电池单体、电池以及用电装置的制作方法

本申请涉及电池，尤其涉及一种电池单体、电池以及用电装置。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

2、近年来，锂离子电池等电池广泛应用于水力、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。随着锂离子电池等电池使用范围的不断拓展，相应地对电池的性能也提出了更高的要求。

3、比如，随着电池使用范围的不断扩展，电池的充电时间是衡量电池性能的重要指标之一，电池的充电速度越快，也能够促进电池的广泛使用，而传统的电池的充电速度有待进一步提高。

技术实现思路

1、一种电池单体，包括正极极片、负极极片以及电解液；所述负极极片包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一个表面的负极活性层，所述负极活性层的负极活性材料包括石墨和硅基材料；所述硅基材料的比表面积为s1，所述石墨的比表面积为s2，其中s1≤6m2/g，s2≤10m2/g。

2、上述电池单体中，硅基材料和石墨的比表面积在以上范围时，可以使充电过程中电子分布更加均匀，进而减少电池单体的极化，进而有利于提高电池单体的快充性能。

3、在一些实施方式中，s1与s2的差值的绝对值为0.1m2/g~9m2/g。比表面积差值的绝对值在该范围的硅基材料和石墨体系，可以进一步提高电子分布的均匀性，进一步提高电池单体的快充性能。可选地s1与s2的差值的绝对值为0.1m2/g~2.1m2/g。

4、在一些实施方式中，0.3m2/g≤s1≤3m2/g；和/或，0.5m2/g≤s2≤4m2/g。

5、在一些实施方式中，所述硅基材料占所述负极活性层的质量百分数为1%~12%。硅基材料的用量在该范围内可以在充分发挥硅基材料性能的基础上，减少电池单体内部的副反应的发生，进一步促进电池单体快充性能的提高。

6、在一些实施方式中，所述石墨占所述负极活性层的质量百分数为80%~98%。

7、在一些实施方式中，所述负极极片的压实密度为1.5g/cm3~1.9g/cm3。

8、在一些实施方式中，所述正极极片包括正极集流体和位于所述正极集流体至少一个表面的正极活性层，所述正极活性层的正极活性材料包括橄榄石结构的含锂磷酸盐。磷酸铁锂等橄榄石结构的含锂磷酸盐因为具有价格较低、安全性较好等优点而广泛地应用于电池的正极材料中，但是将其作为正极材料应用于电池中时，电池体系的动力学性能较差。通过与本申请中包括石墨和硅基材料的配合，可以得到动力学性能好、安全性较好的电池单体。

9、在一些实施方式中，所述电解液包括含氟磺酰亚胺锂盐。在电解液中引入含氟磺酰亚胺锂盐可以为电解液提供锂离子，可以减少能够与水反应产生氟化氢的锂盐的使用，进而降低电池单体的产气量，有利于提高电池的稳定性和寿命。

10、在一些实施方式中，所述含氟磺酰亚胺锂盐占所述电解液的质量百分数为0.5%~9.5%。含氟磺酰亚胺锂盐占电解液的质量百分数在0.5%~9.5%范围时，可以在充分发挥含氟磺酰亚胺锂盐作用的基础上，使含氟磺酰亚胺锂盐与满充石墨的反应控制在较低的程度，减少电池单体在使用过程中产生的热量。

11、在一些实施方式中，所述含氟磺酰亚胺锂盐包括双氟磺酰亚胺锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种。

12、在一些实施方式中，所述电解液还包括无机盐，所述无机盐包括含氟磷酸盐、含氟磺酸盐以及硼酸盐中的至少一种。在电解液中引入的无机盐不仅可以在石墨和硅基材料表面形成无机组分的sei膜，一定程度上可以进一步改善电芯的快充性能而且还可以减少含氟磺酰亚胺锂盐与满充石墨的反应，降低电池单体内部热量的产生。

13、在一些实施方式中，所述无机盐占所述电解液的质量百分数为0.001%~2%。无机盐的用量在该范围内可以充分发挥无机盐的成膜作用，进而降低电池单体内部的产热，同时使生成的sei膜具有较为合适的厚度，有利于促进锂离子的迁移，进而使电池单体保持较好的快充性能。

14、在一些实施方式中，所述含氟磷酸盐包括一氟磷酸锂、二氟磷酸锂、一氟磷酸钠和二氟磷酸钠中的至少一种。

15、在一些实施方式中，所述含氟磺酸盐包括氟磺酸锂和氟磺酸钠中的至少一种。

16、在一些实施方式中，所述硼酸盐包括四氟硼酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸钠、双乙二酸硼酸钠和二氟草酸硼酸钠中的至少一种。

17、在一些实施方式中，所述电解液还包括成膜添加剂，所述成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯以及三氟甲基碳酸乙烯酯中的至少一种。通过成膜添加剂的使用可以促进形成性能良好的sei膜，改善电池单体的性能。

18、在一些实施方式中，所述成膜添加剂占所述电解液的质量百分数为1%~8%。成膜添加剂的用量在1%~8%可以在充分发挥成膜添加剂的作用的基础上，使电池单体具有较小的成膜阻抗，进而使电池单体能够兼顾较好的负极动力学和较低的产气量。

19、在一些实施方式中，所述橄榄石结构的含锂磷酸盐的比表面积小于或等于20m2/g。比表面积在该范围内的橄榄石结构的含锂磷酸盐具有相对较好的动力学性能，可以为电池单体快充性能的提高提供一定的基础且产气量较小。可选地，所述橄榄石结构的含锂磷酸盐的比表面积为8.9m2/g~13.9m2/g。

20、在一些实施方式中，所述橄榄石结构的含锂磷酸盐包括磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂以及磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。

21、一种电池。所述电池包括所述电池单体。

22、一种用电装置。所述用电装置包括所述电池单体和所述电池中的至少一种。

技术特征：

1.一种电池单体，其特征在于，包括正极极片、负极极片以及电解液；所述负极极片包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一个表面的负极活性层，所述负极活性层的负极活性材料包括石墨和硅基材料；所述硅基材料的比表面积为s1，所述石墨的比表面积为s2，其中s1≤6m2/g，s2≤10m2/g。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，s1与s2的差值的绝对值为0.1m2/g~9m2/g。

3.根据权利要求1或2所述的电池单体，其特征在于，s1与s2的差值的绝对值为0.1m2/g~2.1m2/g。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的电池单体，其特征在于，0.3m2/g≤s1≤3m2/g；和/或，0.5m2/g≤s2≤4m2/g。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述硅基材料占所述负极活性层的质量百分数为1%~12%；和/或，

6.根据权利要求1~5中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述负极极片的压实密度为1.5g/cm3~1.9g/cm3。

7.根据权利要求1~6中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述正极极片包括正极集流体和位于所述正极集流体至少一个表面的正极活性层，所述正极活性层的正极活性材料包括橄榄石结构的含锂磷酸盐。

8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述电解液包括含氟磺酰亚胺锂盐。

9.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，所述含氟磺酰亚胺锂盐占所述电解液的质量百分数为0.5%~9.5%。

10.根据权利要求8或9所述的电池单体，其特征在于，所述含氟磺酰亚胺锂盐包括双氟磺酰亚胺锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种。

11.根据权利要求8~10中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电解液还包括无机盐，所述无机盐包括含氟磷酸盐、含氟磺酸盐以及硼酸盐中的至少一种。

12.根据权利要求11所述的电池单体，其特征在于，所述无机盐占所述电解液的质量百分数为0.001%~2%。

13.根据权利要求11或12所述的电池单体，其特征在于，所述无机盐包括如下特征中的至少一个：

14.根据权利要求7~13中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电解液还包括成膜添加剂，所述成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯以及三氟甲基碳酸乙烯酯中的至少一种。

15.根据权利要求14所述的电池单体，其特征在于，所述成膜添加剂占所述电解液的质量百分数为1%~8%。

16.根据权利要求7~15所述的电池单体，其特征在于，所述橄榄石结构的含锂磷酸盐的比表面积小于或等于20m2/g。

17.根据权利要求7~16中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述橄榄石结构的含锂磷酸盐的比表面积为8.9m2/g~13.9m2/g。

18.根据权利要求7~17中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述橄榄石结构的含锂磷酸盐包括磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂以及磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。

19.一种电池，其特征在于，包括权利要求1~18中任一项所述的电池单体。

20.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1~18中任一项所述的电池单体和权利要求19所述的电池中的至少一种。

技术总结本申请提供了一种电池单体、电池以及用电装置。电池单体包括正极极片、负极极片以及电解液；所述负极极片包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一个表面的负极活性层，所述负极活性层的负极活性材料包括石墨和硅基材料；所述硅基材料的比表面积为S1，所述石墨的比表面积为S2，其中S1≤6m<supgt;2</supgt;/g，S2≤10m<supgt;2</supgt;/g。硅基材料和石墨的比表面积在以上范围时，可以使充电过程中电子分布更加均匀，进而减少电池单体的极化，进而有利于提高电池单体的快充性能。技术研发人员：彭淑婷,吴则利,吴巧,张翠平,郭洁,韩昌隆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：2024/7/29