电池和用电装置的制作方法

本发明涉及电池，具体而言，涉及一种电池和用电装置。

背景技术：

1、电动垂直起降飞行器(electric vertical take off and landing，evtol)由于具有能耗低，无污染，噪声低，舒适性高等优点引起广泛关注，其可以应用于区域客运、货运、紧急医疗等多种场景，具有广阔的市场前景。目前，电池如锂离子电池成为evtol驱动里的较佳选择。

2、当前evtol的主要挑战之一是电池技术，飞行器在载入飞行过程中，对电池能量密度及安全性能有极高的要求，电池能量密度决定了续航里程，安全性能决定了发生事故的概率。其中热箱测试是评估电池热稳定性的重要手段，热箱失效温度的高低是电池安全性能的重要指标。

3、鉴于此，在维持电池能量密度的同时提高电池热箱失效温度，是促进锂离子电池在evtol大规模应用的重要条件。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供一种电池和用电装置，在保证电池能量密度的同时又能提高电池热箱失效温度，可满足用电装置如evtol的使用要求。

2、为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

3、根据本申请的一个方面，本申请实施例提供了一种电池，其包括正极极片、负极极片、电解液和设置于所述正极极片与所述负极极片之间的隔离膜；

4、所述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的正极膜层，所述正极膜层中包括正极活性材料，所述正极活性材料中含有al元素；

5、所述隔离膜包括隔膜基材以及设置在所述隔膜基材至少一个表面上的涂层，所述涂层包括陶瓷涂层；

6、所述电池满足：0.3≤1000*(9a+t)/c^2≤0.58；

7、其中，a为所述正极活性材料中al元素的质量百分含量，单位为％；

8、t为所述陶瓷涂层的厚度，单位为μm；

9、c为所述正极膜层的单面面密度，单位为g/m2。

10、另外，根据本申请的电池，还可以具有如下附加的技术特征：

11、在其中的一些实施方式中，所述电池满足：0.32≤1000*(9a+t)/c^2≤0.55；

12、可选的，所述电池满足：0.34≤1000*(9a+t)/c^2≤0.52。

13、在其中的一些实施方式中，所述正极活性材料中al元素的质量百分含量a为0.2％～0.6％；可选的，所述正极活性材料中al元素的质量百分含量a为0.3％～0.5％。

14、在其中的一些实施方式中，所述陶瓷涂层的厚度t为4μm～8μm；可选的，所述陶瓷涂层的厚度t为5μm～7μm。

15、在其中的一些实施方式中，所述正极膜层的单面面密度c为115g/m2～190g/m2；可选的，所述正极膜层的单面面密度c为150g/m2～190g/m2。

16、在其中的一些实施方式中，所述正极活性材料包括含锂的过渡金属氧化物，所述含锂的过渡金属氧化物的化学通式为：

17、lidnixcoymnzalfmno2；

18、其中，1.0≤d≤1.2，0.8≤x＜1，0.01≤y≤0.15，0.01≤z≤0.15，0.001≤f≤0.10，0≤n≤0.05，x+y+z+f+n＝1；

19、所述m包括ti、cr、b、k、mg、zn、sn、si、p、mo、zr、fe、v、ba、sr、nb、w或cu中的至少一种；可选的，所述m包括ti、mg、zn、nb、zr或sr中的至少一种；

20、可选的，所述f满足：0.007≤f≤0.022。

21、在其中的一些实施方式中，所述陶瓷涂层中的陶瓷颗粒包括氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、钛酸钡、钇掺杂氧化锆、钆掺杂氧化铈、偏铝酸锂、钛酸镧锂、磷酸钛铝锂、锆酸镧锂或钽酸锆镧锂中的至少一种；

22、可选的，所述隔膜基材包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚酰胺或聚酰亚胺中的至少一种。

23、在其中的一些实施方式中，所述陶瓷颗粒的粒径为0.8μm～1.2μm；

24、可选的，所述隔膜基材的厚度为5μm～15μm。

25、在其中的一些实施方式中，所述正极集流体的厚度为3μm～50μm；可选的，所述正极集流体的厚度为5μm～30μm；

26、可选的，所述正极膜层中所述正极活性材料的质量百分含量为94％～98％。

27、根据本申请的另一个方面，本申请实施例提供了一种用电装置，该用电装置包括选自前述的电池。

28、实施本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：

29、在本申请实施例中，所提供的电池选用含有al(铝)元素的正极活性材料，并选用包含陶瓷涂层的隔离膜，并鉴于al在正极活性材料中的含量、陶瓷涂层的厚度和正极膜层单面面密度对电池的能量密度和电池热箱失效温度可能存在关联影响，经大量研究，总结并提出了与电芯设计相关的重要经验公式，也即当电池满足关系式0.3≤1000*(9a+t)/c^2≤0.58时，能够平衡al在正极活性材料中的含量、陶瓷涂层的厚度和正极膜层单面面密度之间的协调作用，从而能够在保证电池能量密度同时又能提高电池热箱失效温度(提高安全性能)，可满足用电装置如evtol的使用要求。同时，基于本发明所提供的关系式，在电芯设计时，以此经验公式为指导，可避免大量doe实验，节约电池研发时间与成本，使所设计电池兼具优秀能量密度和较高的热箱失效温度。

30、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、电解液和设置于所述正极极片与所述负极极片之间的隔离膜；

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池满足：0.32≤1000*(9a+t)/c^2≤0.55；

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正极活性材料中al元素的质量百分含量a为0.2％～0.6％；可选的，所述正极活性材料中al元素的质量百分含量a为0.3％～0.5％。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述陶瓷涂层的厚度t为4μm～8μm；可选的，所述陶瓷涂层的厚度t为5μm～7μm。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正极膜层的单面面密度c为115g/m2～190g/m2；可选的，所述正极膜层的单面面密度c为150g/m2～190g/m2。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电池，其特征在于，所述正极活性材料包括含锂的过渡金属氧化物，所述含锂的过渡金属氧化物的化学通式为：

7.根据权利要求1至5任一项所述的电池，其特征在于，所述陶瓷涂层中的陶瓷颗粒包括氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆、钛酸钡、钇掺杂氧化锆、钆掺杂氧化铈、偏铝酸锂、钛酸镧锂、磷酸钛铝锂、锆酸镧锂或钽酸锆镧锂中的至少一种；

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述陶瓷颗粒的粒径为0.8μm～1.2μm；

9.根据权利要求1至5任一项所述的电池，其特征在于，所述正极集流体的厚度为3μm～50μm；可选的，所述正极集流体的厚度为5μm～30μm；

10.一种用电装置，其特征在于，包括选自权利要求1至9中任一项所述的电池。

技术总结
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池和用电装置。本发明提供一种电池，其包括正极极片、负极极片、电解液和隔离膜；所述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的正极膜层，所述正极膜层中包括正极活性材料，所述正极活性材料中含有Al元素；所述隔离膜包括隔膜基材以及设置在所述隔膜基材至少一个表面上的涂层，所述涂层包括陶瓷涂层；所述电池满足：0.3≤1000*(9a+t)/c^2≤0.58；其中，a为所述正极活性材料中Al元素的质量百分含量，单位为％；t为所述陶瓷涂层的厚度，单位为μm；c为所述正极膜层的单面面密度，单位为g/m2。本发明在保证电池能量密度的同时又能提高电池热箱失效温度，可满足用电装置如EVTOL的使用要求。

技术研发人员：于天恒,韩延林,于哲勋
受保护的技术使用者：江苏正力新能电池技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29