电池单体制造技术

本申请涉及一种电池单体

【技术实现步骤摘要】
电池单体、电池和用电装置


[0001]本申请涉及可充放电电池领域，尤其涉及一种电池单体
、
电池和用电装置
。

技术介绍

[0002]电池单体具有容量高
、
寿命长等特性，因此广泛应用于电子设备，例如手机
、
笔记本电脑
、
电瓶车
、
电动汽车
、
电动飞机
、
电动轮船
、
电动玩具汽车
、
电动玩具轮船
、
电动玩具飞机和电动工具等等
。
由于电池领域取得了极大的进展，因此对电池单体的性能提出了更高的要求
。
[0003]然而，目前电池单体在放电后期的放电功率较差
。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种电池单体
、
电池和用电装置，本申请所述的电池单体在放电后期的放电功率能够得到改善
。
[0005]第一方面，本申请实施方式提出了一种电池单体，所述电池单体包括电解液
、
正极极片
、
负极极片和隔离膜，电解液包括锂盐，锂盐包括六氟磷酸锂，六氟磷酸锂相对于电解液总质量的质量含量为
15%
至
20%
；正极极片，包括正极集流体和设置在正极集流体至少一侧且含有正极活性材料的正极膜层；负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体至少一侧且含有负极活性材料的负极膜层，负极活性材料含有碳元素和硅元素，硅元素相对于负极活性材料总质量的质量含量大于等于
0.3%
且小于等于
3.0%
；隔离膜设置于正极极片和负极极片之间
。
[0006]由此，本申请实施方式通过对负极活性材料硅含量（硅元素的质量含量不小于
0.3%
且小于等于
3.0%
）进行调控，并搭配合适的电解液体系（六氟磷酸锂的质量含量为
15%
至
20%
），能够降低电池在放电末期的内阻，改善放电功率性能
。
[0007]在一些实施方式中，负极活性材料中的硅元素以硅单质
、
硅碳复合物
、
硅氧化物
SiO
x
（0＜
x≤2
）中的至少一种形式存在于负极膜层中
。
[0008]在一些实施方式中，负极活性材料还包括含碳元素的人造石墨和天然石墨中的至少一种
。
[0009]在一些实施方式中，负极活性材料中的硅元素以硅氧化物
SiO
x
（
x=1
）的形式存在于负极膜层中，负极活性材料还包括含碳元素的人造石墨；可选地，基于负极活性材料的总质量，硅氧化物
SiO
x
的质量含量与人造石墨的质量含量的比值为（
0.50
：
99.5
）至（5：
95
）
。
负极活性材料满足上述硅氧化物和人造石墨的含量配比时，能够进一步改善电池在低
SOC
下的放电功率
。
[0010]在一些实施方式中，基于负极活性材料的总质量，硅氧化物
SiOx
的质量含量为
2.0%
至
3.5%。
硅氧化物
SiO
的质量含量满足上述含量范围时，能够进一步改善低
SOC
下的放电功率
。
[0011]在一些实施方式中，电解液还包括环状碳酸酯，基于电解液的总质量，环状碳酸酯
的质量含量与六氟磷酸锂的质量含量的比值为（
0.60
至
2.50
）：1，可选为（
1.00
至
1.65
）：
1。
推测可能的有益效果如下：环状碳酸酯的质量含量与六氟磷酸锂的质量含量的比值在上述范围时，有利于将六氟磷酸锂中充分解离出更多的锂离子，从而使得即便在低
SOC
的放电末期，电解液体系中也能够含有较多的锂离子，并使得锂离子能够随着电池反应的进行被持续解离出来，以改善电池的功率性能
。
[0012]在一些实施方式中，环状碳酸酯的质量含量为
10%
至
41%
，可选为
20%
至
30%
；环状碳酸酯介电常数高，离子电导率高，能够在负极活性材料表面形成稳定的
SEI
膜，有利于在放电末期电池的功率性能
。
[0013]在一些实施方式中，环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯
EC、
碳酸丙烯酯
PC
和碳酸丁烯酯
BC
中的至少一种
。
[0014]在一些实施方式中，电解液还包括线性碳酸酯，基于电解液的总质量，线性碳酸酯的质量含量与环状碳酸酯的质量含量的比值为（
0.9
至6）：1；可选为（
1.5
至
2.65
）：
1。
线性碳酸酯与环状碳酸酯的质量含量的比值满足上述范围时，能够兼顾改善电解液的粘度和离子电导率，提升锂离子的动力学性能
。
[0015]在一些实施方式中，线性碳酸酯的质量含量为
35%
至
65%
；和
/
或线性碳酸酯包括碳酸甲乙酯
EMC、
碳酸二乙酯
DEC
和碳酸二甲酯
DMC
中的至少一种
。
线性碳酸酯的粘度相对较低，有助于高含量的六氟磷酸锂充分溶解，并有利于六氟磷酸锂电离出的锂离子在正负极之间快速迁移，同时线性碳酸酯与环状碳酸酯的搭配使用，也有助于增加电解液体系的电化学稳定性，有效降低电解液的副反应
。
[0016]在一些实施方式中，电解液还包括氟代环状碳酸酯
。
氟代环状碳酸酯能够在负极活性材料表面参与形成
SEI
膜，改善膜组分与特性，能够有效防护负极活性材料：尤其是在负极含硅的情况下，由于硅膨胀的特性，更加需要对
SEI
成膜的膜组成优化，膜组成优化通过调控电解液中的成膜添加剂的相对比例来调控，氟代环状碳酸酯参与形成的膜能够提高
SEI
膜的柔韧性，能够改善放电末期硅在短时间内放出大量锂离子导致的结构坍塌；而且氟代环状碳酸酯具有一定的去溶剂化能力，有利于锂离子的迁移，能够改善低
SOC
下的
DCR
，提升放电功率
。
[0017]在一些实施方式中，氟代环状碳酸酯包括一氟代碳酸乙烯酯
FEC、
双氟代碳酸乙烯酯
DFEC、
三氟代碳酸丙烯酯
TFPC
中的至少一种；可选地，氟代环状碳酸酯包括一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电池单体，其特征在于，包括：电解液，包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂，所述六氟磷酸锂相对于所述电解液总质量的质量含量为
15%
至
20%
；正极极片，包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一侧且含有正极活性材料的正极膜层；负极极片，包括负极集流体和设置于所述负极集流体至少一侧且含有负极活性材料的负极膜层，所述负极活性材料含有碳元素和硅元素，所述硅元素相对于所述负极活性材料总质量的质量含量大于等于
0.3%
且小于等于
3.0%
；以及隔离膜，设置于所述正极极片和负极极片之间
。2.
根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极活性材料中的硅元素以硅单质
、
硅碳复合物
、
硅氧化物
SiO
x
（0＜
x≤2
）中的至少一种形式存在于所述负极膜层中
。3.
根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极活性材料还包括含碳元素的人造石墨和天然石墨中的至少一种
。4.
根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极活性材料中的硅元素以硅氧化物
SiO
x
（
x=1
）的形式存在于所述负极膜层中，所述负极活性材料还包括含碳元素的人造石墨
。5.
根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，基于所述负极活性材料的总质量，所述硅氧化物
SiO
x
的质量含量与所述人造石墨的质量含量的比值为（
0.50
：
99.5
）至（5：
95
）
。6.
根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，基于所述负极活性材料的总质量，所述硅氧化物
SiO
x
（
x=1
）的质量含量为
2.0%
至
3.5%。7.
根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电解液还包括环状碳酸酯，基于所述电解液的总质量，所述环状碳酸酯的质量含量与所述六氟磷酸锂的质量含量的比值为（
0.60
至
2.50
）：
1。8.
根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述环状碳酸酯的质量含量与所述六氟磷酸锂的质量含量的比值为（
1.00
至
1.65
）：
1。9.
根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述环状碳酸酯的质量含量为
10%
至
41%
；和
/
或所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯
EC、
碳酸丙烯酯
PC
和碳酸丁烯酯
BC
中的至少一种
。10.
根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述环状碳酸酯的质量含量为
20%
至
30%。11.
根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述电解液还包括线性碳酸酯，基于所述电解液的总质量，所述线性碳酸酯的质量含量与所述环状碳酸酯的质量含量的比值为（
0.9
至6）：
1。12.
根据权利要求
11
所述的电池单体，其特征在于，所述线性碳酸酯的质量含量与所述环状碳酸酯的质量含量的比值为（
1.5
至
2.65
）：
1。13.
根据权利要求
11
所述的电池单体，其特征在于，所述线性碳酸酯的质量含量为
35%
至
65%
；和
/
或所述线性碳酸酯包括碳酸甲乙酯
EMC、
碳酸二乙酯
DEC
和碳酸二甲酯
DMC
中的至少一种
。
14.
根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电解液还包括氟代环状碳酸酯
。15.
根据权利要求
14
所述的电池单体，其特征在于，所述氟代环状碳酸酯包括一氟代碳酸乙烯酯
FEC、
双氟代碳酸乙烯酯
DFEC、
三氟代碳酸丙烯酯
TFPC
中的至少一种
。16.
根据权利要求
15
所述的电池单体，其特征在于，所述氟代环状碳酸酯包括一氟代碳酸乙烯酯
FEC
；和
/
或所述氟代环状碳酸酯相对于所述电解液总质量的质量含量与所述硅元素的质量含量的比值为（
0.5
至
9.5

【专利技术属性】
技术研发人员：吴则利，韩昌隆，张翠平，黄磊，郭洁，彭淑婷，吴巧，
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：