电池单体、电池和用电装置的制作方法

本技术涉及一种电池单体、电池和用电装置。

背景技术：

1、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。

2、然而，目前电池单体的快充性能较差。

技术实现思路

1、本技术提供一种电池单体、电池和用电装置，能够提升电池单体的快速充电性能。

2、第一方面，本技术实施方式提出了一种电池单体，电池单体包括电极组件和电解液，电极组件包括正极极片和负极极片以及隔离膜，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一侧且含正极活性材料的正极膜层，正极活性材料包括橄榄石结构的含锂材料；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负极活性材料的负极膜层，负极活性材料包含碳材料；隔离膜设置于正极极片和负极极片之间，其中，正极极片中单侧正极膜层的厚度为h1，其单位为μm；负极极片中单侧负极膜层的厚度为h2，其单位为μm；隔离膜的厚度为h3，其单位为μm；电池单体满足：65μm≤h1≤90μm，138μm≤h1+h2+h3≤190μm，且7≤(h1+h2)/h3≤12。

3、由此，本技术实施方式包括上述正极活性材料和负极活性材料，在上述体系中，通过调节138μm≤h1+h2+h3≤190μm，且7≤(h1+h2)/h3≤12，有利于缩短锂离子的传输路径，尤其是锂离子的固相传输路径，能够有效提升电池单体的快速充电性能。

4、在一些实施方式中，7.5≤(h1+h2)/h3≤11.50。本技术实施方式满足上述范围时，有利于进一步缩短锂离子的传输路径，尤其是锂离子的固相传输路径，能够有效提升电池单体的快速充电性能。

5、在一些实施方式中，隔离膜为多孔聚合物膜，且多孔聚合物膜满足：13μm＜h3＜20μm；可选地，13.5μm≤h3≤19.5μm。隔离膜的厚度在上述范围时，隔离膜的厚度不会过厚，锂离子在液相中的传输路径相对较短，而且锂离子的传输阻碍相对较小，传输更为平稳，能够加快传输速率，有利于提升电池单体的快速充电性能。而且隔离膜的厚度不会过薄，能够提升隔离膜的耐热性能和循环稳定性。

6、在一些实施方式中，多孔聚合物膜包括聚丙烯膜和聚乙烯膜中的至少一种。可选地，多孔聚合物膜为聚丙烯膜或聚乙烯膜；上述材质具有优异的耐热性，在电池单体循环充放电过程中不易烧透，能够提升电池单体的循环稳定性。而且由于多孔聚合物膜的表面未设置陶瓷涂层等，能够使得锂离子在多孔聚合物膜中传输障碍进一步减小，迁移速率得到进一步提升，更有利于电池单体的快速充电。

7、在一些实施方式中，隔离膜的孔隙率为35%至45%。隔离膜的孔隙率在上述范围时，孔隙率相对较高，能够进一步减小锂离子的传输障碍，提升锂离子的迁移速率，能够进一步提升电池单体的快速充电性能。

8、在一些实施方式中，单侧正极膜层的压实密度为2.1g/cm3至2.4g/cm3，单侧负极膜层的压实密度为1.0g/cm3至1.3g/cm3。负极膜层和正极膜层配合，使得由正极膜层中脱出的锂离子能够快速嵌入负极膜层中，进一步提升电池单体的快速充电性能。

9、在一些实施方式中，单侧正极膜层的面密度为0.26g/1540.25mm2至0.29g/1540.25mm2，单侧负极膜层的面密度为0.12g/1540.25mm2至0.14g/1540.25mm2。负极膜层和正极膜层配合，使得由正极膜层中脱出的锂离子能够快速嵌入负极膜层中，进一步提升电池单体的快速充电性能。

10、在一些实施方式中，0.9≤h1/h2≤1.3；且60μm≤h2≤80μm。本技术实施方式调控负极膜层的厚度和正极膜层的厚度满足上述范围时，使得由正极膜层中脱出的锂离子能够快速嵌入负极膜层中，进一步提升电池单体的快速充电性能。

11、在一些实施方式中，电解液的保液系数为4.0g/ah至5.0g/ah。电池单体的保液系数在上述范围时，电解液能够对正极极片和负极极片起到较好的浸润作用，而且能够提升锂离子在液相中的迁移速率，有利于提升电池单体的快速充电能力。

12、在一些实施方式中，电解液包括锂盐，锂盐包括第一锂盐和第二锂盐，第一锂盐包括六氟磷酸锂lipf6和双三氟甲基磺酰亚胺锂litfsi中的至少一种，可选为六氟磷酸锂lipf6，第一锂盐相对于电解液总质量的质量百分含量≤10%，可选为5%至10%；第二锂盐包括四氟硼酸锂libf4和二氟磷酸锂lipo2f2中的至少一种，第二锂盐相对于电解液总质量的质量百分含量≥1%。

13、由此，本技术实施方式中第一锂盐的粘度相对较高，不利于锂离子的快速迁移；第二锂盐的粘度相对较低，且第二锂盐能够在负极活性材料表面形成富含硼和/或氟元素的sei膜，能够有效修复sei膜界面，降低循环过程的阻抗，改善循环性能；第二锂盐还能够在一定程度上缓解六氟磷酸锂分解为氢氟酸，能够进一步缓解氢氟酸和活性材料之间的副反应，能够兼顾提升电池单体的快速充电性能和循环性能。

14、在一些实施方式中，第二锂盐包括四氟硼酸锂libf4和二氟磷酸锂lipo2f2；可选地，四氟硼酸锂libf4相对于电解液总质量的质量百分含量为0.3%至1.0%，二氟磷酸锂lipo2f2相对于电解液总质量的质量百分含量为0.3%至3.5%；进一步可选地，四氟硼酸锂libf4相对于电解液总质量的质量百分含量为0.5%至0.8%，二氟磷酸锂lipo2f2相对于电解液总质量的质量百分含量为0.3%至1.5%。

15、在一些实施方式中，锂盐还包括第三锂盐，第三锂盐包括含氟硼酸锂盐和含氟磷酸锂盐中的至少一种，其中，第三锂盐相对于电解液总质量的质量百分含量为0.1%至2.5%。通过添加上述含量的第三锂盐，能够降低电解液体系的粘度，有利于锂离子在液相中快速迁移，提升电池单体的快速充电性能。

16、在一些实施方式中，含氟硼酸锂盐包括二氟草酸硼酸锂lidfob和双草酸硼酸锂libob中的至少一种；和/或含氟磷酸锂盐包括二氟二草酸磷酸锂lidfop和四氟草酸磷酸锂litfop中的至少一种。

17、在一些实施方式中，电解液还包括有机溶剂；有机溶剂相对于电解液总质量的质量百分含量≥45%；可选为60%至95%；和/或有机溶剂包括碳酸乙烯酯ec和碳酸丙烯酯pc中的至少一种。通过添加上述含量的有机溶剂，能够降低电解液体系的粘度，有利于锂离子在液相中快速迁移，提升电池单体的快速充电性能。

18、在一些实施方式中，电解液还包括添加剂，添加剂包括氟代碳酸乙烯酯fec和碳酸亚乙烯酯vc中的至少一种；可选地，基于电解液的总质量，添加剂的质量百分含量为0.5%至2.5%。添加剂的质量百分含量在上述范围时，能够有效提升电池单体的循环寿命和改善静置存储阻抗。

19、在一些实施方式中，橄榄石结构的含锂材料包括橄榄石结构的磷酸铁锂类材料，碳材料包含石墨。上述正极活性材料、负极活性材料和适当厚度的电极组件配合使用，能够进一步提升电池单体的快速充电性能。

20、在一些实施方式中，橄榄石结构的含锂材料包括通式为lixaymeambp1-cxcqz的化合物，其中，0≤x≤1.3，0≤y≤1.3，且0.9≤x+y≤1.3；0.9≤a≤1.5，0≤b≤0.5，且0.9≤a+b≤1.5；0≤c≤0.5；3≤z≤5；a包括na、k、mg中的至少一种；me包括mn、fe、co、ni中的至少一种；m包括b、mg、al、si、p、s、ca、sc、ti、v、cr、cu、zn、sr、y、zr、nb、mo、cd、sn、sb、te、ba、ta、w、yb、la、ce中的至少一种；x包括s、si、cl、b、c、n中的至少一种；q包括o、f中的至少一种。

21、第二方面，本技术还提出了一种电池，电池包括如本技术第一方面任一实施方式的电池单体。

22、第三方面，本技术还提出了一种用电装置，包括如本技术第三方面任一实施方式的电池。