【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池，尤其涉及一种电池单体、电池及用电装置。
技术介绍
1、近年来，随着锂离子电池的应用范围越来越广泛，锂离子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。由于锂离子电池取得了极大的发展，因此对其能量密度、循环性能和安全性能等也提出了更高的要求。
2、随着锂电池向着高功率高能量密度不断发展，容量衰减问题成为锂电池的主要限制因素。
技术实现思路
1、本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种电池单体、电池及用电装置，其能够减缓电池单体的容量衰减，提高电池单体的使用寿命。
2、为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种电池单体，其包括电极组件，电极组件包括负极极片，负极极片包括主体部和极耳，主体部具有相对的第一端和第二端，极耳设置于第一端，由第一端向第二端延伸的方向为负极极片的宽度方向，主体部包括沿宽度方向依次分布的第一区域、第二区域和第三区域，第一区域的离子扩散系数大于第二区域的离子扩散系数，和/或第三区域的离子扩散系数大于第二区域的离子扩散系数；离子扩散系数包括锂离子扩散系数或钠离子扩散系数。
3、由此，本申请的电池单体通过将主体部划分为沿宽度方向依次分布的第一区域、第二区域和第三区域，并使第一区域的锂离子扩散系数或钠离子扩散系数大于第二区域的锂离子扩散系数或钠离子扩散系数，和/或第三区域的离子扩散系数大于第二区域的离子扩散系数，其中第二
4、在任意实施方式中，第一区域的锂离子扩散系数和第二区域的锂离子扩散系数的比值为2～1000，和/或第三区域的锂离子扩散系数和第二区域的锂离子扩散系数的比值为2～1000。通过使第一区域的锂离子扩散系数和第二区域的锂离子扩散系数的比值和/或第三区域的锂离子扩散系数和第二区域的锂离子扩散系数的比值在上述范围中，能够避免或改善由于位于端部的第一区域和/或第三区域的动力学性能过高，而位于中部的第二区域的动力学性能过低，循环后期导致的中部析锂，电池单体容量衰减加快的问题。
5、在任意实施方式中，主体部沿宽度方向依次为第一区域、第二区域和第三区域，位于第一区域和/或第三区域的锂离子扩散系数和位于第二区域的锂离子扩散系数的比值为5～500。当主体部沿宽度方向依次为第一区域、第二区域和第三区域时，通过使位于第一区域的锂离子扩散系数和位于第二区域的锂离子扩散系数的比值和/或位于第三区域的锂离子扩散系数和位于第二区域的锂离子扩散系数的比值在上述范围中，能够避免或改善由于位于端部的第一区域和/或第三区域的动力学性能过高，而位于中部的第二区域的动力学性能过低，循环后期导致的中部析锂，电池单体容量衰减加快的问题。
6、在任意实施方式中，位于第一区域和/或第三区域的锂离子扩散系数为10-9cm2/s～10-11cm2/s，位于第二区域的锂离子扩散系数为10-11cm2/s～10-12cm2/s。通过使位于第一区域的锂离子扩散系数和/或位于第三区域的锂离子扩散系数，以及位于第二区域的锂离子扩散系数在上述范围中，有利于减小负极极片的中部区域的动力学性能，增大负极极片的中部区域的极化，并提高负极极片的端部区域的动力学性能，减小负极极片的端部区域的极化。
7、在任意实施方式中，第二区域的面积占主体部的总面积的50％～70％。通过使第二区域的面积的占比在上述范围中，能够进一步根据电池单体循环过程中的负极极片的极化情况划分第一区域和第三区域的面积大小，从而能够更加精确的抵消或减弱电池单体循环过程中因不同区域极化不均问题，改善电池单体的容量衰减，提高电池单体的使用寿命。
8、在任意实施方式中，第一区域、第二区域和第三区域沿宽度方向的尺寸之比为15％～25％:50％～70％:15％～25％。通过使第一区域、第二区域和第三区域沿宽度方向的尺寸之比在上述范围中，有利于根据电池单体循环过程中的负极极片的极化情况划分位于两个端部的第一区域、第三区域以及其之间的第二区域，从而能够更加精确的抵消或减弱电池单体循环过程中因不同区域极化不均问题，改善电池单体的容量衰减，提高电池单体的使用寿命。
9、在任意实施方式中，负极极片包括负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料，位于第一区域和/或第三区域的负极活性材料的离子扩散系数大于位于第二区域的负极活性材料的离子扩散系数。本申请的电池单体通过使位于第一区域和/或第三区域的负极活性材料的锂离子扩散系数或钠离子扩散系数大于位于第二区域的负极活性材料的锂离子扩散系数或钠离子扩散系数，能够使得第一区域和/或第三区域的锂离子扩散系数或钠离子扩散系数大于第二区域的锂离子扩散系数或钠离子扩散系数，从而能够减小负极极片的中部区域的动力学性能，增大负极极片的中部区域的极化，并能够提高负极极片的端部区域的动力学性能，减小负极极片的端部区域的极化，进而抵消或减弱电池单体循环过程中因不同区域极化不均问题，改善负极极片的析锂问题或析钠问题和电池单体的容量衰减，提高电池单体的使用寿命。
10、在任意实施方式中，负极极片包括负极活性材料层，第一区域、第二区域和第三区域包括相同的导电剂，基于第一区域的负极活性材料层的质量计，位于第一区域的负极活性材料层中的导电剂的质量占比为w1，基于第二区域的负极活性材料层的质量计，位于第二区域的负极活性材料层中的导电剂的质量占比为w2，基于第三区域的负极活性材料层的质量计，位于第三区域的负极活性材料层中的导电剂的质量占比为w3，w1＜w2和/或w3＜w2。当第一区域、第二区域和第三区域采用的导电剂相同时，本申请的电池单体可以通过使位于第二区域的负极活性材料层中的导电剂的质量占比大于位于第一区域和/或第三区域的负极活性材料层中的导电剂的质量占比，从而能够减小负极极片的中部区域的动力学性能，即减缓负极极片的中部区域的锂离子的迁移扩散或钠离子的迁移扩散，增大负极极片的中部区域的极化，并能够提高负极极片的端部区域的动力学性能，即加快负极极片的端部区域的锂离子的迁移扩散或钠离子的迁移扩散，减小负极极片的端部区域的极化，进而抵消或减弱电池单体循环过程中因不同区域极化不均问题，改善负极极片的析锂问题或析钠问题和电池单体的容量衰减，提高电池单体的使用寿命。
11、在任意实施方式中，w2和w1的差值为0.5wt％～2wt％，和/或w2和w3的差值为0.5wt％～2wt％。通过使位于第二区域的负极活性材料层中的导本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括电极组件，所述电极组件包括负极极片，所述负极极片包括主体部和极耳，所述主体部具有相对的第一端和第二端，所述极耳设置于所述第一端，由所述第一端向所述第二端延伸的方向为所述负极极片的宽度方向，所述主体部包括沿所述宽度方向依次分布的第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域的离子扩散系数大于所述第二区域的离子扩散系数，和/或所述第三区域的离子扩散系数大于所述第二区域的离子扩散系数；
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第一区域的锂离子扩散系数和所述第二区域的锂离子扩散系数的比值为2～1000，和/或所述第三区域的锂离子扩散系数和所述第二区域的锂离子扩散系数的比值为2～1000。
3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述主体部沿所述宽度方向依次为所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域，位于所述第一区域和/或所述第三区域的锂离子扩散系数和位于所述第二区域的锂离子扩散系数的比值为5～500。
4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，位于所述第一区域和/或所述第三区域的锂离子扩散系
5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第二区域的面积占所述主体部的总面积的50％～70％。
6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域沿所述宽度方向的尺寸之比为15％～25％:50％～70％:15％～25％。
7.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极极片包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料，位于所述第一区域和/或所述第三区域的负极活性材料的离子扩散系数大于位于所述第二区域的所述负极活性材料的离子扩散系数。
8.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极极片包括负极活性材料层，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域包括相同的导电剂，基于所述第一区域的所述负极活性材料层的质量计，位于所述第一区域的所述负极活性材料层中的所述导电剂的质量占比为W1，基于所述第二区域的所述负极活性材料层的质量计，位于所述第二区域的所述负极活性材料层中的所述导电剂的质量占比为W2，基于所述第三区域的所述负极活性材料层的质量计，位于所述第三区域的所述负极活性材料层中的所述导电剂的质量占比为W3，W1＜W2和/或W3＜W2。
9.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，W2和W1的差值为0.5wt％～2wt％，和/或W2和W3的差值为0.5wt％～2wt％。
10.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极极片包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括导电剂，所述第一区域包括第一导电剂，所述第二区域包括第二导电剂，所述第三区域包括第三导电剂，所述第二导电剂的电导率大于所述第一导电剂的电导率，和/或所述第二导电剂的电导率大于所述第三导电剂的电导率。
11.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极极片包括负极活性材料层，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域包括相同的粘结剂，位于所述第一区域的所述负极活性材料层中的所述粘结剂的质量占比为W4，基于所述第二区域的所述负极活性材料层的质量计，位于所述第二区域的所述负极活性材料层中的所述粘结剂的质量占比为W5，基于所述第三区域的所述负极活性材料层的质量计，位于所述第三区域的所述负极活性材料层中的所述粘结剂的质量占比为W6，W4＞W5和/或W6＞W5。
12.根据权利要求11所述的电池单体，其特征在于，W4和W5的差值为0.5wt％～3.1wt％，和/或W6和W5的差值为0.5wt％～3.1wt％。
13.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述主体部还包括第四区域和第五区域，所述主体部包括沿所述宽度方向依次分布的所述第一区域、所述第四区域、所述第二区域、所述第五区域和所述第三区域，所述第四区域和/或所述第五区域的离子扩散系数大于所述第二区域的离子扩散系数且小于所述第一区域的离子扩散系数。
14.根据权利要求13所述的电池单体，其特征在于，所述第一区域、所述第四区域、所述第二区域、所述第五区域和所述第三区域沿所述宽度方向的尺寸之比为10％～15％:5％～10％:50％～70％:5％～10％:10％～15％。
15.根据权利要求13所述的电池单体，其特征在于，位于所述第四区域和/或所述第五区域的锂离子扩散系数和位于所述第二区域的锂离子扩散系数的比值为5～100。...
【技术特征摘要】
1.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括电极组件，所述电极组件包括负极极片，所述负极极片包括主体部和极耳，所述主体部具有相对的第一端和第二端，所述极耳设置于所述第一端，由所述第一端向所述第二端延伸的方向为所述负极极片的宽度方向，所述主体部包括沿所述宽度方向依次分布的第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域的离子扩散系数大于所述第二区域的离子扩散系数，和/或所述第三区域的离子扩散系数大于所述第二区域的离子扩散系数；
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第一区域的锂离子扩散系数和所述第二区域的锂离子扩散系数的比值为2～1000，和/或所述第三区域的锂离子扩散系数和所述第二区域的锂离子扩散系数的比值为2～1000。
3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述主体部沿所述宽度方向依次为所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域，位于所述第一区域和/或所述第三区域的锂离子扩散系数和位于所述第二区域的锂离子扩散系数的比值为5～500。
4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，位于所述第一区域和/或所述第三区域的锂离子扩散系数为10-9cm2/s～10-11cm2/s，位于所述第二区域的锂离子扩散系数为10-11cm2/s～10-12cm2/s。
5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第二区域的面积占所述主体部的总面积的50％～70％。
6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域沿所述宽度方向的尺寸之比为15％～25％:50％～70％:15％～25％。
7.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极极片包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料，位于所述第一区域和/或所述第三区域的负极活性材料的离子扩散系数大于位于所述第二区域的所述负极活性材料的离子扩散系数。
8.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极极片包括负极活性材料层，所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域包括相同的导电剂，基于所述第一区域的所述负极活性材料层的质量计，位于所述第一区域的所述负极活性材料层中的所述导电剂的质量占比为w1，基于所述第二区域的所述负极活性材料层的质量计，位于所述第二区域的所述负极活性材料层中的所述导电剂的质量占比为w2，基于所述第三区域的所述负极活性材料层的质量计，位于所述第三区域的所述负极活性材料层中的所述导电剂的质量占比为w3，w1＜w2和/或w3＜w2。
【专利技术属性】
技术研发人员：高紫崴，武新战，殷剑，滕国鹏，
申请(专利权)人：江苏时代新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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