【技术实现步骤摘要】
本申请涉及新能源电池领域，具体涉及一种锂离子电池和用电设备。
技术介绍
1、锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长等优点，被广泛地应用于消费类电子产品(例如手机，笔记本等电子产品)以及电动汽车等方面。但是近年来锂离子电池的安全性问题日益突出，若使用不当，会出现燃烧甚至爆炸等问题。经研究发现，锂离子电池出现上述安全问题主要与以下4种短路方式有关：1)正极材料层接触负极材料层；2)正极材料层接触铜箔；3)铝箔接触负极材料层；4)铝箔接触铜箔。以上短路方式中，第3)种方式更容易导致热失控的发生，从而因此电池的燃烧和爆炸。为解决电池安全性的问题，现有方案之一是利用钛酸锂作为负极活性材料，由于钛酸锂自身能够抑制锂枝晶的形成，因此利用钛酸锂作为负极活性材料能够提高隔离铝箔与负极材料层之间的安全性。但由于钛酸锂的比容量较低，导致利用钛酸锂作为负极活性材料时，锂离子电池的能量密度较低，无法满足现有产品对能量密度的要求，从而无法实现商业化应用。
技术实现思路
1、本申请提供了一种锂离子电池和用电设备，以获得一种兼具高安全性和高能量密度的锂离子电池。
2、第一方面，本申请提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括正极极片和负极极片，正极极片包括叠层设置的正极集流体和正极材料层，负极极片包括叠层设置的负极集流体和负极材料层，负极材料层包括第一子层，第一子层中的负极活性材料包括钛酸锂，第一子层的面密度≥0.1mg/cm2，负极材料层和正极材料层的容量比nc/pc为0<nc/pc≤1.04。>
3、本申请的锂离子电池，负极极片包括负极集流体和负极材料层，由于负极材料层中的第一子层中的负极活性材料为钛酸锂，在锂离子电池的循环使用过程中，钛酸锂具有较高的嵌锂电位，能够抑制锂枝晶的形成，进而可防止正极集流体与负极材料层接触而发生热失控，因此，该锂离子电池具有较高的安全性。此外，通过控制第一子层的面密度≥0.1mg/cm2，且通过控制负极材料层和正极材料层的容量比nc/pc为0<nc/pc≤1.04，可有效控制正极活性材料和负极活性材料之间的相对用量，使正极活性材料和负极活性材料之间的用量更为匹配，避免正极活性材料和负极活性材料不必要的添加，因此，在电池的正极极片的容量一定时，可降低负极材料用量，以减少负极极片的体积，从而可在保证第一子层与正极集流体之间安全性的同时，提高锂离子电池的能量密度。
4、在一种可能的实现方式中，负极材料层和正极材料层的容量比nc/pc为0.2≤nc/pc≤1.04；优选地，nc/pc≥0.3，nc/pc≤1.02，进一步优选地，nc/pc≥0.4，nc/pc≤1。通孔优选nc/pc之间的比值，可有效避免因负极活性材料相对含量过低导致的锂离子电池发生循环衰减，从而使锂离子电池保持较好的循环性能。
5、在一种可能的实现方式中，负极材料层包括第二子层，第二子层设于负极集流体和第一子层之间，第二子层中的负极活性材料包括碳材料或硅基材料。由于碳材料和硅基材料具有较高的比容量，因此，通过设置含有碳材料和/或硅基材料的负极活性材料作为第二子层，可进一步提高锂离子电池的能量密度。
6、在一种可能的实现方式中，第二子层与第一子层的质量比大于或等于1，优选为7:1～12:1，优选大于等于7.5:1，小于等于11.5:1，进一步优选大于等于8:1，小于等于11:1。
7、在一种可能的实现方式中，第一子层与第二子层之间设有含锂金属层。含锂金属层具有更高的比容量，通过设置含锂金属层，可进一步提高锂离子电池的能量密度。
8、在一种可能的实现方式中，负极材料层包括含锂金属层，含锂金属层设于负极集流体和第一子层之间。
9、在一种可能的实现方式中，第一子层的长度尺寸大于或等于第二子层的长度尺寸，第一子层的宽度尺寸大于或等于第二子层的宽度尺寸。
10、负极材料层中，第一子层的长度大于或等于第二子层的长度，第二子层的宽度大于或等于第二子层的宽度，这样，当负极材料层发生析锂时，锂会沉积在第二子层的表面形成锂枝晶，由于第一子层的尺寸大于等于第二子层，因此，第一子层可以阻挡第二子层表面的锂枝晶刺穿隔膜，从而避免正极极片和负极极片之间的短路。
11、在一种可能的实现方式中，所述正极材料层在所述第一子层所在平面的正投影面积小于或等于所述第一子层的面积，且沿所述正极材料层的宽度方向，所述第一子层和所述正极材料层的尺寸差小于1.5mm；沿所述正极材料层的长度方向，所述第一子层和所述正极材料层的尺寸差小于3mm。
12、在一种可能的实现方式中，沿所述正极材料层的宽度方向，所述正极材料层与所述第一子层之间的单侧边距为0～0.1mm。在一种可能的实现方式中，沿所述正极材料层的长度方向，所述正极材料层与所述第一子层之间的单侧边距为0～1mm。
13、本申请实现方式的锂离子电池，采用钛酸锂作为第一子层的活性材料，从而可使第一子层与正极材料层之间在宽度方向的总边距控制在0～1.5mm，单侧边距控制在0～0.1mm，所述第一子层与所述正极材料层之间在长度方向的总边距控制在0～3.0mm，单侧边距控制在0～1mm。该实现方式中，第一子层与正极材料层的尺寸差距较小，进一步地，可设置为相同的尺寸，由此，可避免第一子层或正极材料层的尺寸空间的浪费，进而可进一步提高锂离子电池的能量密度。
14、在一种可能的实现方式中，正极材料层掺杂有纳米金属氧化物颗粒。在正极材料层中添加纳米金属氧化物可降低正极材料层的活性，避免正极材料层中的锂离子嵌入到负极材料层的速度过快，缓解负极材料层因无法及时容纳来自于正极材料层的锂离子而在表面析出的问题。通过在正极材料层中添加适量的纳米金属氧化物，可有助于减少负极活性材料的用量，有利于进一步降低nc/pc比，从而进一步提升电池的能量密度。
15、在一种可能的实现方式中，第一子层和第二子层中的至少一个掺杂有纳米金属氧化物颗粒。负极材料层的第一子层以及第二子层中的至少一个添加纳米金属氧化物可进一步提升负极材料层的安全性，纳米金属氧化物添加至负极材料层中，有助于降低负极极片的反应活性，当发生铝箔接触负极极片时，纳米金属氧化物的添加可使得负极极片在短路时的极化增加，从而提升电池的安全性。
16、在一种可能的实现方式中，正极材料层中的正极活性材料为lico1-xmxo2，其中，0≤x≤1，m选自ni、mn、al、ca、mg、sr、ti、v、cr、fe、cu、zn、mo、w、y、la、zr、sn、se、te和bi中的至少一种。
17、在一种可能的实现方式中，正极集流体包括铝箔集流体、铝合金集流体或铝复合集流体；负极集流体包括铜箔集流体、铜合金集流体或铜复合集流体。
18、其中，本申请上述各可能实现方式中的数据，例如第一子层的面密度、nc/pc、第一子层与正极材料层之间的边距等数据，在测量时，工程测量误差范围内的数值均应理解为在本申请所限定的范围内。
19、第二方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括叠层设置的正极集流体和正极材料层，所述负极极片包括叠层设置的负极集流体和负极材料层，所述负极材料层包括第一子层，所述第一子层中的负极活性材料包括钛酸锂，所述第一子层的面密度≥0.1mg/cm2，所述负极材料层和所述正极材料层的容量比Nc/Pc为0<Nc/Pc≤1.04。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极材料层和所述正极材料层的容量比Nc/Pc为0.2≤Nc/Pc≤1.04。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极材料层包括第二子层，所述第二子层设于所述负极集流体和所述第一子层之间，所述第二子层中的负极活性材料包括碳材料或硅基材料。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一子层与所述第二子层之间设有含锂金属层。
5.根据权利要求3或4所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一子层的长度尺寸大于或者等于所述第二子层的长度尺寸，所述第一子层的宽度尺寸大于或者等于所述第二子层的宽度尺寸。
6.根
7.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极材料层包括含锂金属层，所述含锂金属层设于所述负极集流体和所述第一子层之间。
8.根据权利要求1-7任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极材料层在所述第一子层所在平面的正投影面积小于或等于所述第一子层的面积，且沿所述正极材料层的宽度方向，所述第一子层和所述正极材料层的尺寸差小于1.5mm；沿所述正极材料层的长度方向，所述第一子层和所述正极材料层的尺寸差小于3mm。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，沿所述正极材料层的宽度方向，所述正极材料层与所述第一子层之间的单侧边距为0～0.1mm。
10.根据权利要求8或9所述的锂离子电池，其特征在于，沿所述正极材料层的长度方向，所述正极材料层与所述第一子层之间的单侧边距为0～1mm。
11.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括叠层设置的正极集流体和正极材料层，所述负极极片包括叠层设置的负极集流体和负极材料层，所述负极材料层包括第一子层，所述第一子层中的负极活性材料包括钛酸锂；
12.根据权利要求11所述的锂离子电池，其特征在于，沿所述正极材料层的宽度方向，所述正极材料层与所述第一子层之间的单侧边距为0～0.1mm。
13.根据权利要求11或12所述的锂离子电池，其特征在于，沿所述正极材料层的长度方向，所述正极材料层与所述第一子层之间的单侧边距为0～1mm。
14.根据权利要求11-13任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极材料层与所述第一子层的尺寸相同。
15.一种用电设备，其特征在于，包括用电模块和与所述用电模块连接的如权利要求1-14任一项所述的锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括叠层设置的正极集流体和正极材料层，所述负极极片包括叠层设置的负极集流体和负极材料层，所述负极材料层包括第一子层，所述第一子层中的负极活性材料包括钛酸锂，所述第一子层的面密度≥0.1mg/cm2，所述负极材料层和所述正极材料层的容量比nc/pc为0<nc/pc≤1.04。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极材料层和所述正极材料层的容量比nc/pc为0.2≤nc/pc≤1.04。
3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极材料层包括第二子层，所述第二子层设于所述负极集流体和所述第一子层之间，所述第二子层中的负极活性材料包括碳材料或硅基材料。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一子层与所述第二子层之间设有含锂金属层。
5.根据权利要求3或4所述的锂离子电池，其特征在于，所述第一子层的长度尺寸大于或者等于所述第二子层的长度尺寸，所述第一子层的宽度尺寸大于或者等于所述第二子层的宽度尺寸。
6.根据权利要求3-5任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述第二子层与所述第一子层的质量比大于或等于1。
7.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极材料层包括含锂金属层，所述含锂金属层设于所述负极集流体和所述第一子层之间。
8.根据权利要求1-7任一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极...
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