CN116375943B - 用于正极极片的钝化液、正极极片及其制备方法、电池单体、电池和用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于正极极片的钝化液、正极极片及其制备方法、电池单体、电池和用电装置，钝化液包括有机溶剂以及钝化材料，钝化材料包括氟树脂和式1所示的丙烯酸酯。本申请的钝化液能提升电池的循环性能。

Description

用于正极极片的钝化液、正极极片及其制备方法、电池单体、 电池和用电装置
技术领域
本申请涉及一种用于正极极片的钝化液、正极极片及其制备方法、电池单体、电池和用电装置。
背景技术
近年来，电池被广泛应用于水力、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。在电池正极极片的制备过程中，通常需要预留空白正极集流体以形成极耳，由此通常采用间歇式涂布法制备正极极片。但是，间歇式涂布法所形成的正极活性材料层的边缘位置的厚度并不均一，厚度不均一的正极活性材料层容易导致与其对应的负极极片位置生长枝晶，还容易出现掉粉问题，进而不利于电池的长期使用，影响电池的使用寿命。上述的陈述仅用于提供与本申请有关的背景技术信息，而不必然地构成现有技术。
发明内容
本申请提供一种用于正极极片的钝化液、正极极片及其制备方法、电池单体、电池和用电装置，其能提升电池的循环性能。
本申请第一方面提供一种用于正极极片的钝化液，包括有机溶剂以及钝化材料，所述钝化材料包括氟树脂和式1所示的丙烯酸酯，
，
R1包括取代或未取代的碳原子数为10以上的烷基、取代或未取代的碳原子数为10以上的烯基，R2、R3、R4分别独立地包括氢原子、卤原子、取代或未取代的碳原子数为1至3的烷基，所述取代的是指被卤原子和硝基-NO2中的一种或多种取代。
采用本申请提供的钝化液对正极活性材料层的不良区域进行钝化处理，可以在正极活性材料层不良区域内部和表面的正极活性材料表面形成一层致密且柔韧性良好的钝化层，并使正极活性材料层的不良区域形成钝化区域。该钝化层可以起到长效的钝化作用，并可以有效减少电池使用过程中电解液对钝化区域中正极活性材料的浸润，减少锂离子从钝化区域脱出，减少充电时处于低荷电状态的钝化区域中的锂离子向临近的处于高荷电状态的活性区域的迁移，由此可以降低与活性区域对应的负极极片位置生长枝晶的概率，进而可以改善电池的可靠性和循环性能。
在任意实施例中，R1包括碳原子数为10至22的烷基、碳原子数为10至22的卤代烷基、碳原子数为10至22的烯基、碳原子数为10至22的卤代烯基。
在任意实施例中，R2包括氢原子、卤原子、甲基或卤代甲基。
在任意实施例中，R3、R4分别独立地包括氢原子或卤原子。
在任意实施例中，以所述氟树脂为100重量份计，所述式1所示的丙烯酸酯的用量为5-60重量份。
在任意实施例中，以所述氟树脂为100重量份计，所述式1所示的丙烯酸酯的用量为10-30重量份。
式1所示的丙烯酸酯的含量在上述范围内时，可以使形成的钝化层兼具良好的柔韧性和良好的憎液性，由此既可以更好地包裹正极活性材料，又可以降低电解液对钝化区域中的正极活性材料的浸润，进而可以进一步减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触；进一步地，还可以减少锂离子从钝化区域脱出，减少充电时处于低荷电状态的钝化区域中的锂离子向临近的处于高荷电状态的活性区域的迁移，从而可以降低与活性区域对应的负极极片位置生长枝晶的概率，进而可以更好地改善电池的可靠性和循环性能。
在任意实施例中，所述氟树脂包括聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙稀共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-六氟乙烯-偏氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-三氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物中的一种或多种。氟树脂在上述范围内时，可以使形成的钝化层具有良好的憎液性，由此既可以更好地包裹正极活性材料，又可以降低电解液对钝化区域中的正极活性材料的浸润，进而可以进一步减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触，并改善电池的可靠性和循环性能。
在任意实施例中，所述式1所示的丙烯酸酯包括丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十一烷基酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十五烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十七烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异十八酯、丙烯酸十九烷基酯、丙烯酸-2-甲基十九烷基酯、丙烯酸二十烷基酯、丙烯酸二十一烷基酯、丙烯酸二十二烷基酯、油基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十一烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、2-丁基辛基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯、甲基丙烯酸十五烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十七烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十九烷基酯、甲基丙烯酸二十烷基酯、甲基丙烯酸二十一烷基酯、甲基丙烯酸二十二烷基酯、以及上述化合物被卤原子和硝基-NO2中的一种或多种取代后的化合物中的一种或多种。式1所示的丙烯酸酯在上述范围内时，可以使形成的钝化层兼具良好的柔韧性和良好的憎液性，由此既可以更好地包裹正极活性材料，又可以降低电解液对钝化区域中的正极活性材料的浸润，进而可以进一步减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触，并改善电池的可靠性和循环性能。
在任意实施例中，所述有机溶剂包括环己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、苯、甲苯、二甲苯、丙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇丁醚、乙醇、异丙醇、丁醇中的一种或多种。
在任意实施例中，所述钝化材料还包括引发剂。
在任意实施例中，以所述氟树脂为100重量份计，所述引发剂的用量为0.1-2重量份。
在任意实施例中，所述引发剂包括偶氮类引发剂、有机过氧类引发剂、无机过氧类引发剂中的一种或多种。
在任意实施例中，所述钝化材料还包括辅助组分。
在任意实施例中，所述辅助组分包括分散剂、链转移剂、表面活性剂、成膜剂中的一种或多种。
在任意实施例中，以所述氟树脂为100重量份计，所述辅助组分的总用量小于等于2重量份。
在任意实施例中，所述钝化液的质量分数为1-10%。钝化液的质量分数在上述范围内时，可以具有良好的渗透能力，由此可以使处于正极活性材料层不良区域内部和表面的正极活性材料表面均形成一层钝化层，从而可以降低电解液对钝化区域中的正极活性材料的浸润，进而可以进一步减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触，并改善电池的可靠性和循环性能。
本申请第二方面提供一种正极极片，包括正极集流体以及设置在所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，其中，所述正极活性材料层包括活性区域以及位于所述活性区域沿宽度方向相对两侧的钝化区域，所述活性区域包括正极活性材料、任选的正极导电剂和任选的正极粘结剂，所述钝化区域包括正极活性材料、位于至少部分正极活性材料表面的钝化层、任选的正极导电剂和任选的正极粘结剂，所述钝化层通过使本申请第一方面的钝化液中的钝化材料进行聚合反应得到。
正极活性材料层的钝化区域可以起到长效的钝化作用。位于正极活性材料表面的钝化层可以有效减少电池使用过程中电解液对钝化区域中正极活性材料的浸润，减少锂离子从钝化区域脱出，减少充电时处于低荷电状态的钝化区域中的锂离子向临近的处于高荷电状态的活性区域的迁移，由此可以降低与活性区域对应的负极极片位置生长枝晶的概率，进而可以改善电池的可靠性和循环性能。
在任意实施例中，基于所述钝化区域的总重量计，所述钝化区域中的钝化层材料的总重量含量为0.1-15%。
在任意实施例中，基于所述钝化区域的总重量计，所述钝化区域中的钝化材料的总重量含量为0.5-10%。
在任意实施例中，基于所述钝化区域的总重量计，所述钝化区域中的钝化材料的总重量含量为1-2%。
钝化层材料的含量在上述范围内时，可以进一步减少电解液对钝化区域中的正极活性材料的浸润，减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触，并且还可以使电池兼具较高的能量密度。
在任意实施例中，基于所述钝化区域的总重量计，所述钝化区域中的正极活性材料的重量含量≥62%。
在任意实施例中，基于所述钝化区域的总重量计，所述钝化区域中的正极活性材料的重量含量≥67%。
在任意实施例中，基于所述钝化区域的总重量计，所述钝化区域中的正极活性材料的重量含量≥75%。
在任意实施例中，基于所述钝化区域的总重量计，所述钝化区域中的正极粘结剂的重量含量为0.1-15%。
在任意实施例中，基于所述钝化区域的总重量计，所述钝化区域中的正极导电剂的重量含量为0.1-20%。
在任意实施例中，所述钝化区域的宽度为1-20mm。
在任意实施例中，所述正极活性材料层的厚度为10-200μm。
在任意实施例中，所述正极集流体的厚度为5-100μm。
在任意实施例中，所述正极活性材料包括能够可逆脱出和嵌入锂离子的材料。
本申请第三方面提供一种正极极片的制备方法，包括以下步骤：提供正极集流体、正极浆料和钝化液，所述正极浆料包括溶剂、正极活性材料、任选的正极导电剂和任选的正极粘结剂，所述钝化液包括本申请第一方面的钝化液；在所述正极集流体的至少一个表面上涂覆正极浆料以形成正极活性材料层，所述正极活性材料层包括活性区域以及位于所述活性区域沿宽度方向相对两侧的待钝化区域；在所述待钝化区域加入钝化液，对所述钝化液中的钝化材料进行引发聚合，以在所述待钝化区域中的至少部分正极活性材料表面形成钝化层，聚合反应结束后所述正极活性材料层的所述待钝化区域形成钝化区域；对所述正极活性材料层进行辊压，得到正极极片。
在任意实施例中，所述钝化液还包括引发剂。
在任意实施例中，对所述钝化液中的钝化材料进行引发聚合时的加热温度为60-120℃。
在任意实施例中，对所述钝化液中的钝化材料进行引发聚合时的加热时间为5-60min。
加热温度和/或加热时间在上述范围内时，可以使钝化液中的有机溶剂均匀挥发，同时还可以使钝化材料更好地聚合。
本申请第四方面提供一种电池单体，包括本申请第二方面的正极极片或通过本申请第三方面的制备方法制备得到的正极极片。
本申请第五方面提供一种电池，包括本申请第四方面的电池单体。
本申请第六方面提供一种用电装置，其包括本申请第五方面的电池。
本申请的用电装置包括本申请提供的电池，因而至少具有与所述电池相同的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图。
图2是本申请一些实施例提供的电池单体的分解示意图。
图3是本申请一些实施例提供的电池模块的结构示意图。
图4是本申请一些实施例提供的电池包的结构示意图。
图5是图4所示的电池包的分解示意图。
图6是间歇式涂布法涂覆后的正极极片的结构示意图。
图7是本申请一些实施例提供的正极极片的结构示意图。
图8是本申请一些实施例提供的用电装置的示意图。
在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。附图标记说明如下：1、电池包；2、上箱体；3、下箱体；4、电池模块；5、电池单体；51、壳体；52、电极组件；53、盖板、101、正极集流体；102、正极活性材料层；1021、活性区域；1022、钝化区域。
具体实施方式
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的用于正极极片的钝化液、正极极片及其制备方法、电池单体、电池和用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案，并且这样的技术方案应被认为包含在本申请的公开内容中。
如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案，并且这样的技术方案应被认为包含在本申请的公开内容中。
如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤（a）和（b），表示所述方法可包括顺序进行的步骤（a）和（b），也可以包括顺序进行的步骤（b）和（a）。例如，所述提到所述方法还可包括步骤（c），表示步骤（c）可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤（a）、（b）和（c），也可包括步骤（a）、（c）和（b），也可以包括步骤（c）、（a）和（b）等。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真（或存在）并且B为假（或不存在）；A为假（或不存在）而B为真（或存在）；或A和B都为真（或存在）。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中，术语“多个”、“多种”是指两个或两种以上。
在本说明书的各处，化合物的取代基以组或范围公开。明确地预期这种描述包括这些组和范围的成员的每一个单独的子组合。例如，明确地预期术语“C1-C6烷基”单独地公开C1、C2、C3、C4、C5、C6、C1-C6、C1-C5、C1-C4、C1-C3、C1-C2、C2-C6、C2-C5、C2-C4、C2-C3、C3-C6、C3-C5、C3-C4、C4-C6、C4-C5和C5-C6烷基。
除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。
除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测试方法进行测定，例如，可以按照本申请的实施例中给出的测试方法进行测定。除非另有说明，各参数的测试温度均为25℃。
术语“烷基”涵盖直链和支链烷基。术语“烯基”涵盖直链和支链烯基。烯基中碳碳双键的个数可以是一个，也可以是多个。
术语“卤原子”包括氟原子、氯原子和溴原子。
术语“氢原子”涵盖1H（H）、2H（D）和3H（T）。
本申请的实施例中所提到的电池可以为包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可包括电池单体、电池模块或电池包等。
电池单体是组成电池的最小单元，其独自能够实现充放电的功能。电池单体可呈圆柱体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此并不限定。如图1是作为一个示例的长方体结构的电池单体5。
电池单体有多个时，多个电池单体通过汇流部件串联、并联或混联。在一些实施例中，电池可以为电池模块；电池单体有多个时，多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。在一些实施例中，电池可以为电池包，电池包包括箱体和电池单体，电池单体或电池模块容纳于箱体中。在一些实施例中，箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如，箱体的部分可以成为车辆的底板的至少一部分，或者，箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。
在一些实施例中，电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
本申请的实施例提供的电池单体包括锂离子电池单体、锂金属电池单体等，本申请实施例对此并不限定。
电池单体一般包括电极组件和电解质。电极组件通常包括正极极片和负极极片，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例对此并不限定。
电池单体还可包括外包装，外包装可用于封装电极组件和电解质。外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，如聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）和聚丁二酸丁二醇酯（PBS）中的一种或多种。
在一些实施例中，如图2所示，外包装可包括壳体51和盖板53。壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53用于盖设开口，以封闭容纳腔。电极组件52封装于容纳腔。电池单体5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，可根据需求来调节。
在一些实施例中，电池单体可以组装成电池模块，电池模块所含电池单体的数量可以为多个，具体数量可根据电池模块的应用和容量来调节。图3是作为一个示例的电池模块4的示意图。如图3所示，在电池模块4中，多个电池单体5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个电池单体5进行固定。
可选地，电池模块4还可包括具有容纳空间的外壳，多个电池单体5容纳于该容纳空间。
在一些实施例中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以根据电池包的应用和容量进行调节。
图4和图5是作为一个示例的电池包1的示意图。如图4和图5所示，在电池包1中可包括箱体和设置于箱体中的多个电池模块4。箱体包括上箱体2和下箱体3，上箱体2用于盖设下箱体3，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于箱体中。
在电池正极极片的制备过程中，通常需要预留空白正极集流体以形成极耳，由此通常采用间歇式涂布法将正极浆料涂覆在正极集流体的表面，之后再将涂覆后的极片进行分切、辊压得到最终的正极极片。间歇式涂布法通常是在正极集流体的表面涂覆一段正极浆料后留出一段空白，然后再涂覆下一段正极浆料。图6是间歇式涂布法涂覆后的正极极片的结构示意图。如图6所示，正极活性材料层102间隔设置在正极集流体101的表面，正极集流体101具有间隔形成的空白区域。
采用间歇式涂布法制备正极极片时，涂布机在开始涂布的位置和结束涂布的位置所形成的正极活性材料层的厚度并不均一，正极活性材料层边缘位置的厚度通常会更大，且该厚度较厚的边缘区域通常称为正极活性材料层的不良区域。
不良区域包含的正极活性材料通常更多，因此在电池充电过程中，不良区域中的锂离子浓度会更高，由此导致与该不良区域对应的负极极片的位置很容易生长枝晶；此外，不良区域的结构稳定性差，还容易出现掉粉问题，进而影响了电池的长期使用。
为解决上述问题，目前通常采用的方法是对不良区域进行钝化处理，例如，增加不良区域的压实密度、在不良区域粘贴胶带等，以使不良区域形成钝化区域。但是，这些方法在电解液长期浸泡下难以将钝化区域的正极活性材料与电解液进行有效隔绝。
若钝化区域的正极活性材料和电解液不能进行有效隔绝，在电池充电后钝化区域将处于低荷电状态，临近的活性区域则处于高荷电状态。在电解液浸润作用下，处于低荷电状态的钝化区域中的锂离子将向处于高荷电状态的活性区域迁移，由此使得与钝化区域临近的活性区域中的锂离子浓度较高，与该活性区域的位置对应的负极极片可能无法容纳多余的锂离子，进而负极容易生长枝晶，影响了电池的长期使用。
鉴于此，发明人提出了一种新的钝化液。
本申请实施例提供的钝化液可用于正极极片。
本申请实施例提供的钝化液包括有机溶剂以及钝化材料，钝化材料包括氟树脂和式1所示的丙烯酸酯，
。
R1包括取代或未取代的碳原子数为10以上的烷基、取代或未取代的碳原子数为10以上的烯基，R2、R3、R4分别独立地包括氢原子、卤原子、取代或未取代的碳原子数为1至3的烷基，取代的是指被卤原子和硝基-NO2中的一种或多种取代。
本申请实施例提供的钝化液包括有机溶剂、氟树脂以及式1所示的丙烯酸酯，其对正极活性材料层的不良区域有良好的浸润能力，可以渗入正极活性材料层不良区域内部，且钝化液中的氟树脂和式1所示的丙烯酸酯在一定条件下引发聚合后可以交联形成一层钝化层覆盖在不良区域中的正极活性材料的表面。
因此，采用本申请实施例提供的钝化液对正极活性材料层的不良区域进行钝化处理，可以在正极活性材料层不良区域内部和表面的正极活性材料表面形成一层钝化层，该钝化层可以减少正极活性材料与电解液的接触，并使正极活性材料层的不良区域形成钝化区域。
采用目前的粘贴胶带的方式对正极活性材料的不良区域进行钝化处理时，由于胶带中通常含有聚氨酯类粘合剂，其主要组分包括多聚异氰酸酯、多元醚、醇等，上述组分容易扩散到电解液中，进而无法起到长效的钝化作用。
本申请实施例提供的钝化液包括氟树脂，氟树脂具有良好的耐电解液特性，由此可以使形成的钝化层起到长效的钝化作用，即在电池长期使用、正极极片长期浸泡电解液后钝化层仍可起到钝化作用，减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触。
在式1所示的丙烯酸酯中，R1包括取代或未取代的碳原子数为10以上的烷基、取代或未取代的碳原子数为10以上的烯基。因此，式1所示的丙烯酸酯为长侧链的丙烯酸酯，其具有良好的柔性，并可以使形成的钝化层具有良好的柔韧性，从而还可以使形成的钝化层更好地包裹正极活性材料；另外，形成的钝化层还不易破碎和产生缝隙，进而可以更好地减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触。此外，在质量相同时，式1所示的长侧链丙烯酸酯与短侧链丙烯酸酯相比，其酯基-C(=O)O-的含量更少，因此，式1所示的长侧链丙烯酸酯在电解液中的溶胀度较小、耐电解液性更好，从而可以进一步减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触，并使形成的钝化层起到长效的钝化作用。
因此，采用本申请实施例提供的钝化液对正极活性材料层的不良区域进行钝化处理，可以在正极活性材料层不良区域内部和表面的正极活性材料表面形成一层致密且柔韧性良好的钝化层，并使正极活性材料层的不良区域形成钝化区域。该钝化层可以起到长效的钝化作用，并可以有效减少电池使用过程中电解液对钝化区域中正极活性材料的浸润，减少锂离子从钝化区域脱出，减少充电时处于低荷电状态的钝化区域中的锂离子向临近的处于高荷电状态的活性区域的迁移，由此可以降低与活性区域对应的负极极片位置生长枝晶的概率，进而可以改善电池的可靠性和循环性能。
在一些实施例中，R1可以包括取代或未取代的碳原子数为10至22的烷基、取代或未取代的碳原子数为10至22的烯基，取代的是指被卤原子和硝基-NO2中的一种或多种取代。
在一些实施例中，R1可以包括碳原子数为10至22的烷基、碳原子数为10至22的卤代烷基、碳原子数为10至22的烯基、碳原子数为10至22的卤代烯基。可选地，R1可以包括碳原子数为10至22的烷基、碳原子数为10至22的烯基。
在一些实施例中，R2可以包括氢原子、卤原子、甲基或卤代甲基。可选地，R2可以包括氢原子、氟原子或甲基。
在一些实施例中，R3、R4可以分别独立地包括氢原子或卤原子。可选地，R3、R4可以分别独立地包括氢原子或氟原子。更可选地，R3、R4均为氢原子。
在一些实施例中，以氟树脂为100重量份计，式1所示的丙烯酸酯的用量可以为5-60重量份，可选为10-50重量份，10-40重量份，10-30重量份。式1所示的丙烯酸酯的含量在上述范围内时，可以使形成的钝化层兼具良好的柔韧性和良好的憎液性，由此既可以更好地包裹正极活性材料，又可以降低电解液对钝化区域中的正极活性材料的浸润，进而可以进一步减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触；进一步地，还可以减少锂离子从钝化区域脱出，减少充电时处于低荷电状态的钝化区域中的锂离子向临近的处于高荷电状态的活性区域的迁移，从而可以降低与活性区域对应的负极极片位置生长枝晶的概率，进而可以更好地改善电池的可靠性和循环性能。
在一些实施例中，式1所示的丙烯酸酯可以包括丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十一烷基酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十五烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十七烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异十八酯、丙烯酸十九烷基酯、丙烯酸-2-甲基十九烷基酯、丙烯酸二十烷基酯、丙烯酸二十一烷基酯、丙烯酸二十二烷基酯、油基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十一烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、2-丁基辛基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯、甲基丙烯酸十五烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十七烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十九烷基酯、甲基丙烯酸二十烷基酯、甲基丙烯酸二十一烷基酯、甲基丙烯酸二十二烷基酯、以及上述化合物被卤原子和硝基-NO2中的一种或多种取代后的化合物中的一种或多种。式1所示的丙烯酸酯在上述范围内时，可以使形成的钝化层兼具良好的柔韧性和良好的憎液性，由此既可以更好地包裹正极活性材料，又可以降低电解液对钝化区域中的正极活性材料的浸润，进而可以进一步减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触，并改善电池的可靠性和循环性能。
氟树脂通常是指主链或侧链含有氟原子的高分子化合物。氟树脂可以通过氟烯烃单体均聚，或与其他单体共聚获得。在一些实施例中，氟树脂可以包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氟乙烯（PVF）、四氟乙烯-六氟丙稀共聚物（FEP）、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）、四氟乙烯-六氟乙烯-偏氟乙烯共聚物（THV）、四氟乙烯-六氟丙烯-三氟乙烯共聚物（TFB）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）中的一种或多种。氟树脂在上述范围内时，可以使形成的钝化层具有良好的憎液性，由此既可以更好地包裹正极活性材料，又可以降低电解液对钝化区域中的正极活性材料的浸润，进而可以进一步减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触，并改善电池的可靠性和循环性能。
钝化液采用的有机溶剂的种类不受具体的限制，可以根据实际需求进行选择，例如可以采用能够溶解氟树脂和式1所示的丙烯酸酯的有机溶剂。在一些实施例中，有机溶剂可以包括但不限于环己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、苯、甲苯、二甲苯、丙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇丁醚、乙醇、异丙醇、丁醇中的一种或多种。可选地，有机溶剂可以包括环己烷、乙酸乙酯和丁酮中的至少两种。
在一些实施例中，钝化材料还可以包括引发剂。引发剂可以包括偶氮类引发剂、有机过氧类引发剂、无机过氧类引发剂中的一种或多种。可选地，引发剂可以包括过氧化二苯甲酰（BPO）、偶氮二异丁腈（AIBN）、偶氮二异庚腈（ABVN）中的一种或多种。
在一些实施例中，以氟树脂为100重量份计，引发剂的用量可以为0.1-2重量份。
在一些实施例中，钝化液还可以包括辅助组分，辅助组分可以包括分散剂、链转移剂、表面活性剂、成膜剂中的一种或多种，本申请实施例对此并不限定。
在一些实施例中，以氟树脂为100重量份计，辅助组分的总用量可以小于等于2重量份。
在一些实施例中，钝化液的质量分数可以为1-10%。例如，钝化液的质量分数可以为1%、1.5%、2%、2.5%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、或上述任意数值组成的范围。钝化液的质量分数在上述范围内时，可以具有良好的渗透能力，由此可以使处于正极活性材料层不良区域内部和表面的正极活性材料表面均形成一层钝化层，从而可以降低电解液对钝化区域中的正极活性材料的浸润，进而可以进一步减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触，并改善电池的可靠性和循环性能。
钝化液的质量分数是指钝化液中的全部非有机溶剂组分的质量之和与钝化液的总质量的比值。
[正极极片]
本申请实施例还提供一种正极极片。
图7是本申请一些实施例提供的正极极片的结构示意图。如图7所示，正极极片包括正极集流体101以及设置在正极集流体101至少一个表面上的正极活性材料层102。例如，正极集流体101具有在自身厚度方向相对的两个表面，正极活性材料层102设置于正极集流体101的两个相对表面中的任意一者或两者上。
正极活性材料层102包括活性区域1021以及位于活性区域1021沿宽度方向W相对两侧的钝化区域1022。宽度方向W平行于间歇式涂布工艺的涂布方向。
活性区域1021包括正极活性材料，钝化区域1022包括正极活性材料以及位于至少部分正极活性材料表面的钝化层，钝化层通过使本申请如上提供的钝化液中的钝化材料进行聚合反应得到。
本申请实施例提供的钝化液包括氟树脂，氟树脂具有良好的耐电解液特性，由此可以使形成的钝化层起到长效的钝化作用，即在电池长期使用、正极极片长期浸泡电解液后电解液仍可起到钝化作用，减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触。
式1所示的丙烯酸酯为长侧链的丙烯酸酯，其具有良好的柔性，并可以使形成的钝化层具有良好的柔韧性，从而可以使形成的钝化层更好地包裹正极活性材料；另外，形成的钝化层还不易破碎和产生缝隙，进而可以更好地减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触。此外，在质量相同时，式1所示的长侧链丙烯酸酯与短侧链丙烯酸酯相比，其酯基-C(=O)O-的含量更少，因此，式1所示的长侧链丙烯酸酯在电解液中的溶胀度较小、耐电解液性更好，从而可以进一步减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触，并使形成的钝化层起到长效的钝化作用。
由此，正极活性材料层的钝化区域可以起到长效的钝化作用。位于正极活性材料表面的钝化层可以有效减少电池使用过程中电解液对钝化区域中正极活性材料的浸润，减少锂离子从钝化区域脱出，减少充电时处于低荷电状态的钝化区域中的锂离子向临近的处于高荷电状态的活性区域的迁移，由此可以降低与活性区域对应的负极极片位置生长枝晶的概率，进而可以改善电池的可靠性和循环性能。
在一些实施例中，钝化区域中的钝化层材料的总重量含量可以为0.1-15%，基于钝化区域的总重量计。例如，钝化区域中的钝化层材料的总重量含量可以为0.1%、0.5%、0.8%、1%、1.4%、1.7%、2%、2.5%、3%、5%、7.5%、10%、15%、或上述任意数值组成的范围。可选地，钝化区域中的钝化层材料的总重量含量可以为0.5-10%，可选为1-5%，更可选为1-2%。
钝化层材料的含量在上述范围内时，可以进一步减少电解液对钝化区域中的正极活性材料的浸润，减少钝化区域中的正极活性材料与电解液的接触，并且还可以使电池兼具较高的能量密度。
在一些实施例中，钝化区域中的正极活性材料的重量含量可以≥62%。可选地，钝化区域中的正极活性材料的重量含量可以≥67%，≥75%，≥80%，≥85%，≥90%。
在一些实施例中，正极活性材料包括能够可逆脱出和嵌入锂离子的材料。
正极活性材料可采用本领域公知的材料。在一些实施例中，作为示例，正极活性材料可包括但不限于锂过渡金属氧化物、含锂磷酸盐、及其各自的改性化合物中的一种或多种。锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物、及其各自的改性化合物中的一种或多种。含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料、及其各自的改性化合物中的一种或多种。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
作为示例，正极活性材料可包括LiCoO2、LiFeO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiNi1/ 3Co1/3Mn1/3O2（简写为NCM333）、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（简写为NCM523）、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2（简写为NCM211）、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（简写为NCM622）、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（简写为NCM811）、LiNi0.96Co0.02Mn0.02O2（简写为Ni96）、LiNi0.85Co0.15Al0.05O2、LiFePO4、LiMnPO4、Li3V2(PO4)3、LiVPO4F、Li1+xL1-y-zMyNzO2中的一种或多种。-0.1≤x≤0.2，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤y+z≤1，L、M、N分别包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Mg和Ga中的一种或多种。
上述各正极活性材料的改性化合物可以是对正极活性材料进行掺杂改性和/或表面包覆改性。
在一些实施例中，钝化区域和/或活性区域还可以包括正极导电剂。本申请对正极导电剂的种类没有特别的限制。在一些实施例中，作为示例，正极导电剂可包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维、活性炭中的一种或多种。
在一些实施例中，钝化区域中的正极导电剂的重量含量可以为0.1-20%，基于钝化区域的总重量计。例如，钝化区域中的正极导电剂的重量含量可以为0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、5%、7.5%、10%、15%、20%、或上述任意数值组成的范围。
在一些实施例中，钝化区域和/或活性区域还可以包括正极粘结剂。本申请对正极粘结剂的种类没有特别的限制。在一些实施例中，作为示例，正极粘结剂可包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚六氟丙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素纳、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚丙烯腈和聚丙烯酸酯中的一种或多种。
在一些实施例中，钝化区域中的正极粘结剂的重量含量可以为0.1-15%，基于钝化区域的总重量计。例如，钝化区域中的正极粘结剂的重量含量可以为0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、5%、7.5%、10%、15%、或上述任意数值组成的范围。
在一些实施例中，钝化区域的宽度可以为1-20mm。例如，钝化区域的宽度可以为1mm、2mm、3mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、20mm、或上述任意数值组成的范围。
在一些实施例中，正极活性材料层的厚度可以为10-200μm。例如，正极活性材料层的厚度可以为10μm、20μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、180μm、200μm、或上述任意数值组成的范围。
正极活性材料层的厚度是指位于正极集流体单侧的正极活性材料层的厚度。
在一些实施例中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。作为金属箔片的示例，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层以及形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属材料层。作为示例，金属材料可包括铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银和银合金中的一种或多种。作为示例，高分子材料基层可包括聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯乙烯（PS）和聚乙烯（PE）中的一种或多种。
在一些实施例中，正极集流体的厚度可以为5-100μm。例如，正极集流体的厚度可以为5μm、10μm、12μm、16μm、20μm、50μm、70μm、90μm、100μm、或上述任意数值组成的范围。
[制备方法]
本申请实施例还提供一种制备上述正极极片的制备方法。
所述制备方法包括以下步骤：提供正极集流体、正极浆料和钝化液，正极浆料包括溶剂以及正极活性材料，钝化液包括本申请如上的钝化液；在正极集流体的至少一个表面上涂覆正极浆料以形成正极活性材料层，正极活性材料层包括活性区域以及位于活性区域沿宽度方向相对两侧的待钝化区域；在待钝化区域加入钝化液，对钝化液中的钝化材料进行引发聚合，以在待钝化区域中的至少部分正极活性材料表面形成钝化层，聚合反应结束后正极活性材料层的待钝化区域形成钝化区域；对正极活性材料层进行辊压，得到正极极片。
在一些实施例中，正极浆料还包括正极导电剂和/或正极粘结剂。
在一些实施例中，正极浆料中的溶剂可以包括N-甲基吡咯烷酮（NMP），但不限于此。
在一些实施例中，钝化液还可以包括引发剂。引发剂可以包括偶氮类引发剂、有机过氧类引发剂、无机过氧类引发剂中的一种或多种。可选地，引发剂可以包括过氧化二苯甲酰（BPO）、偶氮二异丁腈（AIBN）、偶氮二异庚腈（ABVN）中的一种或多种。
在一些实施例中，对钝化液中的钝化材料进行引发聚合时的加热温度可以为60-120℃，可选为70-100℃。
在一些实施例中，对钝化液中的钝化材料进行引发聚合时的加热时间可以为5-60min。
加热温度和/或加热时间在上述范围内时，可以使钝化液中的有机溶剂均匀挥发，同时还可以使钝化材料更好地聚合。加热温度过高和/或加热时间过长时，一方面会浪费能源，另一方面还可能引发较多的副反应，影响电池的循环性能；加热温度过低和/或加热时间太短，钝化材料聚合形成的钝化层可能不够致密，由此也可能影响电池的循环性能。
对正极活性材料层进行辊压指的是对整个正极活性材料层进行辊压，即辊压的位置包括正极活性材料层的活性区域和钝化区域。
对正极活性材料层进行辊压的压力可以为1Mpa-10Mpa。例如，辊压的压力可以为1Mpa、3Mpa、5Mpa或10Mpa。辊压的压力在上述范围内时，有助于形成结构稳定的正极活性材料层。
[负极极片]
本申请实施例提供的电池单体包括负极极片。负极极片的结构和组成可以根据电池单体的种类进行选择，本申请实施例对此并不限定。
在一些实施例中，负极极片可包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极膜层，负极膜层包括负极活性材料。
负极集流体具有在自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体的两个相对表面中的任意一者或两者上。
在一些实施例中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。作为金属箔片的示例，可采用铜箔、铜合金箔、铝箔、铝合金箔。复合集流体可包括高分子材料基层以及形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属材料层。作为示例，金属材料可包括铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银和银合金中的一种或多种。作为示例，高分子材料基层可包括聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯乙烯（PS）和聚乙烯（PE）中的一种或多种。
负极活性材料可采用本领域公知的材料。在一些实施例中，作为示例，负极活性材料可包括但不限于天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、硅基材料、锡基材料和钛酸锂中的一种或多种。硅基材料可包括单质硅、硅氧化物、硅碳复合物、硅氮复合物和硅合金材料中的一种或多种。锡基材料可包括单质锡、锡氧化物和锡合金材料中的一种或多种。本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作负极活性材料的传统公知的材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
在一些实施例中，负极膜层还可选地包括负极导电剂。本申请对负极导电剂的种类没有特别的限制，作为示例，负极导电剂可包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、碳黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。
在一些实施例中，负极膜层还可选地包括负极粘结剂。本申请对负极粘结剂的种类没有特别的限制，作为示例，负极粘结剂可包括丁苯橡胶（SBR）、水溶性不饱和树脂SR-1B、水性丙烯酸类树脂（例如，聚丙烯酸PAA、聚甲基丙烯酸PMAA、聚丙烯酸钠PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）和羧甲基壳聚糖（CMCS）中的一种或多种。
在一些实施例中，负极膜层还可选地包括其他助剂。作为示例，其他助剂可包括增稠剂，例如，羧甲基纤维素钠（CMC）、PTC热敏电阻材料等。
负极膜层通常是将负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、冷压而成的。负极浆料通常是将负极活性材料、可选的负极导电剂、可选地负极粘结剂、其他可选的助剂分散于溶剂中并搅拌均匀而形成的。溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮（NMP）或去离子水，但不限于此。
负极极片并不排除除了负极膜层之外的其他附加功能层。例如，在一些实施例中，负极极片还可包括夹在负极集流体和负极膜层之间、设置于负极集流体表面的导电底涂层（例如由导电剂和粘结剂组成）；在一些实施例中，负极极片还可包括覆盖在负极膜层表面的保护层。
在一些实施例中，负极极片可包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的第一金属层，第一金属层中的金属元素可包括锂元素。
在一些实施例中，第一金属层中的金属材料可包括锂单质、锂合金中的一种或多种。
锂合金可以是金属锂与其他金属元素或非金属元素形成的合金。作为示例，锂合金中的其他金属元素可包括锡、锌、铝、镁、银、金、镓、铟、铂中的一种或多种元素，锂合金中的非金属元素可包括硼、碳、硅中的一种或多种元素。
在一些实施例中，负极极片可包括负极集流体、不包括第一金属层，以组装形成无负极金属电池单体。
在一些实施例中，负极极片还可以采用锂单质或锂合金的片材（或箔材）。
[电解质]
本申请实施例提供的电池单体包括电解质。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。例如，电解质可包括固态电解质、凝胶态电解质及液态电解质（即电解液）中的一种或多种。
在一些实施例中，电解质采用电解液，电解液包括电解质盐和溶剂。
电解质盐的种类不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。在一些实施例中，作为示例，电解质盐可包括六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LiBF4）、高氯酸锂（LiClO4）、六氟砷酸锂（LiAsF6）、双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）、三氟甲磺酸锂（LiTFS）、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）、二草酸硼酸锂（LiBOB）、二氟磷酸锂（LiPO2F2）、二氟二草酸磷酸锂（LiDFOP）和四氟草酸磷酸锂（LiTFOP）中的一种或多种。
溶剂的种类不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。在一些实施例中，溶剂可以包括酯类溶剂、砜类溶剂、醚类溶剂中的一种或多种。作为示例，溶剂可包括但不限于碳酸乙烯酯（EC）、碳酸亚丙酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二丙酯（DPC）、碳酸甲丙酯（MPC）、碳酸乙丙酯（EPC）、碳酸亚丁酯（BC）、氟代碳酸亚乙酯（FEC）、甲酸甲酯（MF）、乙酸甲酯（MA）、乙酸乙酯（EA）、乙酸丙酯（PA）、丙酸甲酯（MP）、丙酸乙酯（EP）、丙酸丙酯（PP）、丁酸甲酯（MB）、丁酸乙酯（EB）、1,4-丁内酯（GBL）、环丁砜（SF）、二甲砜（MSM）、甲乙砜（EMS）、二乙砜（ESE）、四氢呋喃（THF）、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧基甲烷、二乙氧基甲烷、二丙氧基甲烷、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二甲氧基丙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚中的一种或多种。
在一些实施例中，电解液中还可选地包括添加剂。例如，添加剂可包括负极成膜添加剂，也可包括正极成膜添加剂，还可包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温性能的添加剂、改善电池低温功率性能的添加剂等。
[隔离膜]
本申请实施例提供的电池单体还可包括隔离膜。隔离膜可设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止内部短路的作用。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构膜。
在一些实施例中，隔离膜的材质可包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜。隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料相同或不同。
本申请实施例提供的电池单体的制备方法是公知的。在一些实施例中，可将正极极片、隔离膜、负极极片和电解液组装形成电池单体。作为示例，可将正极极片、隔离膜、负极极片经卷绕工艺和/或叠片工艺形成电极组件，将电极组件置于外包装中，烘干后注入上述电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，得到电池单体。多个电池单体还可以进一步经由串联或并联或混联组成电池模块。多个电池模块还可以经由串联或并联或混联形成电池包。在一些实施例中，多个电池单体还可以直接组成电池包。
本申请实施例还提供一种用电装置，用电装置包括本申请实施例提供的电池。电池可以用作用电装置的电源，也可以用作用电装置的能量存储单元。用电装置可以但不限于是移动设备（例如手机、平板电脑、笔记本电脑等）、电动车辆（例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等）、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。
用电装置可以根据其使用需求来选择电池的具体类型，例如可以选择电池单体、电池模块或电池包。
图8是作为一个示例的用电装置的示意图。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
作为另一个示例的用电装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该用电装置通常要求轻薄化，可以采用电池单体作为电源。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
钝化液的制备：采用重量比为100:10:0.2的聚四氟乙烯、丙烯酸十六烷基酯和AIBN的混合物作为钝化材料，采用重量比为6:2:2的环己烷、乙酸乙酯和丁酮的混合液作为有机溶剂，使用有机溶剂将钝化材料稀释得到质量分数为1%的钝化液。
正极极片的制备：称取正极活性材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）1kg、正极导电剂碳纳米管20g和正极粘结剂PVDF 20g加入到1kg的溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）中，之后在搅拌机中搅拌30min，形成稳定、均一的正极浆料。将正极浆料均匀地涂覆在正极集流体铝箔的表面，之后放入烘箱中在80℃下烘干得到正极活性材料层。正极活性材料层包括活性区域以及位于活性区域沿宽度方向相对两侧的待钝化区域，待钝化区域的宽度均为1cm。在待钝化区域滴加上述钝化液，使钝化液均匀覆盖待钝化区域，之后在90℃的烘箱中加热10min，以使钝化材料进行聚合并在待钝化区域中的正极活性材料表面形成钝化层，聚合反应结束后正极活性材料层的待钝化区域形成钝化区域，钝化区域中包含的钝化材料（即钝化层材料）的重量为钝化区域的总重量的1.0%。以2Mpa的压力对正极活性材料层进行辊压、点焊极耳后，得到正极极片。
负极极片的制备：称取负极活性材料（粒径为15μm的天然石墨与人造石墨的混合物，天然石墨与人造石墨的重量比为1:9）1kg、负极导电剂乙炔黑10g、负极粘结剂丁苯橡胶30g、羧甲基纤维素钠20g加入到1kg的去离子水中，经搅拌、涂布、烘干、辊压、点焊极耳后，得到负极极片。
电解液的制备：将碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）按照按体积比1:1:1进行混合得到有机溶剂，接着将充分干燥的LiPF6溶解于上述有机溶剂中，配制成浓度为1mol/L的电解液。
隔离膜的制备：采用多孔聚乙烯膜作为隔离膜。
电池的制备：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序堆叠并卷绕，得到电极组件；将电极组件置于外包装中，干燥后注入电解液，得到电池。
实施例2至9
电池的制备方法与实施例1类似，不同之处在于钝化区域中包含的钝化材料（即钝化层材料）的重量含量不同，具体详见表1。
实施例10至13
电池的制备方法与实施例3类似，不同之处在于使钝化材料进行聚合并在待钝化区域中的正极活性材料表面形成钝化层时的加热温度不同，具体详见表1。
实施例14至19
电池的制备方法与实施例3类似，不同之处在于钝化液中的丙烯酸酯的用量不同，具体详见表1。
实施例20至23
电池的制备方法与实施例3类似，不同之处在于钝化液中的丙烯酸酯的种类不同，具体详见表1。
对比例1
电池的制备方法与实施例1类似，不同之处在于正极极片的制备工艺不同。
称取正极活性材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）1kg、正极导电剂碳纳米管20g和正极粘结剂PVDF 20g加入到1kg的溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）中，之后在搅拌机中搅拌30min，形成稳定、均一的正极浆料。将正极浆料均匀地涂覆在正极集流体铝箔的表面，之后放入烘箱中在80℃下烘干得到正极活性材料层。以2Mpa的压力对正极活性材料层进行辊压、点焊极耳后，得到正极极片。
对比例2
电池的制备方法与实施例1类似，不同之处在于正极极片的制备工艺不同。
称取正极活性材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）1kg、正极导电剂碳纳米管20g和正极粘结剂PVDF 20g加入到1kg的溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）中，之后在搅拌机中搅拌30min，形成稳定、均一的正极浆料。将正极浆料均匀地涂覆在正极集流体铝箔的表面，之后放入烘箱中在80℃下烘干得到正极活性材料层。以2Mpa的压力对正极活性材料层进行辊压，再在正极活性材料层边缘位置1cm的区域粘贴胶带，所用胶带为商品化的BOPP薄膜基材胶带。接下来在空白正极集流体表面点焊极耳，得到正极极片。
对比例3
电池的制备方法与实施例1类似，不同之处在于正极极片的制备工艺不同。
称取正极活性材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）1kg、正极导电剂碳纳米管20g和正极粘结剂PVDF 20g加入到1kg的溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）中，之后在搅拌机中搅拌30min，形成稳定、均一的正极浆料。将正极浆料均匀地涂覆在正极集流体铝箔的表面，之后放入烘箱中在80℃下烘干得到正极活性材料层。正极活性材料层包括活性区域以及位于活性区域沿宽度方向相对两侧的待钝化区域，待钝化区域的宽度均为1cm。在待钝化区域滴加钝化液，使液滴均匀覆盖待钝化区域表面，之后在80℃的烘箱烘干后，以2Mpa的压力对正极活性材料层进行辊压、点焊极耳后，得到正极极片。钝化液为质量分数为60%的PEG乙醇溶液，PEG的平均分子量为4000。
对比例4
电池的制备方法与实施例3类似，不同之处在于钝化液中的丙烯酸酯的种类不同，具体详见表1。
测试部分
使用蓝电测试系统，将电池的正极和负极连接，并对电池进行两段充放电测试。
第一段充放电工艺为：静置1分钟，将电池以8mA电流恒流充电到4.2V，再以4.2V恒压充电，截止电流为2mA；静置10分钟后，将电池以8mA恒流放电，截止电压为2.5V，之后静置50小时。第一段充放电工艺为电池化成工艺，用于形成SEI膜和减轻电池极化。
第二段充放电工艺为：将电池以60mA恒流充电，截止电压为4.2V，再以4.2V恒压充电，截止电流为2mA，此时的充电容量记为首圈充电容量；静置10分钟后，将电池以60mA恒流放电，截止电压2.5V，此时的放电容量记为首圈放电容量。然后将电池按照第二段充放电工艺循环500圈后停止测试。
第二段充放电工艺用于测试电池的循环性能。电池循环500圈后的放电容量保持率=循环500圈后的放电容量/首圈放电容量×100%。
表1
由表1的测试结果可知，采用本申请实施例提供的钝化液对正极活性材料层的不良区域（边缘区域）进行钝化处理，可以在正极活性材料层不良区域内部和表面的正极活性材料表面形成一层致密且柔韧性良好的钝化层，并使正极活性材料层的不良区域形成钝化区域。本申请实施例提供的钝化材料形成的钝化层可以起到长效的钝化作用，由此可以有效减少电池使用过程中电解液对钝化区域中正极活性材料的浸润，进而可以改善电池的循环性能。
对比例2采用粘贴胶带的方式对正极活性材料的不良区域进行钝化处理，由于胶带中通常含有聚氨酯类粘合剂，其主要组分包括多聚异氰酸酯、多元醚、醇等，上述组分容易扩散到电解液中，无法起到长效的钝化作用，在电池长期使用、正极极片长期浸泡电解液后，负极极片容易生长枝晶，进而导致电池长期使用后的容量保持率较低。
对比例3采用PEG乙醇溶液对正极活性材料的不良区域进行钝化处理，形成的钝化层主要位于钝化区域的表层，起到类似涂层的钝化效果，而在钝化区域内部，正极活性材料与钝化材料仅为物理混合，正极活性材料表面并不会包裹一层钝化层，由此对比例3无法有效隔绝钝化区域中的正极活性材料与电解液，也无法起到长效的钝化作用，在电池长期使用、正极极片长期浸泡电解液后，负极极片容易生长枝晶，进而导致电池长期使用后的容量保持率较低。
对比例4的钝化液采用了短侧链丙烯酸酯，其柔性差，由此导致形成的钝化层的柔韧性差，容易破碎和产生缝隙而使电解液与正极活性材料接触；此外，在质量相同时，短侧链丙烯酸酯含有较多的酯基-C(=O)O-，由此还会导致形成的钝化层的耐电解液性变差。因此，对比例4的钝化区域也无法起到长效的钝化作用，在电池长期使用、正极极片长期浸泡电解液后，负极极片容易生长枝晶，进而导致电池长期使用后的容量保持率较低。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims (16)

1.一种用于正极极片的钝化液，其特征在于，所述钝化液包括有机溶剂以及钝化材料，所述钝化材料包括氟树脂、式1所示的丙烯酸酯和引发剂，
，
R1包括碳原子数为10至22的烷基、碳原子数为10至22的卤代烷基、碳原子数为10至22的烯基、碳原子数为10至22的卤代烯基；
R2包括氢原子、卤原子、甲基或卤代甲基；
R3、R4分别独立地包括氢原子或卤原子；
所述氟树脂包括聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙稀共聚物、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-六氟乙烯-偏氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-三氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-三氟氯乙烯共聚物中的一种或多种；
所述引发剂包括偶氮类引发剂、有机过氧类引发剂、无机过氧类引发剂中的一种或多种；
以所述氟树脂为100重量份计，所述式1所示的丙烯酸酯的用量为5-60重量份；
以所述氟树脂为100重量份计，所述引发剂的用量为0.1-2重量份。
2.根据权利要求1所述的钝化液，其特征在于，以所述氟树脂为100重量份计，所述式1所示的丙烯酸酯的用量为10-30重量份。
3.根据权利要求1-2任一项所述的钝化液，其特征在于，
所述式1所示的丙烯酸酯包括丙烯酸癸酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十一烷基酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸十五烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十七烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异十八酯、丙烯酸十九烷基酯、丙烯酸-2-甲基十九烷基酯、丙烯酸二十烷基酯、丙烯酸二十一烷基酯、丙烯酸二十二烷基酯、油基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十一烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、2-丁基辛基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十三烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯、甲基丙烯酸十五烷基酯、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十七烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十九烷基酯、甲基丙烯酸二十烷基酯、甲基丙烯酸二十一烷基酯、甲基丙烯酸二十二烷基酯、以及上述化合物被卤原子取代后的化合物中的一种或多种；和/或，
所述有机溶剂包括环己烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酮、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、苯、甲苯、二甲苯、丙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇丁醚、乙醇、异丙醇、丁醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的钝化液，其特征在于，所述钝化材料还包括辅助组分，
所述辅助组分包括分散剂、链转移剂、表面活性剂、成膜剂中的一种或多种；和/或，
以所述氟树脂为100重量份计，所述辅助组分的总用量小于等于2重量份。
5.根据权利要求1所述的钝化液，其特征在于，所述钝化液的质量分数为1-10%。
6.一种正极极片，包括正极集流体以及设置在所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，其特征在于，
所述正极活性材料层包括活性区域以及位于所述活性区域沿宽度方向相对两侧的钝化区域，
所述活性区域包括正极活性材料、任选的正极导电剂和任选的正极粘结剂，
所述钝化区域包括正极活性材料、位于至少部分正极活性材料表面的钝化层、任选的正极导电剂和任选的正极粘结剂，所述钝化层通过使权利要求1-5任一项所述的钝化液中的钝化材料进行聚合反应得到；
所述正极活性材料包括能够可逆脱出和嵌入锂离子的材料。
7.根据权利要求6所述的正极极片，其特征在于，基于所述钝化区域的总重量计，
所述钝化区域中的钝化层材料的总重量含量为0.1-15%；和/或，
所述钝化区域中的正极活性材料的重量含量≥62%。
8.根据权利要求7所述的正极极片，其特征在于，基于所述钝化区域的总重量计，
所述钝化区域中的钝化材料的总重量含量为0.5-10%；和/或，
所述钝化区域中的正极活性材料的重量含量≥67%。
9.根据权利要求8所述的正极极片，其特征在于，基于所述钝化区域的总重量计，
所述钝化区域中的钝化材料的总重量含量为1-2%；和/或，
所述钝化区域中的正极活性材料的重量含量≥75%。
10.根据权利要求6-9任一项所述的正极极片，其特征在于，基于所述钝化区域的总重量计，
所述钝化区域中的正极粘结剂的重量含量为0.1-15%；和/或，
所述钝化区域中的正极导电剂的重量含量为0.1-20%。
11.根据权利要求6-9任一项所述的正极极片，其特征在于，
所述钝化区域的宽度为1-20mm；和/或，
所述正极活性材料层的厚度为10-200μm；和/或，
所述正极集流体的厚度为5-100μm。
12.一种正极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供正极集流体、正极浆料和钝化液，所述正极浆料包括溶剂、正极活性材料、任选的正极导电剂和任选的正极粘结剂，所述钝化液包括权利要求1-5任一项所述的钝化液，所述正极活性材料包括能够可逆脱出和嵌入锂离子的材料；
在所述正极集流体的至少一个表面上涂覆正极浆料以形成正极活性材料层，所述正极活性材料层包括活性区域以及位于所述活性区域沿宽度方向相对两侧的待钝化区域；
在所述待钝化区域加入钝化液，对所述钝化液中的钝化材料进行引发聚合，以在所述待钝化区域中的至少部分正极活性材料表面形成钝化层，聚合反应结束后所述正极活性材料层的所述待钝化区域形成钝化区域；
对所述正极活性材料层进行辊压，得到正极极片。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，
对所述钝化液中的钝化材料进行引发聚合时的加热温度为60-120℃；和/或，
对所述钝化液中的钝化材料进行引发聚合时的加热时间为5-60min。
14.一种电池单体，其特征在于，包括权利要求6-11任一项所述的正极极片或通过权利要求12-13任一项所述的制备方法制备得到的正极极片。
15.一种电池，其特征在于，包括权利要求14所述的电池单体。
16.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求15所述的电池。
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