【技术实现步骤摘要】
电池单体及其制备方法、电池及用电装置
[0001]本申请涉及一种电池单体及其制备方法、电池及用电装置。
技术介绍
[0002]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。正极活性材料作为电池的重要组成部分，其性能会影响电池的性能。目前，尚未开发出能够同时满足廉价、高克容量、副反应少的单一正极活性材料，因此正极极片经常会同时包括两种以上不同种类的正极活性材料。但是，不同种类的正极活性材料混合使用时，电池循环过程中的内阻增长较快，由此使得电池使用后期功率性能衰减较大、容量保持率衰减较快，进而影响了电池的使用。上述的陈述仅用于提供与本申请有关的
技术介绍
信息，而不必然地构成现有技术。
技术实现思路
[0003]本申请提供一种电池单体及其制备方法、电池及用电装置，其能提升电池的循环性能。
[0004]本申请第一方面提供一种电池单体，包括正极极片和电解液。
[0005]所述正极极片包括正极集流体以及设置在...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电池单体，包括正极极片和电解液，其特征在于，所述正极极片包括正极集流体以及设置在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第一正极活性材料和第二正极活性材料，所述第一正极活性材料和所述第二正极活性材料能够脱出和嵌入锂离子，所述第一正极活性材料和所述第二正极活性材料的晶型不同，所述第二正极活性材料具有一维的离子传输通道，并且所述第一正极活性材料的离子电导率大于所述第二正极活性材料的离子电导率；所述电解液包括非水溶剂以及电解质盐，所述电解质盐包括锂盐以及金属Me盐，所述锂盐在所述电解液中解离出锂离子和第一阴离子，所述金属Me盐在所述电解液中解离出Me阳离子和第二阴离子，Me阳离子的离子半径大于锂离子的离子半径，所述电解液中的所述锂离子的重量含量记为w1，所述电解液中的所述Me阳离子的重量含量记为w2，均基于所述电解液的总重量计；所述电池单体的充放电测试中，所述电池单体的总放电容量记为Q1，所述电池单体在放电电压3.6V以下的放电容量记为Q2，单位均为mAh；所述电池单体在剩余容量大于90％的状态下满足：0.8≤(Q2/Q1)/[w2/(w1+w2)]≤8.5，所述电池单体的充放电测试在如下条件下进行：测试温度25℃，将电池单体以0.5C满充，静置5min后，将电池单体以0.33C满放。2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，1.1≤(Q2/Q1)/[w2/(w1+w2)]≤6.8，可选地，1.7≤(Q2/Q1)/[w2/(w1+w2)]≤3.9。3.根据权利要求1或2所述的电池单体，其特征在于，0.29≤Q2/Q1≤0.42，可选地，0.31≤Q2/Q1≤0.40；和/或，0.05≤w2/(w1+w2)≤0.35，可选地，0.05≤w2/(w1+w2)≤0.30。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的电池单体，其特征在于，Me元素包括碱金属元素、碱土金属元素中的一种或多种元素，可选地，所述碱金属元素包括Na、K中的一种或多种；和/或，可选地，所述碱土金属元素包括Ca、Mg中的一种或多种。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一阴离子包括PF6‑
、ClO4‑
、AsF6‑
、BF4‑
、N(CF3SO2)2‑
、CF3SO3‑
、N(FSO2)2‑
、C(SO2CF3)3‑
、PO2F2‑
、二氟草酸硼酸根离子、二草酸硼酸根离子、二氟二草酸磷酸根离子、四氟草酸磷酸根离子中的一种或多种；和/或，所述第二阴离子包括PF6‑
、ClO4‑
、AsF6‑
、BF4‑
、N(CF3SO2)2‑
、CF3SO3‑
、N(FSO2)2‑
、C(SO2CF3)3‑
、PO2F2‑
、二氟草酸硼酸根离子、二草酸硼酸根离子、二氟二草酸磷酸根离子、四氟草酸磷酸根离子中的一种或多种。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一阴离子与所述第二阴离子相同。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的电池单体，其特征在于，基于所述正极活性材料的总重量计，所述第一正极活性材料的重量占比W1为10％
‑
90％，可选为70％
‑
90％；和/或，基于所述正极活性材料的总重量计，所述第二正极活性材料的重量占比W2为10％
‑
90％，可选为10％
‑
30％；和/或，所述第一正极活性材料的比表面积为0.5
‑
1m2/g，可选为0.6
‑
0.9m2/g；和/或，所述第二正极活性材料的比表面积为10
‑
20m2/g，可选为12
‑
16m2/g。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一正极活性材料包括含锂的层状氧化物；可选地，所述第一正极活性材料包括式(I)所示的化合物，Li
a
A
1b
Ni
c
Co
d
B
1e
C
1f
O
g
D
1h
(I)，A1包括选自IA族、IIA族、VIII族、VIB族、IIB族中的一种或多种元素，可选为包括选自Na、K、Mg、Rb、Zn、Zr中的一种或多种元素；B1包括选自Mn和/或Al；C1包括选自IA族、IIA族、IIIA族、IVA族、VA族、VIA族、IB族、IIB族、IIIB族、IVB族、VB族、VIB族和VIII族中的一种或多种元素，可选为包括选自Al、Mg、Ca、Na、Ti、W、Zr、Sr、Cr、Fe、Zn、Cu、Ba、Mo、V、Ce、Nb、Sb、Ta、Ge、Nb、Sc、Ba、B、S和Y中的一种或多种元素，更可选为包括选自Mg、Ti、W、Zr、Cr、Fe、Zn、Cu、V、Nb、Sr、Sb、Y中的一种或多种元素；D1包括选自VIA族和VIIA族中的一种或多种元素，可选为包括选自N、S、F、Cl和Br中的一种或多种元素，更可选为包括S和/或F；a选自0.75至1.2的范围，可选为选自0.9至1.1的范围；b选自0至0.2的范围，可选为选自0至0.1的范围；c选自0.001至0.990的范围，可选为选自0.500至0.990的范围；d选自0至0.990的范围，可选为选自0至0.100的范围；e选自0.001至0.990的范围，可选为选自0.005至0.450的范围；f选自0至0.1的范围，可选为选自0.001至0.05的范围；g选自1.0至2.0的范围，可选为选自1.9至2.0的范围；h选自0至1.0的范围，可选为选自0.01至0.1的范围；可选地，c+d+e+f＝1；和/或，可选地，g+h＝2。9.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，所述第一正极活性材料包括第一内核及包覆所述第一内核的第一壳，所述第一内核包括式(I)所示的化合物；所述第一壳包括一个或多个包覆层，各包覆层具有离子电导性和/或电子电导性；可选地，所述的一个或多个包覆层各自独立地包括选自磷酸盐、焦磷酸盐、碳、掺杂碳、氧化物、快离子导体中的一种或多种，更可选为包括选自磷酸盐、焦磷酸盐、氧化物中的一种或多种。10.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述第一壳的包覆量为0.005
‑
1重量％，可选为0.01
‑
0.5重量％，基于所述第一内核的重量计；和/或，所述第一壳的厚度为2nm至200nm，可选为5nm至50nm。11.根据权利要求1
‑
10任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第二正极活性材料包括含锂的磷酸盐，
可选地，所述第二正极活性材料包括式(II)所示的化合物，Li
m1
A
2x1
Mn1‑
y1
B
2y1
P1‑
z1
C
2z1
O4‑
n1
D
2n1
(II)，A2包括选自IA族、IIA族、IIIA族、IIB族、VB族和VIB族中的一种或多种元素，可选为包括选自Rb、Cs、Be、Ca、Sr、Ba、Ga、In、Cd、V、Ta、Cr、Zn、Al、Na、K、Mg、Nb、Mo和W中的一种或多种元素，更可选为包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Nb、Mo和W中的一种或多种元素；B2包括选自IA族、IIA族、IIIA族、IVA族、VA族、IIB族、IVB族、VB族、VIB族和VIII族中的一种或多种元素，可选为包括选自Rb、Cs、Be、Ca、Sr、Ba、In、Pb、Bi、Cd、Hf、Ta、Cr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素，更可选为包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素；C2包括选自IIIA族、IVA族、VA族和VIA族中的一种或多种元素，可选为包括选自B、S、Si和N中的一种或多种元素；D2包括选自VIA族和VIIA族中的一种或多种元素，可选为包括选自S、F、Cl和Br中的一种或多种元素；m1选自0.85至1.15的范围，可选为选自0.9至1.1的范围，更可选为选自0.97至1.01的范围；x1选自0至0.1的范围，可选为选自0.001至0.1的范围，更可选为选自0.001至0.005的范围；y1选自0.001至0.999的范围，可选为选自0.001至0.5的范围，更可选为选自0.2至0.5的范围；z1选自0至0.5的范围，可选为选自0.001至0.1的范围，更可选为选自0.001至0.005的范围；n1选自0至0.5的范围，可选为选自0至0.1的范围，更可选为选自0.001至0.005的范围。12.根据权利要求11所述的电池单体，其特征在于，A2包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Nb、Mo和W中的任一种元素，可选为包括选自Mg和Nb中的任一种元素；和/或，B2包括选自Ti、V、Zr、Fe、Ni、Mg、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素，可选为包括选自Ti、V、Zr、Fe、Ni、Mg、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的至少两种元素，更可选为包括选自Fe、Ti、V、Ni、Co和Mg中的至少两种元素，进一步可选为包括选自Fe、Ti、V、Co和Mg中的至少两种元素，更进一步可选为包括Fe与选自Ti、V、Co和Mg中的一种以上元素；和/或，C2包括选自B、S、Si和N中的任一种元素，可选为S；和/或，D2包括选自S、F、Cl和Br中的任一种元素，可选为F。13.根据权利要求11
‑
12任一项所述的电池单体，其特征在于，x1为0，z1为0，且n1为0；或，x1为0，z1选自0.001至0.5的范围，且n1选自0.001至0.1的范围；或，x1选自0.001至0.1的范围，z1为0，且n1选自0.001至0.1的范围；或，x1选自0.001至0.1的范围，z1选自0.001至0.5的范围，n1为0；或，x1为0，z1为0，且n1选自0.001至0.1的范围；或，x1为0，z1选自0.001至0.5的范围，且n1为0；或，x1选自0.001至0.1的范围，z1选自0.001至0.5的范围，且n1选自0.001至0.1的范围。14.根据权利要求11
‑
12任一项所述的电池单体，其特征在于，
y1:z1选自0.002至999的范围，可选为选自0.025至999的范围或者0.002至500的范围，更可选为选自0.2至600的范围；和/或，z1:n1选自0.002至500的范围，可选为选自0.2至100的范围，更可选为选自0.2至50的范围。15.根据权利要求11
‑
14任一项所述的电池单体，其特征在于，A2包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Nb、Mo和W中的一种或多种元素；B2包括选自Ti、V、Zr、Fe、Ni、Mg、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素；C2包括选自B、S、Si和N中的一种或多种元素；D2包括选自S、F、Cl和Br中的一种或多种元素；m1选自0.9至1.1的范围，x1选自0.001至0.1的范围，y1选自0.001至0.5的范围，z1选自0.001至0.1的范围，n1选自0.001至0.1的范围。16.根据权利要求11
‑
14任一项所述的电池单体，其特征在于，B2包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素、可选为包括选自Zn、Fe、Ti、V、Ni、Co和Mg中的一种或多种元素；C2包括选自B、Si、N和S中的一种或多种元素；m1选自0.9至1.1的范围，x1为0，y1选自0.001至0.5的范围，z1选自0.001至0.1的范围，n1为0。17.根据权利要求11
‑
16任一项所述的电池单体，其特征在于，(1
‑
y1):y1在0.1
‑
999范围内，可选为在0.1
‑
10范围内或者在0.67
‑
999范围内，更可选为在1至10范围内，进一步可选为在1至4范围内，更进一步可选为在1.5至3范围内；和/或，a1:x1在1至1200范围内，可选为在9至1100范围内，更可选为在190
‑
998范围内；和/或，z1:(1
‑
z1)为1:9至1:999，可选为1:499至1:249。18.根据权利要求1
‑
10任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第二正极活性材料包括式(III)所示的化合物，Li
m2
A
3x2
Fe1‑
y2
B
3y2
P1‑
z2
C
3z2
O4‑
n2
D
3n2
(III)，A3包括选自IA族、IIA族、IIIA族、IIB族、VB族和VIB族中的一种或多种元素，可选为包括选自Rb、Cs、Be、Ca、Sr、Ba、Ga、In、Cd、V、Ta、Cr、Zn、Al、Na、K、Mg、Nb、Mo和W中的一种或多种元素，更可选为包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Nb、Mo和W中的一种或多种元素；B3包括选自IA族、IIA族、IIIA族、IVA族、VA族、IIB族、IVB族、VB族、VIB族和VIII族中的一种或多种元素，可选为包括选自Rb、Cs、Be、Ca、Sr、Ba、In、Pb、Bi、Cd、Hf、Ta、Cr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素，更可选为包括选自Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种元素；C3包括选自IIIA族、IVA族、VA族和VIA族中的一种或多种元素，可选为包括选自B、S、Si和N中的一种或多种元素；D3包括选自VIA族和VIIA族中的一种或多种元素，可选为包括选自S、F、Cl和Br中的一种或多种元素；m2选自0.85至1.15的范围，可选为选自0.9至1.1的范围，更可选为选自0.97至1.01的范围；x2选自0至0.1的范围，可选为选自0.001至0.005的范围；y2选自0至0.5的范围，可选为选自0.001至0.2的范围，更可选为选自0.005至0.1的范
围；z2选自0至0.5的范围，可选为选自0.001至0.1的范围，更可选为选自0.001至0.005的范围；n2选自0至0.5的范围，可选为选自0至0.1的范围，更可选为选自0.001至0.005的范围。19.根据权利要求11
‑
18任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第二正极活性材料包括第二内核及包覆所述第二内核的第二壳，所述第二内核包括所述式(II)所示的化合物或所述式(III)所示的化合物；所述第二壳包括一个或多个包覆层；各包覆层具有离子电导性和/或电子电导性；可选地，所述的一个或多个包覆层各自独立地包括选自焦磷酸盐、磷酸盐、碳、掺杂碳、氧化物、硼化物和聚合物中的一种或多种。20.根据权利要求19所述的电池单体，其特征在于，所述第二壳包括一个包覆层；可选地，所述包覆层包括选自焦磷酸盐、磷酸盐、碳、掺杂碳、氧化物、硼化物和聚合物中的一种或多种。21.根据权利要求19所述的电池单体，其特征在于，所述第二壳包括包覆所述第二内核的第一包覆层以及包覆所述第一包覆层的第二包覆层；可选地，所述第一包覆层和第二包覆层各自独立地包括选自焦磷酸盐、磷酸盐、碳、掺杂碳、氧化物、硼化物和聚合物中的一种或多种；更可选地，所述第一包覆层包括选自焦磷酸盐、磷酸盐、氧化物和硼化物中的一种或多种，所述第二包覆层包括选自碳和掺杂碳中的一种或多种。22.根据权利要求19所述的电池单体，其特征在于，所述第二壳包括包覆所述第二内核的第一包覆层、包覆所述第一包覆层的第二包覆层以及包覆所述第二包覆层的第三包覆层；可选地，所述第一包覆层、第二包覆层和第三包覆层各自独立地包括选自焦磷酸盐、磷酸盐、碳、掺杂碳、氧化物、硼化物和聚合物中的一种或多种；更可选地，所述第一包覆层包括焦磷酸盐，所述第二包覆层包括选自磷酸盐、氧化物和硼化物中的一种或多种，所述第三包覆层包括选自碳和掺杂碳中的一种或多种。23.根据权利要求19
‑
22任一项所述的电池单体，其特征在于，所述焦磷酸盐为M
i
(P2O7)
j
；和/或，所述磷酸盐为X
p
(PO4)
q
；和/或，所述掺杂碳中的掺杂元素包括选自IIIA族、VA族、VIA族和VIIA族中的一种或多种；和/或，所述氧化物为M
′
k
O
l
；和/或，所述硼化物为Z
v
B
w
；和/或，所述聚合物包括选自多糖及其衍生物、聚硅氧烷中的一种或多种；M、X和Z各自独立地包括选自IA族、IIA族、IIIA族、IB族、IIB族、IVB族、VB族、VIIB族和VIII族中的一种或多种元素；i选自1至4的范围；j选自1至6的范围；
p选自1至2的范围；q选自1至4的范围；M
′
包括选自碱金属、碱土金属、过渡金属、第IIIA族元素、第IVA族元素、镧系元素和Sb中的一种或多种元素；k大于0且小于或等于2；l大于0且小于或等于5；v选自1至7的范围；w选自1至2的范围。24.根据权利要求23所述的电池单体，其特征在于，M、X和Z各自独立地包括选自Li、Fe、Ni、Mg、Co、Cu、Zn、Ti、Ag、Zr、Nb、Mn和Al中的一种或多种元素；和/或，所述掺杂碳中的掺杂元素包括选自氮、磷、硫、硼和氟中的一种或多种；和/或，M
′
包括选自Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、P、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Te、W、La和Ce中的一种或多种元素，可选为包括选自Mg、Al、Si、Zn、Zr和Sn中的一种或多种元素；和/或，所述聚硅氧烷选自线状结构的聚硅氧烷和环状结构的聚硅氧烷中的一种或多种；和/或，所述多糖选自植物多糖和海洋多糖中的一种或多种。25.根据权利要求19所述的电池单体，其特征在于，所述第二正极活性材料包括第二内核及包覆所述第二内核的第二壳，所述第二内核包括Li
m1
Mn1‑
y1
B
2y1
P1‑
z1
C
2z1
O4，m1选自0.9至1.1的范围，y1选自0.001至0.5的范围，z1选自0.001至0.1的范围，B2包括选自Ti、V、Zr、Fe、Ni、...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴凯，尚义博，郭锁刚，秦一鸣，付成华，何建福，叶永煌，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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