一区域包括第一负极活性材料，所述第二区域包括第二负极活性材料，所述第一负极活性材料包括第一碳材料，所述第二负极活性材料包括第二碳材料，且所述第一碳材料的体积分布粒径dv50小于所述第二碳材料的体积分布粒径dv50。

29、通过对负极集流体单侧的负极膜层的结构进行调整，并进行差异化涂布，可以使电池具有良好的功率性能。第一碳材料与电解液直接接触，通过使第一碳材料的体积分布粒径dv50小于第二碳材料的体积分布粒径dv50，可以使负极膜层的第一区域具有较多的离子嵌入通道，从而有利于离子快速迁移到第二碳材料，由此可以使电池在具有高能量密度和长循环寿命的前提下，兼顾良好的功率性能。

30、在任意实施例中，所述第一碳材料的比表面积小于所述第二碳材料的比表面积。第一碳材料与电解液直接接触，通过使第一碳材料的比表面积小于第二碳材料的比表面积，有利于减少电池副反应，由此有利于电池具有更好的循环性能。

31、在任意实施例中，所述第一碳材料的石墨化度小于所述第二碳材料的石墨化度。第一碳材料的石墨化度较小，由此其层间距较大，有利于离子的快速脱嵌。因此，通过调节第一碳材料的石墨化度小于第二碳材料的石墨化度，有利于提升电池的功率性能。

32、在任意实施例中，所述第一碳材料包括人造石墨。

33、在任意实施例中，所述第二碳材料包括天然石墨。

34、在任意实施例中，所述第一负极活性材料和/或所述第二负极活性材料还包括硅基材料。可选地，所述第一负极活性材料和所述第二负极活性材料还均包括硅基材料。

35、本技术第二方面提供一种电池，其包括本技术第一方面的电池单体。

36、本技术第三方面提供一种用电装置，其包括本技术第二方面的电池。

37、本技术的用电装置包括本技术提供的电池，因而至少具有与所述电池相同的优势。