CN116565364B - 电池单体、正极极片、负极极片、隔离膜、电池及用电设备 - Google Patents

电池单体、正极极片、负极极片、隔离膜、电池及用电设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及二次电池技术领域，尤其涉及电池单体、正极极片、负极极片、隔离膜、电池及用电设备，电池单体内设置分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐包括铯离子和/或铷离子。分子筛可以吸附电池单体中的水，减少水与电解液反应生成氟化氢等气体的量，铯离子和/或铷离子可以在负极活性材料表面形成静电保护层，减少或抑制枝晶的形成，提高电池单体的循环性能。

Description

电池单体、正极极片、负极极片、隔离膜、电池及用电设备
技术领域
本申请涉及二次电池技术领域，尤其涉及电池单体、正极极片、负极极片、隔离膜、电池及用电设备。
背景技术
近年来，动力电池取得了极大的发展，动力电池可广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动车、电动工具、军事装备和航空航天等多个领域。一般来说，动力电池中包含电解液，对于非水电解液中存在过多水分时，电解液容易产生副反应，造成电池单体存储衰减较快，影响电池单体的电化学性能。
发明内容
有鉴于此，本申请主要解决的技术问题是如何减少水对电池单体性能的影响，提高电池单体的电化学性能，从而提供一种电池单体、正极极片、负极极片、隔离膜、电池及用电设备，减少电池单体中水对电解液的影响，提高电池单体的循环性能。
本申请的第一方面提供了一种电池单体包括分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子。
本申请实施例的技术方案中，电池单体中包括分子筛，分子筛可以吸附电池单体中的水，减少水与电解液反应生成氟化氢等气体的量，减少氟化氢等气体对电池单体中的固体电解质界面（SEI膜）的破坏，减少活性锂或活性钠离等活性离子的损耗；本申请实施方式的技术方案中的电池单体中的分子筛，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，电池单体在循环过程中，铯离子和/或铷离子的离子半径大于锂离子、钠离子等活性离子的离子半径，使得铯离子和/或铷离子不易嵌入正极活性材料中，即硅铝酸盐中的阳离子不易占据正极活性材料中的空位，便于活性离子嵌入正极活性材料，同时利于活性离子从正极活性材料中脱嵌，减少分子筛对电池单体的循环过程的负面影响。本申请实施例的方案中，分子筛的一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，在电池单体的循环过程中，铯离子和/或铷离子可以在负极活性材料表面形成静电保护层，减少活性离子在负极活性材料表面还原沉积，减少或抑制锂枝晶或钠枝晶等枝晶的形成，从而可以提高电池单体的循环性能，提高电池单体的寿命。
在任意实施方式中，电池单体中的水包括原本吸附在材料中的水份，随着电池单体的循环会释放出来的水，电池单体中的水也可以包括其它方式存在或生成的水。
在任意实施方式中，硅铝酸盐包括，其中，M’为一价阳离子，M为二价阳离子；0≤m＜1，x＞0，y≥0。本申请实施方式的技术方案中，提供硅铝酸盐的化学式，分子筛易于人工合成。本申请实施例方式的技术方案中，通过控制x的数值以控制SiO2和Al2O3的分子比不同，以得到不同孔径的分子筛。通过控制y的大小，可以控制硅铝酸盐的结晶水的含量。本申请实施方式中的电池单体后期在化成或循环过程，硅铝酸盐的组成元素的原子个数比中Si元素原子个数比可以大于1、或小于1且大于0，Al元素原子个数比可以大于2、或小于2且大于0。
在任意实施方式中，一价阳离子还包括钾离子和/或钠离子，二价阳离子包括钙离子和/或钡离子。本申请实施方式的技术方案中，一价阳离子还可以包括钾离子和/或钠离子，通过提供一价阳离子和二价阳离子所包含的具体离子，使得分子筛的吸附能力较强，选择性较强，耐高温性较好。
在任意实施方式中，分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的孔径，使得本申请实施方式中的分子筛可以吸附水，不吸收电解液的溶剂。
在任意实施方式中，分子筛的体积平均粒径Dv50在100 nm-2 μm范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的体积平均粒径Dv50，使得分子筛用于电池单体时，对电池单体的制作工艺影响较小或无影响。
在任意实施方式中，分子筛的体积平均粒径Dv50在200 nm-1.2 μm范围内。本申请实施方式的技术方案中，分子筛的体积平均粒径Dv50在该范围内，使得分子筛用于电池单体时，对电池单体的制作工艺影响较小或无影响。
在任意实施方式中，分子筛的比表面积在300 m2/g-1200 m2/g范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的比表面积，使得分子筛的比表面积较大，有利于吸收电池单体内部的水份。
在任意实施方式中，分子筛的比表面积在500 m2/g-1000 m2/g范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的比表面积在该范围，使得分子筛的比表面积较大，有利于吸收电池单体内部的水份。
在任意实施方式中，电池单体还包括负极极片和正极极片，负极极片包括负极膜层；正极极片包括正极膜层；其中，分子筛分散于负极膜层和/或正极膜层中。本申请实施方式的技术方案中，通过将分子筛分散在负极膜层和/或正极膜层中，有利于分子筛直接吸附负极极片和/或正极极片在循环过程中所产生的水，减少或避免循环过程所产生的水份到达电解液。
在任意实施方式中，分子筛分散于负极膜层。本申请实施方式的技术方案中，分子筛分散在负极膜层中，可以直接吸收负极极片在循环过程中所产生的水，减少靠近于负极极片的电解液与水反应所形成的HF对负极膜层的影响。分子筛中的铯离子和/或铷离子到达负极活性材料表面的路径减小，更有利于铯离子和/或铷离子在负极极片的负极活性材料表面形成静电保护层，有效减少或抑制在负极极片上生成枝晶，减少活性离子损耗，提高电池单体的循环性能。
在任意实施方式中，分散于负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比为(0.1-5):100。通过控制负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比，使得分子筛不影响负极膜层的制作，或对负极膜层的制作影响较小；对负极膜层的导电性影响较小。同时可以较好的吸收电池单体循环过程中负极膜层所产生的水，以及电池单体内部中的水。
在任意实施方式中，分散于负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比在(0.5-2):100范围内。对负极膜层的制作影响小，对负极膜层的制作影响小，有利于提高电池单体的循环性能。
在任意实施方式中，分散于正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比为(0.1-5):100。通过控制正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比，使得分子筛不影响正极膜层的制作，或对正极膜层的制作影响较小；对正极膜层的导电性影响较小。同时可以较好的吸收电池单体循环过程中正极膜层所产生的水，以及电池单体内部中的水。
在任意实施方式中，分散于正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比在(0.5-2):100范围内。对正极膜层的制作影响小，对正极膜层的制作影响小，有利于提高电池单体的循环性能。
在任意实施方式中，电池单体还包括隔离膜，隔离膜包括涂层，分子筛分散于涂层中。本申请实施方式的技术方案中，通过将分子筛分散在隔离膜的涂层中，可以减少分子筛对正极极片或负极极片的导电性的影响。易于吸收电池单体循环过程中电极液中的水份。
在任意实施方式中，分散于涂层中的分子筛与涂层的质量比在(2-20):100范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制涂层中的分子筛与涂层的质量比，使得分子筛的设置不影响或较小的影响隔离膜的制作，且可以达到较好的吸收电池单体中的水份的作用，有利于提高电池单体的循环性能。
在任意实施方式中，分散于涂层中的分子筛与涂层的质量比在(3-12):100范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制涂层中的分子筛与涂层的质量比，有利于较好的提高电池单体的循环性能。
在任意实施方式中，电池单体包括锂离子电池单体或钠离子电池单体。本申请实施方式的技术方案中，分子筛用于锂离子电池单体可以较大程度的改善对锂离子电池单体中的水与电解液反应对锂离子电池单体的影响，同时分子筛对活性锂在正极活性材料的嵌入和脱出影响较小或无影响；减少或抑制锂枝晶的形成，从而可以提高锂离子电池单体的循环性能，提高锂离子电池单体的寿命。分子筛用于钠离子电池单体也可以改善对钠离子电池单体中的水与电解液反应对钠离子电池单体的影响，同时分子筛对活性钠在正极活性材料的嵌入和脱出影响较小或无影响；减少或抑制钠枝晶的形成，从而可以提高钠离子电池单体的循环性能，提高钠离子电池单体的寿命。
本申请的第二方面还提供一种分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。本申请实施方式的技术方案中，分子筛可以用于电池单体中，以吸附电池单体反应过程中所产生的水，减少水与电解液的反应生成氟化氢等气体的量，减少氟化氢等气体对电池单体中的固体电解质界面（SEI膜）的破坏，减少活性锂或活性钠等活性离子的损耗；本申请实施方式的技术方案的分子筛，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，铯离子和/或铷离子的离子半径大于锂离子或钠离子等活性离子的离子半径，使得铯离子和/或铷离子不易嵌入电池单体的正极活性材料中，即硅铝酸盐中的阳离子不易占据正极活性材料中的空位，便于活性离子嵌入正极活性材料，同时利于活性离子从正极活性材料中脱嵌，减少分子筛对电池单体的循环过程的负面影响。分子筛中的一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，铯离子和/或铷离子可以在负极活性材料表面形成静电保护层，减少活性离子在负极活性材料表面还原沉积，减少或抑制枝晶的形成，可以提高电池单体的循环性能。
本申请的第三方面还提供一种分子筛制备方法，包括将原始状态的分子筛加入铯盐或/和铷盐的溶液中，经过搅拌、过滤和烘干得到含有铯离子和/或铷离子的分子筛，含有铯离子和/或铷离子的分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。本申请实施例方式的技术方案中，原始状态的分子筛指的是人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐或天然沸石，原始状态的分子筛中的一价金属阳离子为K+和/或Na+。即原始状态的分子筛中不含有铯离子或铷离子。本申请实施例中，通过将原始状态的分子筛与铯盐或/和铷盐反应，使得形成含有铯离子和/或铷离子的分子筛。
本申请的第四方面还提供一种正极极片，正极极片包括正极膜层，正极膜层包括分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。
本申请的第五方面还提供一种负极极片，负极极片包括负极膜层，负极膜层包括分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子；分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。
本申请的第六方面还提供一种隔离膜，隔离膜包括涂层，涂层中包括分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子；分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。
本申请的第七方面还提供一种电池，包括上述的电池单体，和/或上述的正极极片，和/或上述的负极极片，和/或上述的隔离膜。由于本申请的电池包括本申请第一方面提供的电池单体，和/或第四方面提供的正极极片，和/或第五方面提供的负极极片，和/或第六方面提供的隔离膜，因而至少具有与电池单体，和/或上述的正极极片，和/或上述的负极极片，上述的隔离膜相同的优势。
本申请的第八方面还提供一种用电设备，包括上述的电池单体和/或上述的电池。由于本申请的电池包括本申请第一方面提供的电池单体和/或第四方面提供的电池，因而至少具有与电池单体和/或电池相同的优势。
本申请的有益效果是：区别于现有技术，分子筛可以吸附电池单体中的水，减少水与电解液反应生成氟化氢等气体的量，减少氟化氢等气体对电池单体中的固体电解质界面（SEI膜）的破坏，减少活性锂或活性钠离等活性离子的损耗；本申请实施方式的技术方案中的电池单体中的分子筛，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，电池单体在循环过程中，铯离子和/或铷离子的离子半径大于锂离子、钠离子等活性离子的离子半径，使得铯离子和/或铷离子不易嵌入正极活性材料中，即硅铝酸盐中的阳离子不易占据正极活性材料中的空位，便于活性离子嵌入正极活性材料，同时利于活性离子从正极活性材料中脱嵌，减少分子筛对电池单体的循环过程的负面影响。本申请实施例的方案中，分子筛的一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，在电池单体的循环过程中，铯离子和/或铷离子可以在负极活性材料表面形成静电保护层，减少活性离子在负极活性材料表面还原沉积，减少或抑制锂枝晶或钠枝晶等枝晶的形成，从而可以提高电池单体的循环性能，提高电池单体的寿命。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
图1是本申请一实施方式的电池单体的结构示意图。
图2是本申请一实施方式的电池的分解结构示意图。
图3a是本申请一实施方式的用电设备的局部结构示意图。
图3b是本申请一实施方式的用电设备的示意图。
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电池单体、电池和用电设备的实施方式。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。
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。
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，方法包括步骤（a）和（b），表示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，提到方法还可包括步骤（c），表示步骤（c）可以任意顺序加入到方法，例如，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，“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）。
正极活性材料或负极活性材料等材料，比表面积较大，易吸附水，将正极活性材料和负极活性材料等制作形成电池单体后，随着电池单体的循环，原本吸附在材料中的水份会释放出来；以及电池单体在循环过程中可能产生的水份，也会释放出来，释放出的水会与电解液中的锂盐或钠盐反应生成HF，破坏SEI膜，导致活性离子（例如活性锂或活性钠）不断消耗，电池单体循环存储衰减快。
基于此，本申请提出了一种电池单体，包括分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子。
本申请实施例的技术方案中，电池单体中包括分子筛，分子筛可以在吸附电池单体循环过程中所产生的水，减少水与电解液反应生成氟化氢等气体的量，减少氟化氢等气体对电池单体中的固体电解质界面（SEI膜）的破坏，减少活性锂或活性钠离等活性离子的损耗；本申请实施方式的技术方案中的电池单体中的分子筛，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，电池单体在循环过程中，铯离子和/或铷离子的离子半径大于锂离子、钠离子等活性离子的离子半径，使得铯离子和/或铷离子不易嵌入正极活性材料中，即硅铝酸盐中的阳离子不易占据正极活性材料中的空位，便于活性离子嵌入正极活性材料，同时利于活性离子从正极活性材料中脱嵌，减少分子筛对电池单体的循环过程的负面影响。本申请实施例的方案中，分子筛的一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，在电池单体的循环过程中，铯离子和/或铷离子可以在负极活性材料表面形成静电保护层，减少活性离子在负极活性材料表面还原沉积，减少或抑制锂枝晶或钠枝晶等枝晶的形成，从而可以提高电池单体的循环性能，提高电池单体的寿命。
在本申请一些实施方式中，硅铝酸盐包括，其中，M’为一价阳离子，M为二价阳离子；0≤m＜1，x＞0，y≥0。本申请实施方式的技术方案中，提供硅铝酸盐的化学式，分子筛易于人工合成。本申请实施例方式的技术方案中，通过控制x的数值以控制SiO2和Al2O3的分子比不同，以得到不同孔径的分子筛。通过控制y的大小，可以控制硅铝酸盐的结晶水的含量。本申请实施方式中的电池单体后期在化成或循环过程，硅铝酸盐的组成元素的原子个数比中，Si元素原子个数比可以大于1、或小于1且大于0，Al元素原子个数比可以大于2、或小于2且大于0。
在本申请一些实施方式中，一价阳离子还包括钾离子和/或钠离子，二价阳离子包括钙离子和/或钡离子。本申请实施方式的技术方案中，一价阳离子还可以包括钾离子和/或钠离子，通过提供一价阳离子和二价阳离子所包含的具体离子，使得分子筛的吸附能力较强，选择性较强，耐高温性较好。
在本申请一些实施方式中，分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的孔径，使得本申请实施方式中的分子筛可以吸附水，不吸收电解液的溶剂。其中，分子筛的孔径可以是2.4埃、2.5埃、2.6埃、2.7埃、2.8埃、2.9埃、3埃、3.4埃、3.5埃、3.6埃、3.7埃、3.8埃、3.9埃、4埃等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，2.4-2.9埃，3-3.5埃，3.6-4埃等。
其中，分子筛的孔径为本领域的公知常识，具有本领域公知的含义，可以由本领域的方法和仪器测得。
在本申请一些实施方式中，分子筛的体积平均粒径Dv50在100 nm-2 μm范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的体积平均粒径Dv50，使得分子筛用于电池单体时，对电池单体的制作工艺影响较小或无影响。其中，分子筛的体积平均粒径Dv50可以是100 nm、200 nm、300 nm、400 nm、500 nm、600 nm、700 nm、800 nm、900 nm、1 μm、1.1 μm、1.2 μm、1.3 μm、1.4 μm、1.5 μm、1.6 μm、1.7 μm、1.8 μm、1.9 μm、2.0 μm等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，100 nm-900 nm，900 nm-1.6 μm，1.6 μm-2.0 μm等。
其中，分子筛的体积平均粒径Dv50为本领域的公知常识，具有本领域公知的含义，可以由本领域的方法和仪器测得。
在本申请一些实施方式中，分子筛的体积平均粒径Dv50在200 nm-1.2 μm范围内。本申请实施方式的技术方案中，分子筛的体积平均粒径Dv50在该范围内，使得分子筛用于电池单体时，对电池单体的制作工艺影响较小或无影响。其中，分子筛的体积平均粒径Dv50可以是200 nm、500 nm、800 nm、1 μm、1.1 μm、1.2 μm等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，200 nm-500 nm，500 nm-800 nm，800 nm-1.2 μm等。
在本申请一些实施方式中，分子筛的比表面积在300 m2/g-1200 m2/g范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的比表面积，使得分子筛的比表面积较大，有利于吸收电池单体内部的水份。其中，分子筛的比表面积可以是300 m2/g、500 m2/g、600 m2/g、800 m2/g、1000 m2/g、1100 m2/g、1200 m2/g等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，300 m2/g-600 m2/g，600 m2/g-1000 m2/g，1000 m2/g-1200 m2/g等。
其中，分子筛的比表面积为本领域的公知常识，具有本领域公知的含义，可以由本领域的方法和仪器测得。
在本申请一些实施方式中，分子筛的比表面积在500 m2/g-1000 m2/g范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的比表面积在该范围，使得分子筛的比表面积较大，有利于吸收电池单体内部的水份。其中，分子筛的比表面积可以是500 m2/g、600 m2/g、800 m2/g、900 m2/g、1000 m2/g等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，500m2/g-600 m2/g，600 m2/g-800 m2/g，800 m2/g-1000 m2/g等。
在本申请一些实施方式中，电池单体还包括负极极片和正极极片，负极极片包括负极膜层，正极极片包括正极膜层；其中，分子筛分散于负极膜层和/或正极膜层中。本申请实施方式的技术方案中，通过将分子筛分散在负极膜层和/或正极膜层中，有利于分子筛直接吸附负极极片和/或正极极片在循环过程中所产生的水，减少或避免循环过程所产生的水份到达电解液。
在本申请一些实施方式中，分子筛分散于负极膜层。本申请实施方式的技术方案中，分子筛分散在负极膜层中，可以直接吸收负极极片在循环过程中所产生的水，减少靠近于负极极片的电解液与水反应所形成的HF对负极膜层的影响。分子筛中的铯离子和/或铷离子到达负极活性材料表面的路径减小，更有利于铯离子和/或铷离子在负极极片的负极活性材料表面形成静电保护层，有效减少或抑制在负极极片上生成锂枝晶或钠枝晶，减少活性锂或活性钠等活性离子的损耗，提高电池单体的循环性能。
在本申请一些实施方式中，分散于负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比为(0.1-5):100。通过控制负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比，使得分子筛不影响负极膜层的制作，或对负极膜层的制作影响较小；对负极膜层的导电性影响较小。同时可以较好的吸收电池单体循环过程中负极膜层所产生的水，以及电池单体内部中的水。其中，负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比可以是0.1:100、0.2:100、0.3:100、0.4:100、0.5:100、0.6:100、0.7:100、0.8:100、0.9:100、1:100、1.1:100、1.2:100、1.3:100、1.4:100、1.5:100、1.8:100、2:100、2.1:100、2.5:100、2.7:100、3:100、3.3:100、3.5:100、4:100、4.5:100、4.6:100、4.7:100、4.8:100、4.9:100、5:100等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，(0.1-0.9):100，(0.9-3):100，(3-5):100等。
在本申请一些实施方式中，分散于负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比在(0.5-2):100范围内。通过控制正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比，使得分子筛不影响正极膜层的制作，或对正极膜层的制作影响较小；对正极膜层的导电性影响较小。同时可以较好的吸收电池单体循环过程中正极膜层所产生的水，以及电池单体内部中的水。其中，负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比可以是0.5:100、0.6:100、0.7:100、0.8:100、0.9:100、1:100、1.1:100、1.2:100、1.3:100、1.4:100、1.5:100、1.8:100、2:100等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，(0.5-1):100，(1-1.4):100，(1.4-2):100等。
在本申请一些实施方式中，分散于正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比为(0.1-5):100通过控制正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比，使得分子筛不影响正极膜层的制作，或对正极膜层的制作影响较小。对正极膜层的导电性影响较小。同时可以较好的吸收电池单体循环过程中电池单体内部中的水。其中，正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比可以是0.1:100、0.2:100、0.3:100、0.4:100、0.5:100、0.6:100、0.7:100、0.8:100、0.9:100、1:100、1.1:100、1.2:100、1.3:100、1.4:100、1.5:100、1.8:100、2:100、2.1:100、2.5:100、2.7:100、3:100、3.3:100、3.5:100、4:100、4.5:100、4.6:100、4.7:100、4.8:100、4.9:100、5:100等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，(0.1-0.9):100，(0.9-3):100，(3-5):100等。
在本申请一些实施方式中，分散于正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比在(0.5-2):100范围内。通过控制正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比，使得分子筛不影响正极膜层的制作，或对正极膜层的制作影响较小；对正极膜层的导电性影响较小。同时可以较好的吸收电池单体循环过程中正极膜层所产生的水，以及电池单体内部中的水。其中，负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比可以是0.5:100、0.6:100、0.7:100、0.8:100、0.9:100、1:100、1.1:100、1.2:100、1.3:100、1.4:100、1.5:100、1.8:100、2:100等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，(0.5-1):100，(1-1.4):100，(1.4-2):100等。
在本申请一些实施方式中，电池单体还包括隔离膜，隔离膜包括涂层，分子筛分散于涂层中。本申请实施方式的技术方案中，通过将分子筛分散在隔离膜的涂层中，可以减少分子筛对正极极片或负极极片的导电性的影响。易于吸收电池单体循环过程中电极液中的水份。
在本申请一些实施方式中，分散于涂层中的分子筛与涂层的质量比为(2-20):100。本申请实施方式的技术方案中，通过控制涂层中的分子筛与涂层的质量比，使得分子筛的设置不影响或较小的影响隔离膜的制作，且可以达到较好的吸收电池单体中的水份的作用。其中，分子筛与涂层的质量比可以是2:100、2.2:100、2.8:100、3:100、4:100、5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、10:100、11:100、12:100、13:100、14:100、15:100、16:100、17:100、18:100、19:100、20:100等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，(2-4):100，(4-11):100，(11-20):100等。
在本申请一些实施方式中，分散于涂层中的分子筛与涂层的质量比在(3-12):100范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制涂层中的分子筛与涂层的质量比，有利于较好的提高电池单体的循环性能。分子筛与涂层的质量比可以是3:100、4:100、5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、10:100、11:100、12:100、等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，(3-6):100，(6-9):100，(9-12):100等。
本申请的第二方面还提供一种分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子；分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。本申请实施方式的技术方案中，分子筛可以用于电池单体中，以吸附电池单体反应过程中所产生的水，减少水与电解液的反应生成氟化氢等气体的量，减少氟化氢等气体对电池单体中的固体电解质界面（SEI膜）的破坏，减少活性锂或活性钠等活性离子的损耗；本申请实施方式的技术方案的分子筛，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，铯离子和/或铷离子的离子半径大于锂离子或钠离子等活性离子的离子半径，使得铯离子和/或铷离子不易嵌入电池单体的正极活性材料中，即硅铝酸盐中的阳离子不易占据正极活性材料中的空位，便于活性离子嵌入正极活性材料，同时利于活性离子从正极活性材料中脱嵌，减少分子筛对电池单体的循环过程的负面影响。分子筛中的一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，铯离子和/或铷离子可以在负极活性材料表面形成静电保护层，减少活性离子在负极活性材料表面还原沉积，减少或抑制枝晶的形成，可以提高电池单体的循环性能。
本申请的第三方面还提供一种分子筛制备方法，包括将原始状态的分子筛加入铯盐或/和铷盐的溶液中，经过搅拌、过滤和烘干得到含有铯离子和/或铷离子的分子筛。本申请实施例方式的技术方案中，原始状态的分子筛指的是人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐或天然沸石，原始状态的分子筛中的一价金属阳离子为K+和/或Na+。即原始状态的分子筛中不含有铯离子或铷离子。本申请实施例中，通过将原始状态的分子筛与铯盐或/和铷盐反应，使得形成含有铯离子和/或铷离子的分子筛。
在本申请一些实施方式中，铯盐溶液的浓度为0.5 mol/L-1 mol/L。其中，铯盐溶液的浓度可以是0.5 mol/L、0.6 mol/L、0.7 mol/L、0.8 mol/L、0.9 mol/L、0.95 mol/L、1mol/L等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，0.5 mol/L-0.7 mol/L，0.7 mol/L-0.9 mol/L，0.9 mol/L-1 mol/L等。
在本申请一些实施方式中，铷盐溶液的浓度为0.5 mol/L-1 mol/L。其中，铷盐溶液的浓度可以是0.5 mol/L、0.6 mol/L、0.7 mol/L、0.8 mol/L、0.9 mol/L、0.95 mol/L、1mol/L等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，0.5 mol/L-0.7 mol/L，0.7 mol/L-0.9 mol/L，0.9 mol/L-1 mol/L等。
在本申请一些实施方式中，搅拌的时间为12 h-48 h。其中，搅拌时间可以是12 h、14 h、15 h、18 h、19 h、20 h、23 h、24 h、26 h、27 h、30 h、33 h、35 h、38 h、40 h、42 h、43h、44 h、46 h、48 h等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，12 h-24 h，24 h-35h，35 h-48 h等。
在本申请一些实施方式中，烘干的温度为150℃-250℃，烘干的时间为2h-4h。其中，烘干的温度可以为150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、235℃、240℃、250℃等数值，或是上述任意两个数值组成的范围，例如，150℃-190℃，190℃-230℃，230℃-250℃等。
在本申请一些实施方式中，铯盐包括硝酸铯、硫酸铯、碳酸铯、磷酸铯、卤化铯等，本申请并不限定铯盐的种类。
在本申请一些实施方式中，铷盐包括硝酸铷、硫酸铷、碳酸铷、磷酸铷、卤化铷等，本申请并不限定铷盐的种类。
本申请的第四方面还提供一种正极极片，正极极片包括正极膜层，正极膜层包括分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子；分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。本申请实施方式的技术方案中，通过将分子筛分散在正极膜层中，有利于分子筛直接吸附正极极片在循环过程中所产生的水，减少或避免循环过程所产生的水份到达电解液。减少氟化氢等气体对电池单体中的固体电解质界面（SEI膜）的破坏，减少活性锂或活性钠离等活性离子的损耗；本申请实施方式的技术方案中的正极极片中的分子筛包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，正极极片应用于电池单体时，在电池单体在循环过程中，铯离子和/或铷离子的离子半径大于锂离子、钠离子等活性离子的离子半径，使得铯离子和/或铷离子不易嵌入正极活性材料中，即硅铝酸盐中的阳离子不易占据正极活性材料中的空位，便于活性离子嵌入正极活性材料，同时利于活性离子从正极活性材料中脱嵌，减少分子筛对电池单体的循环过程的负面影响。
本申请的第五方面还提供一种负极极片，负极极片包括负极膜层，负极膜层包括分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。本申请实施方式的技术方案中，分子筛分散在负极膜层中，可以直接吸收负极极片在循环过程中所产生的水，减少靠近于负极极片的电解液与水反应所形成的HF对负极膜层的影响。分子筛中的铯离子和/或铷离子到达负极活性材料表面的路径减小，更有利于铯离子和/或铷离子在负极极片的负极活性材料表面形成静电保护层，有效减少或抑制在负极极片上生成枝晶，减少活性离子损耗，提高电池单体的循环性能。
本申请的第六方面还提供一种隔离膜，隔离膜包括涂层，涂层中包括分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子；分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。本申请实施方式的技术方案中，隔离膜的涂层中包括分子筛，可以减少分子筛对正极极片或负极极片的导电性的影响。易于吸收电池单体循环过程中电极液中的水份。减少水与电解液反应生成氟化氢等气体的量，减少氟化氢等气体对电池单体中的固体电解质界面（SEI膜）的破坏，减少活性锂或活性钠离等活性离子的损耗；本申请实施方式的技术方案中的电池单体中的分子筛，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，隔离膜应用于电池单体时，在电池单体在循环过程中，铯离子和/或铷离子的离子半径大于锂离子、钠离子等活性离子的离子半径，使得铯离子和/或铷离子不易嵌入正极活性材料中，即硅铝酸盐中的阳离子不易占据正极活性材料中的空位，便于活性离子嵌入正极活性材料，同时利于活性离子从正极活性材料中脱嵌，减少分子筛对电池单体的循环过程的负面影响。本申请实施例的方案中，分子筛的一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，在电池单体的循环过程中，铯离子和/或铷离子可以在负极活性材料表面形成静电保护层，减少活性离子在负极活性材料表面还原沉积，减少或抑制锂枝晶或钠枝晶等枝晶的形成，从而可以提高电池单体的循环性能，提高电池单体的寿命。
本申请的第七方面还提供一种电池，包括上述的电池单体和/或上述的正极极片，和/或上述的负极极片，和/或上述的隔离膜。由于本申请的电池包括本申请第一方面提供的电池单体，和/或第四方面提供的正极极片，和/或第五方面提供的负极极片，和/或第六方面提供的隔离膜，因而至少具有与电池单体，和/或上述的正极极片，和/或上述的负极极片，上述的隔离膜相同的优势。
本申请的第八方面还提供一种用电设备，包括上述的电池单体和/或上述的电池。由于本申请的电池包括本申请第一方面提供的电池单体和/或第七方面提供的电池，因而至少具有与电池单体和/或电池相同的优势。
另外，以下适当参照附图对本申请的电池单体、电池和用电设备进行说明。
本申请实施方式中，电池单体是指组成电池的最小单元，电池单体包括正极极片、负极极片、电解质和隔离膜，隔离膜设置在正极片和负极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。在电池充放电过程中，活性离子Li+在正极片和负极片之间往返嵌入和脱出，电解质在正极片和负极片之间起到传导离子的作用。
正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层，正极膜层包括本申请上述实施方式的正极活性材料。
作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
在一些实施方式中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料（铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯（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）、聚乙烯（PE）等的基材）上而形成。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括粘结剂。作为示例，粘结剂可以包括聚偏二氟乙烯（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-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括导电剂。作为示例，导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极片：将上述用于制备正极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂（例如N-甲基吡咯烷酮）中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极片。
负极片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，负极膜层包括上述实施方式的负极活性材料。
作为示例，负极集流体具有在其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相对的两个表面中的任意一者或两者上。
在一些实施方式中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料（铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等）形成在高分子材料基材（如聚丙烯（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）、聚乙烯（PE）等的基材）上而形成。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括粘结剂。粘结剂可选自丁苯橡胶（SBR）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、聚甲基丙烯酸（PMAA）及羧甲基壳聚糖（CMCS）中的至少一种。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂（如羧甲基纤维素钠（CMC-Na）等。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极片：将上述用于制备负极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂（例如去离子水）中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极片。
电解液在正极片和负极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解液的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。
在一些实施方式中，电解液包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。
在一些实施方式中，电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以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、改善电池高温或低温性能的添加剂等。
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隔离膜。
在一些实施方式中，隔离膜包括基膜以及设置在基膜上的涂层，涂层包括填料和粘结剂，填料包括氧化铝、勃姆石、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或多种。粘结剂包括聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、环氧树脂中的一种或多种。
在本申请任意实施方式中，涂层还包括分散剂、润湿剂、增稠剂中的一种或多种。分散剂、润湿剂、增稠剂的添加能够提高涂层浆料的均匀性，使涂层浆料中固相成分更好的分散在液相成分中，进而调控涂层浆料的固含量、流动性等；以在涂布时使得涂布的更均匀，减少漏涂、针孔等缺陷的发生。
在本申请任意实施方式中，分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或多种。这些分散剂的选择，能够促进显色剂和填料的均匀分散，以使所得涂层更均匀。
在本申请任意实施方式中，增稠剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。这些增稠剂的选择，能够提高涂层浆料的固含量，合理调控浆料的流动性，以更利于涂布。
在本申请任意实施方式中，润湿剂包括硅氧烷、甘油、N-甲基吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、全氟磺酸盐中的一种或多种。这些润湿剂的选择，更容易作用于填料和显色剂，降低其表面张力或界面张力，以使其更易被液相浸湿，进而利于分散。
在本申请任意实施方式中，基膜为一层，涂层分别位于基膜的一侧/两侧。通过设置涂层，能够使隔离膜具有较好的耐热性以及机械强度。
在一些实施方式中，正极片、负极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电芯组件。
在一些实施方式中，如图1所示，电池单体10可包括外包装。该外包装可用于封装上述电芯组件11及电解液。外包装包括有端盖12、壳体13以及其他的功能性部件。
端盖12是指盖合于壳体13的开口处以将电池单体10的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖12的形状可以与壳体13的形状相适应以配合壳体13。可选地，端盖12可以由具有一定硬度和强度的材质（如铝合金）制成，这样，端盖12在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体10能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖12上可以设置有如电极端子12a等的功能性部件。电极端子12a可以用于与电芯组件11电连接，以用于输出或输入电池单体10的电能。在一些实施例中，端盖12上还可以设置有用于在电池单体10的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖12的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，在端盖12的内侧还可以设置有绝缘件（图未示），绝缘件可以用于隔离壳体13内的电连接部件与端盖12，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。
壳体13是用于配合端盖12以形成电池单体10的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电芯组件11、电解液以及其他部件。壳体13和端盖12可以是独立的部件，可以于壳体13上设置开口，通过在开口处使端盖12盖合开口以形成电池单体10的内部环境。不限地，也可以使端盖12和壳体13一体化，具体地，端盖12和壳体13可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体13的内部时，再使端盖12盖合壳体13。壳体13可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体13的形状可以根据电芯组件11的具体形状和尺寸大小来确定。壳体13的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。
壳体13内可以包含一个或更多个电芯组件11。正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳11a。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳11a连接电极端子以形成电流回路。
请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的分解结构示意图。电池100包括箱体20和电池单体10，电池单体10容纳于箱体20内。其中，箱体20用于为电池单体10提供容纳空间，箱体20可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体20可以包括第一部分21和第二部分22，第一部分21与第二部分22相互盖合，第一部分21和第二部分22共同限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。第二部分22可以为一端开口的空心结构，第一部分21可以为板状结构，第一部分21盖合于第二部分22的开口侧，以使第一部分21与第二部分22共同限定出容纳空间；第一部分21和第二部分22也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分21的开口侧盖合于第二部分22的开口侧。当然，第一部分21和第二部分22形成的箱体20可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
在电池100中，电池单体10可以是多个，多个电池单体10之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。多个电池单体10之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体10构成的整体容纳于箱体20内；当然，电池100也可以是多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体20内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体10之间的电连接。
本申请实施方式中的电池100中的包括锂离子电池作为电池单体10，在其他实施例方式中，电池100中还可以进一步包括锂硫电池、钠离子电池和镁离子电池中的任意一种或几种，但不局限于此。电池单体10可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
在一些实施方式中，电池可以组装成电池模块，电池模块所含电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。
另外，本申请还提供一种用电设备，用电设备包括本申请提供的电池单体和/或电池中的至少一种。电池单体或电池包可以用作用电设备的电源，也可以用作用电设备的能量存储单元。用电设备可以包括移动设备（例如手机、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，但不限于此。
作为用电设备，可以根据其使用需求来选择电池单体和/或电池。
图3a和图3b所示，是作为一个示例的用电设备。该用电设备为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等车辆。具体提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中，电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
以下，说明本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
1.1）分子筛的制备。
将浓度为0.5mol/L的硝酸铯乙醇溶液，加入原始状态的分子筛后搅拌12h，过滤，再置于150℃烘箱中烘干2h，获得处理后的分子筛。分子筛的一价阳离子包括铯离子。本申请实施例中，分子筛的一价阳离子包括铯离子、钾离子和钠离子，不包括铷离子。在其它实施例中，分子筛的一价阳离子也可以仅为铯离子，不包括钾离子和钠离子。
1.2）负极制备。
将石墨、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、增稠剂羧甲基纤维素（CMC）、导电碳及1.1）分子筛的制备中获得的处理后的分子筛按96:1.5:1:0.5:1干混后，加入去离子水，调节固含量至50%，搅拌均匀后得到负极浆料，将负极浆料涂布干燥冷压分切制成负极极片。在其它实施例中，负极浆料的固含量可以为45%-55%。
1.3）正极极片的制备。
正极活性材料磷酸铁锂（LFP）、导电碳和粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF）按97:1.5:1.5的比例加入混合均匀后，添加溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP），调节固含量至75%，搅拌均匀后得到正极浆料，正极浆料经过涂布干燥冷压分切制成正极极片。在其它实施例中，正极浆料的固含量可以为75%-80%。
1.4）隔离膜。
使用聚乙烯隔离膜。
1.5）电解液。
将碳酸亚乙酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）按体积比3:7混合，然后将LiPF6均匀溶解在上述溶液中，并加入氟代碳酸乙烯酯（FEC），得到电解液。该电解液中，LiPF6的浓度为1mol/L，氟代碳酸乙烯酯的质量百分数为2%。
1.6）电池的制备。
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于阴阳极中间起到隔离的作用，并卷绕得到裸电芯。将裸电芯置于外包装中，注入配好的电解液并封装、注液、化成、排气等工序，得到电池。
2.1）体积平均粒径Dv50测试。
设备型号：马尔文2000（MasterSizer 2000）激光粒度仪，参考标准流程：GB/T19077-2016/ISO 13320:2009，具体测试流程：取待测样品适量（样品浓度保证8%-12%遮光度即可），加入20 ml去离子水，同时超声处理5 min（53KHz/120W），确保样品完全分散，之后按照GB/T19077-2016/ISO 13320:2009标准对样品进行测定。
2.2）分子筛孔径测试和比表面积测试。
在美国Micromeritics仪器公司生产的ASAP-2020型仪器上，首先将样品在真空条件下干燥4 h，然后在液氮环境通过N2物理吸脱附方法测得比表面积和孔径。
2.3）循环测试
步骤1，将电池在25℃条件下静置30 min，0.33 C放电至2.5 V，25℃条件下静置30min。
步骤2，电池在0.33 C恒流充电至3.65 V，恒压充电，截止电流0.05 C，25℃条件下静置30 min，0.33C放电至2.5V，25℃条件下静置30 min。重复步骤2循环1000次，记录电池循环1000次后的循容量保持率。
电池循环n次后的容量保持率CR(％)＝第n次循环的放电容量/第1次循环的放电容量× 100％。
实施例2-实施例10的相较于实施例1的不同之处在于调控分子筛的孔径、体积平均粒径DV50，比表面积、负极中分子筛与负极膜层的质量比等参数，其它与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例11
与实施例1的不同之处在于，1.1）分子筛的制备中，所加入的试剂为硝酸铷，获得处理后的分子筛，分子筛的主要一价阳离子包括铷离子。本申请实施例中，分子筛的一价阳离子包括铷离子、钾离子和钠离子，不包括铯离子。
实施例12-实施例15与实施例11的不同之处在于，调控分子筛的孔径、体积平均粒径DV50、比表面积等参数，其它与实施例11相同，在此不再赘述。
实施例16
与实施例1的不同之处在于，1.1）分子筛的制备中，所加入的试剂为硝酸铷和硝酸铯，获得处理后的分子筛，分子筛的主要一价阳离子包括铷离子和铯离子。本申请实施例中，分子筛的一价阳离子包括铯离子、铷离子、钾离子和钠离子。具体1.1）分子筛的制备包括以下步骤：
将浓度为0.5 mol/L的硝酸铯乙醇溶液、0.5 mol/L的硝酸铷乙醇溶液分别加入原始状态的分子筛后搅拌12 h，过滤，再置于150℃烘箱中烘干2 h，获得处理后的分子筛。
实施例17-实施例20与实施例16的不同之处在于，调控分子筛的孔径、体积平均粒径DV50、比表面积等参数，其它与实施例16相同，在此不再赘述。
实施例21
与实施例1的不同之处在于，1.2）负极制备中不加入1.1）分子筛的制备中获得的处理后的分子筛。将1.1）分子筛的制备中获得的处理后的分子筛加入至1.3）正极制备中。具体1.1）-1.3）包括如下内容:
1.1）分子筛的制备。
将浓度为0.5 mol/L的硝酸铯乙醇溶液，加入原始状态的分子筛后搅拌12 h，过滤，再置于150℃烘箱中烘干2 h，获得处理后的分子筛。分子筛的主要一价阳离子包括铯离子。本申请实施例中，分子筛的一价阳离子包括铯离子、钾离子和钠离子，不包括铷离子。在其它实施例中，分子筛的一价阳离子也可以仅为铯离子，不包括钾离子和钠离子。分子筛的体积平均粒径DV50为200 nm，比表面积为700 m2/g。
1.2）负极制备。
将石墨、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、增稠剂羧甲基纤维素（CMC）、导电碳按97:1.5:1:0.5干混后，加入去离子水，调节固含量至45%-55%，搅拌均匀后得到负极浆料，将负极浆料涂布干燥冷压分切制成负极极片。
1.3）正极极片的制备。
正极活性材料磷酸铁锂（LFP）、导电碳和粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF）、1.1）分子筛的制备中获得的处理后的分子筛按92:1.5:1.5:5的比例加入混合均匀后，添加溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP），调节固含量至70%-80%，搅拌均匀后得到正极浆料，正极浆料经过涂布干燥冷压分切制成正极极片。
其它与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例22-实施例25与实施例21的不同之处在于，调控分子筛与正极膜层的质量比、调控分子筛的主要一价阳离子等参数，其它与实施例21相同，在此不再赘述。
实施例26
与实施例1的不同之处在于，其中，1.2）负极制备中不加入1.1）分子筛的制备中获得的处理后的分子筛。1.1）分子筛的制备中获得的处理后的分子筛的体积平均粒径DV50为200 nm，比表面积为700 m2/g，分子筛的孔径为3埃。1.4）隔离膜的隔离膜不同。其中，1.4）隔离膜的制备，在基膜表面涂覆涂层浆料，其中涂层浆料采用无机陶瓷颗粒、聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、硅氧烷和1.1）分子筛的制备中获得的处理后的分子筛。分散于所述涂层中的分子筛与所述涂层的质量比为20:100。其它与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例27-实施例30与实施例26的不同之处在于，调控分子筛与隔离膜的涂层的质量比、调控分子筛的主要一价阳离子等参数，其它与实施例26相同，在此不再赘述。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，不包括1.1）分子筛的制备，1.2）负极制备中不加入分子筛。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，不包括1.1）分子筛的制备，1.2）负极制备中加入的分子筛为原始状体的分子筛，分子筛的一价阳离子包括钾离子和钠离子，不包括铯离子、铷离子。分子筛的体积平均粒径DV50为200 nm，比表面积为700 m2/g，分子筛的孔径为3埃。其它与对比例1相同。
对比例3
与对比例2的不同之处在于分子筛的孔径为4埃，其他与对比例2相同。
对比例4
与实施例21的不同之处在于，不包括1.1）分子筛的制备，1.3）正极制备中加入的分子筛为原始状体的分子筛，分子筛的一价阳离子包括钾离子和钠离子，不包括铯离子和铷离子。正极活性材料磷酸铁锂（LFP）、导电碳和粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF）、原始状态的分子筛按95:1.5:1.5:2的比例加入混合均匀。其它与实施例21相同。
对比例5
与实施例26的不同之处在于，不包括1.1）分子筛的制备，1.4）隔离膜的制备加入的分子筛为原始状体的分子筛，分子筛的一价阳离子包括钾离子和钠离子，不包括铯离子和铷离子。1.4）隔离膜的制备，在基膜表面涂覆涂层浆料，其中涂层浆料采用无机陶瓷颗粒、聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、硅氧烷和原始状体的分子筛。分散于所述涂层中的分子筛与所述涂层的质量比为10:100。其它与实施例26相同。
如表1所示，本申请的实施例1-实施例10中，在负极膜层中分散分子筛，该分子筛中的一价阳离子包括铯离子，不包括铷离子；电池单体循环1000周后，循环容量保持率达到89.8%-91.8%。实施例11-实施例15，在负极膜层中分散有分子筛，该分子筛中的一价阳离子包括铷离子，不包括铯离子；电池单体循环1000周后，循环容量保持率达到89.4%-91.4%。实施例16-实施例20，在负极膜层中分散有分子筛，该分子筛中的一价阳离子包括铷离子和铷离子；电池单体循环1000周后，循环容量保持率达到89.5%-91.1%。综上所述，实施例1-实施例20在负极膜层中分散有分子筛，分子筛中的一价阳离子包括铯离子、铷离子、铯离子和铷离子的情况下，电池单体循环1000周后，循环容量保持率达到89.4%-91.8%。相较于对比例1的电池单体中不加分子筛循环1000次轴容量保持率为84.3%的情况，相较于对比例2和对比例3中，在负极膜层中分散分子筛，分子筛中的一价阳离子为钾离子和钠离子，不含有铯离子、铷离子。对比例2和对比例3的循环容量保持率为86.1%-86.3%。相较于对比例1-对比例3，申请实施例1-实施例20的循环容量保持率得到提高。
实施例21-实施例25中，分子筛分散在正极膜层中，其中实施例20-实施例23中，分子筛中的一价阳离子包括铯离子，不包括铷离子；实施例24中分子筛中的一价阳离子包括铷离子，不包括铯离子，实施例25中分子筛中的一价阳离子包括铯离子和铷离子。实施例21-实施例25的电池单体循环1000周的循环容量保持率为88.3%-90.5%，相较于对比例1的84.3%和对比例4的85.6%，本申请实施例21-实施例25的循环性能均得到提高。
实施例26-实施例30中，分子筛分散在隔膜的涂层中，其中实施例26-实施例28中，分子筛中的一价阳离子包括铯离子，不包括铷离子；实施例29中分子筛中的一价阳离子包括铷离子，不包括铯离子；实施例30中分子筛中的一价阳离子包括铯离子和铷离子。实施例26-实施例28的电池单体循环1000周的循环容量保持率为88.5%-90.2%，相较于对比例1的84.3%和对比例5的85.7%，本申请实施例26-实施例30的循环性能均得到提高。
表1 实施例和对比例的性能参数
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注：一价阳离子表示分子筛中的一价阳离子。DV50表示分子筛的体积平均粒径DV50。第一质量比表示分子筛分散在负极膜层中，负极中分子筛与负极膜层的质量比。第二质量比表示分子筛分散在正极膜层中，正极中分子筛与负极膜层的质量比。第三质量比表示分子筛分散在隔膜的涂层中，隔膜中分子筛与涂层的质量比。
综上所述，本申请实施例1-实施例30的电池单体循环1000周的循环容量保持率相较于对比例1-对比例5均得到提高。说明本申请实施例的分子筛的一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，使得电池单体在循环过程中，铯离子和/或铷离子的离子半径大于锂离子的离子半径，使得铯离子和/或铷离子不易进入正极活性材料中，有利于锂离子的脱嵌，减少分子筛对电池单体的循环过程的负面影响。本申请实施例的方案中，分子筛的一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，在电池单体的循环过程中，铯离子和/或铷离子可以在负极活性材料表面形成静电保护层，减少锂离子在负极活性材料表面还原沉积，减少或抑制锂枝晶的形成，同时本申请实施例1-实施例30中的分子筛可以在吸附电池单体循环过程中所释放出的水，减少水与电解液反应生成氟化氢等气体的量，减少氟化氢等气体对电池单体中的固体电解质界面（SEI膜）的破坏，减少活性锂损耗，从而可以提高电池单体的循环性能。
本申请实施例1-实施例20的电池单体循环1000周后，循环容量保持率达到89.4%-91.8%，整体大于实施例21-实施例30的循环容量保持率。说明本申请实施例中，分子筛分散在负极膜层中，可以直接吸收负极极片在循环过程中所产生的水，减少靠近于负极极片的电解液与水反应所形成的HF对负极膜层的影响。分子筛中的铯离子和/或铷离子到达负极活性材料表面的路径减小，更有利于铯离子和/或铷离子在负极极片的负极活性材料表面形成静电保护层，有效减少或抑制在负极极片上生成锂枝晶，减少活性锂损耗，提高电池单体的循环性能。
本申请实施例以锂离子电池单体为例进行说明，也适用于钠离子电池单体。
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 (11)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：
分子筛，所述分子筛包括硅铝酸盐，所述硅铝酸盐包括，其中，M’为一价阳离子，M为二价阳离子；0≤m＜1，x＞0，y≥0，所述一价阳离子包括铯离子和/或铷离子；所述分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃；
负极极片，所述负极极片包括负极膜层；
正极极片，所述正极极片包括正极膜层；
隔离膜，所述隔离膜包括涂层；
其中，所述分子筛分散于所述负极膜层，分散于所述负极膜层中的所述分子筛与所述负极膜层的质量比为(0.1-5):100；和/或，所述分子筛分散于所述正极膜层中，所述正极膜层中的分子筛与所述正极膜层的质量比为(0.1-5):100；和/或，所述分子筛分散于所述涂层中。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述一价阳离子还包括钾离子和/或钠离子，所述二价阳离子包括钙离子和/或钡离子。
3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，
所述分子筛的体积平均粒径Dv50在100 nm-2 μm范围内。
4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述分子筛的比表面积在300 m2/g-1200 m2/g范围内。
5.根据权利要求1或3或4所述的电池单体，其特征在于，分散于所述涂层中的分子筛与所述涂层的质量比为(2-20):100。
6.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，电池单体包括锂离子电池单体或钠离子电池单体。
7.一种正极极片，其特征在于，正极极片包括正极膜层，所述正极膜层包括分子筛，所述分子筛包括硅铝酸盐，所述硅铝酸盐包括，其中，M’为一价阳离子，M为二价阳离子；0≤m＜1，x＞0，y≥0，所述一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，所述分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃，所述正极膜层中的分子筛与所述正极膜层的质量比为(0.1-5):100。
8.一种负极极片，其特征在于，负极极片包括负极膜层，所述负极膜层包括分子筛，所述分子筛包括硅铝酸盐，所述硅铝酸盐包括，其中，M’为一价阳离子，M为二价阳离子；0≤m＜1，x＞0，y≥0，所述一价阳离子包括铯离子和/或铷离子；所述分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃，分散于所述负极膜层中的所述分子筛与所述负极膜层的质量比为(0.1-5):100。
9.一种隔离膜，其特征在于，所述隔离膜包括涂层，所述涂层包括分子筛，所述分子筛包括硅铝酸盐，所述硅铝酸盐包括，其中，M’为一价阳离子，M为二价阳离子；0≤m＜1，x＞0，y≥0，所述一价阳离子包括铯离子和/或铷离子；所述分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的电池单体，和/或权利要求7所述的正极极片，和/或权利要求8所述的负极极片，和/或权利要求9所述的隔离膜。
11.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的电池单体和/或权利要求10所述的电池。
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