CN116960273B - 正极极片及其制备方法、电池和用电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种正极极片及其制备方法、电池和用电装置。本申请的正极极片包括集流体和层叠设于集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层，正极涂层包括活性材料层与界面共混层，界面共混层位于活性材料层与补阳离子层之间，界面共混层包括互混的活性材料层的材料与补阳离子层的材料。在化成或循环过程中补阳离子层可以补充损失的阳离子，从而提高电池的循环性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种正极极片及其制备方法、电池和用电装置。
背景技术
二次电池因其具有能量密度大，输出电压高，安全性好，以及无污染、无记忆效应等优点，已被广泛应用于各类消费类电子产品和电动车辆中。
随着二次电池的应用范围越来越广泛，客户对二次电池的使用需求也日益增多。如何使二次电池具有较好的电化学性能，仍是当前二次电池开发的难点。
由于在首次充放电化成过程中负极表面固体电解质膜(SEI膜)的形成等一些不可逆反应，正极材料会出现离子损失的现象，这会导致离子电池能量密度的降低。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种正极极片，旨在改善二次电池的性能。
为实现上述目的，本发明提出的一种正极极片，所述正极极片包括集流体和层叠设于所述集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层，所述正极涂层包括活性材料层与界面共混层，所述界面共混层位于所述活性材料层与所述补阳离子层之间，所述界面共混层包括互混的所述活性材料层的材料与所述补阳离子层的材料。
本申请将补阳离子层和正极涂层位于集流体，在化成或循环过程中补阳离子层可以补充损失的阳离子，从而提高电池的循环性能。且正极涂层包括活性材料层与界面共混层，界面共混层位于活性材料层与补阳离子层之间，该界面共混层可以提高正极涂层与补阳离子层之间的粘结性，同时，该界面共混层还可以降低正极涂层中粘结剂上浮的风险，降低正极涂层开裂的问题，改善正极涂层与集流体之间的粘结性，降低电池极化的风险，减轻电池循环性能下降的问题。
例如，一实施例中，可以采用将正极涂层与补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于集流体的同一侧，使得在正极涂层朝向补阳离子层的一侧形成界面共混层，也即，正极涂层包括活性材料层与界面共混层，界面共混层位于活性材料层与补阳离子层之间，该界面共混层可以提高正极涂层与补阳离子层之间的粘结性。
可以理解的是，双层涂布工艺比起其他制备方法区别在于双层涂布时两层浆料（正极涂层浆料与补阳离子层浆料）都是湿的，相比其他制备方法它们在界面处会有互混，也即，在活性材料层与补阳离子层之间形成有界面共混层，如此，使得形成的界面共混层包括互混的活性材料层的材料与补阳离子层的材料；界面共混层可以通过观察正极极片的截面处得到，具体地，一实施例中，取正极极片样品，将正极极片用刀具切割，暴露出正极极片的截面，观察活性材料层与补阳离子层之间的界面，界面处出现界面共混层，该界面共混层中包括互混的活性材料层的材料与补阳离子层的材料，从形貌上看，例如，在扫描电镜下观察到界面共混层的形貌不同于活性材料层的截面形貌，也不同于补阳离子层的形貌，该界面共混层中包括互混的活性材料层的材料与补阳离子层的材料。
双层涂布工艺，是指将正极涂层的浆料与补阳离子层浆料通过双层挤压涂布机同步涂布在集流体上，形成上下层的涂层结构。
例如，双层挤压涂布机包括支撑辊，支撑辊上设有集流体，支撑辊用以带动集流体转动，使得在涂布过程中集流体上均匀涂布浆料层；双层挤压涂布机还包括两个不同的通道，两个不同的通道中分别用以装载不同的浆料，两个不同的通道分别设有两个不同的喷嘴，两喷嘴朝向集流体的不同位置，在同步涂布的过程中，一通道中的浆料通过其喷嘴涂布在集流体上，形成第一层浆料层，随着支撑辊的转动，该第一层浆料层转动至另一通道浆料的喷嘴位置，另一通道中的浆料通过其喷嘴将浆料涂布至该第一层浆料层表面，随着支撑辊的不断转动，一通道中的浆料不断涂布至集流体上，另一通道的浆料不断涂布至第一浆料层上，在集流体上形成层叠设置的双层浆料层；如此实现同步涂布，采用上述方法，在涂布第一层浆料层的过程中同步进行使另一层浆料涂布在该第一层浆料表面，无须采用传统的在实现第一层浆料涂布并干燥后，再进行一次涂布并再次干燥的步骤。
采用双层涂布工艺在涂覆正极涂层的过程中同步实现补阳离子层的涂覆，无需增加额外工序，工艺简单适合大规模量产。
可选地，所述正极涂层设于所述集流体的至少一侧，所述补阳离子层设于所述正极涂层背离所述集流体的一侧；
和/或，所述界面共混层的厚度为5μm至20μm；
和/或，所述正极涂层与所述补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于所述集流体的同一侧，使得在所述正极涂层朝向所述补阳离子层的一侧形成所述界面共混层。
可以理解的是，本申请并不限定正极涂层与补阳离子层在集流体的设置位置，例如，正极涂层可以设置在集流体与补阳离子层之间，或者，补阳离子层可以设置在集流体与正极涂层之间。
考虑到将补阳离子层设置于正极涂层的表面可以减少循环前期电解液与正极活性材料反应，提高正极活性材料的稳定性。为此，优选的方案是，将正极涂层设于集流体的至少一侧，补阳离子层设于正极涂层背离集流体的一侧，使得补阳离子层设于正极涂层的表面。
还可以理解的是，界面共混层的厚度包括但不限于5μm至20μm。界面共混层的厚度在上述范围可以改善正极涂层与补阳离子层之间的粘结性。
还可以理解的是，正极涂层与补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于集流体的同一侧，使得在正极涂层朝向补阳离子层的一侧形成界面共混层。
可选地，所述补阳离子层包括补钠化合物，所述补钠化合物包括非金属的钠盐和/或金属氧化物的钠盐。
本申请中的正极极片可以用于锂电池，也可以用于钠电池，例如，用于锂电池时，补阳离子层中包括补锂化合物，用于钠电池时，补阳离子层中包括补钠化合物。
当补阳离子层中包括补钠化合物时，补钠化合物包括但不限于非金属的钠盐和/或金属氧化物的钠盐。
可选地，所述非金属的钠盐包括NaN3、Na3N、Na2N4O2、Na2O、Na2O2、NaF、Na2S、Na3P、Na2SiO3、Na2C6O6、Na2C2O2N2、Na2C2O4、Na2CO3中的至少一种；
和/或，所述金属氧化物的钠盐包括Na5FeO4、Na5Fe5O8、Na6CoO4、Na2NiO2、NaCrO2中的至少一种。
非金属的钠盐包括但不限于NaN3、Na3N、Na2N4O2、Na2O、Na2O2、NaF、Na2S、Na3P、Na2SiO3、Na2C6O6、Na2C2O2N2、Na2C2O4、Na2CO3中的至少一种。金属氧化物的钠盐包括但不限于Na5FeO4、Na5Fe5O8、Na6CoO4、Na2NiO2、NaCrO2中的至少一种。
可以理解的是，这些补钠化合物可以溶解于电解液中释放出钠离子，也可以在化成或充电过程中分解补充钠离子，例如这些补钠化合物的分解电位大于3.2V，也即，可以在化成或循环过程中采用大于3.2V的电压条件使补钠化合物分解用于钠离子的补充，例如采用的化成或循环的电压范围值为3.3V至4.3V。
可选地，定义所述正极涂层的厚度为D，则所述补阳离子层的厚度为5%D至20%D。
可选地，所述补阳离子层的厚度为10%D至15%D。
考虑到电芯卷绕后会形成一定厚度，电池壳也具有一定尺寸，为了均衡正极极片的厚度，以方便电芯装壳，以及方便电芯在电池壳内具有合适的膨胀空间，以及减轻电池质量密度的降低的问题，定义正极涂层的厚度为D，则补阳离子层的厚度为5%D至20%D，优选地，10%D至15%D。并且将补阳离子层的厚度占正极涂层厚度的范围值设置在上述范围，还可以减轻因补钠层过厚影响到正极涂层中钠离子的脱嵌问题。
可选地，所述补阳离子层的厚度为10μm至40μm。
可选地，所述补阳离子层的厚度为15μm至30μm。
为了改善补阳离子层中的补阳离子化合物有效补充损失的阳离子，补阳离子层的厚度为10μm至40μm，优选地15μm至30μm。另外，当补阳离子层设于正极涂层的表面时，为了方便正极涂层中离子的脱出，补阳离子层的厚度为10μm至40μm，优选地15μm至30μm。
可选地，所述集流体的至少一侧包括至少两层相邻的结构，所述两层相邻的结构中，一层结构设于所述集流体，另一层结构设于所述一层结构背离所述集流体的一侧，所述一层结构的孔隙率小于所述另一层结构的孔隙率；
所述一层结构包括所述正极涂层与所述补阳离子层中的其中之一，所述另一层结构包括所述正极涂层与所述补阳离子层中的其中之另一。
正极极片包括集流体，设于集流体的相邻的一层结构与另一层结构。一层结构设于集流体与另一层结构之间，另一层结构相比一层结构更靠近电解液。
可以理解的是，一层结构相比另一层结构有更少的机会接触电解液，为了提高一层结构接触电解液的概率，以方便一层结构中的离子迁移至电解液中，设置一层结构的孔隙率小于另一层结构的孔隙率，也即，使接触电解液的另一层结构的孔隙率大于一层结构的孔隙率，有助于电解液通过另一层结构浸润至一层结构。
可以理解的是，一层结构包括正极涂层与补阳离子层中的其中之一，另一层结构包括正极涂层与补阳离子层中的其中之另一。也即，可以将正极涂层设于集流体与补阳离子层之间，补阳离子层的孔隙率大于正极涂层的孔隙率，或者，补阳离子层设于集流体与正极涂层之间，正极涂层的孔隙率大于补阳离子层的孔隙率。
还可以理解的是，在补阳离子层中的补钠化合物实现钠离子的补充过程中，会逐渐在补阳离子层中留下空隙，如此，使得补阳离子层具有一定的可压缩性，在电芯膨胀的过程中该可压缩性的补阳离子层可以为电芯的膨胀提供更多的空间，有利于提高电池的循环性能。
可选地，定义所述一层结构的孔隙率为P1，所述另一层结构的孔隙率为P2，则满足关系：4%≤P2-P1≤10%。
孔隙率计算公式是P=[V/V0]*100%。V0是材料在自然状态下的体积，V是材料中所有空隙的体积。
可以理解的是，孔隙率指的是正极涂层或补阳离子层干燥冷压后的孔隙率。
为了方便集流体的至少一侧的至少两层相邻的结构均有效浸润电解液，以提高离子的传输效率，定义两层相邻的结构中，一层结构的孔隙率为P1，另一层结构的孔隙率为P2，则满足关系：4%≤P2-P1≤10%。
可选地，所述补阳离子层的补钠化合物的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为70%至90％。
可选地，所述补阳离子层的补钠化合物的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为75%至90%。
为了有足够的补钠化合物在化成阶段以及循环阶段实现钠离子的补充，补阳离子层的补钠化合物的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为70%至90％，优选地，75%至90%。另外，考虑到在补钠化合物实现钠离子的补充过程中，会不断在补阳离子层中留下空隙，补钠化合物的质量百分数在上述范围，可以提高循环过程中补阳离子层浸润电解液的性能，从而改善整个正极极片对电解液的浸润性，有助于离子的迁移。
可选地，所述补钠化合物的Dv50范围值为50nm至2μm。
可选地，所述补钠化合物的Dv50范围值为200nm至1μm。
为了减轻补钠化合物易团聚，引起的补阳离子层中补钠化合物分布不均匀的问题，以及方便得到合适厚度的补阳离子层，补钠化合物的Dv50范围值为50nm至2μm，优选地，200nm至1μm。另外，补钠化合物的Dv50在上述范围，还可以改善补钠化合物构成的浆料的稳定性。
可选地，所述补阳离子层还包括导电剂和/或粘结剂；
和/或，所述补阳离子层中导电剂的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为5%至15%；
和/或，所述补阳离子层中粘结剂的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为2%至15%。
可选地，所述补阳离子层中导电剂的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为7%至10%；
和/或，所述补阳离子层中粘结剂的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为3%至10%。
可以理解的是，导电剂可以提供电子移动的通道，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电池的接触电阻，加速电子的移动速率，特别是当补阳离子层设于集流体与正极涂层之间时，补阳离子层中的导电剂可以加速电子的移动速率。
导电剂的质量占补阳离子层的质量的质量百分数在上述范围，可以改善电池的循环性能。
补阳离子层还包括粘结剂，粘结剂可以使补阳离子层有效粘接在集流体或正极涂层上。
粘结剂的质量占补阳离子层的质量的质量百分数在上述范围，可以使补阳离子层形成稳定的层状结构，以及使补阳离子层有效粘接在集流体或正极涂层上。
可选地，所述补阳离子层还包括导电剂，所述导电剂包括导电炭、碳纳米管、石墨烯、科琴黑、乙炔黑中的至少一种；
和/或，所述补阳离子层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丙烯酸、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、羧基丁苯乳胶或聚乙烯醇中的至少一种。
补阳离子层还包括导电剂，所述导电剂包括但不限于导电炭、碳纳米管、石墨烯、科琴黑、乙炔黑中的至少一种。
补阳离子层还包括粘结剂，所述粘结剂包括但不限于聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丙烯酸、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、羧基丁苯乳胶或聚乙烯醇中的至少一种。
可选地，所述正极涂层包括正极活性材料，定义所述正极活性材料的质量为M，所述补阳离子层的补钠化合物的质量为3%M至15%M。
可选地，所述补阳离子层的补钠化合物的质量为5%M至10%M。
补阳离子层的补钠化合物的质量在上述范围，可以实现有效的补钠作用。
可以理解的是，本申请的方案相比直接在正极涂层中掺混补钠化合物，本申请将补阳离子层设于正极涂层的表面，补阳离子层与电解液浸润的效果更好，补钠效果更好，此时补阳离子层中的补钠化合物可以充分实现补钠的作用，补钠利用率得到提高。
可选地，定义所述正极涂层中的粘结剂的质量占所述正极涂层的质量的质量百分数W1，所述补阳离子层中的粘结剂的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数W2，满足关系：0≤W2-W1≤10%，或者，0≤W1-W2≤10%；
和/或，所述正极涂层中的粘结剂的种类与所述补阳离子层中的粘结剂的种类相同；
和/或，所述正极涂层中的导电剂的种类与所述补阳离子层中的导电剂的种类相同。
考虑到正极涂层与补阳离子层为两层不同的结构，为了减轻该两层结构出现分层的现象，定义正极涂层中的粘结剂的质量占正极涂层的质量的质量百分数W1，补阳离子层中的粘结剂的质量占补阳离子层的质量的质量百分数W2，满足关系：0≤W2-W1≤10%，或者，0≤W1-W2≤10%；如此，通过两层结构中的粘结剂设置在上述范围，提高两层结构的有效粘结。
或者，设置正极涂层中的粘结剂的种类与补阳离子层中的粘结剂的种类相同，提高两层结构的有效粘结。
或者，正极涂层中的导电剂的种类与补阳离子层中的导电剂的种类相同，以帮助提高两层结构的有效粘结。
可选地，本申请还提供一种正极极片的制备方法，包括：
制备补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料；
将所述补阳离子层的浆料与所述正极涂层的浆料涂布于集流体，干燥得到正极极片，所述正极极片包括所述集流体和层叠设于所述集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层。
可以理解的是，在制备正极极片的过程中，将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料涂布于集流体的过程中，可以将制备的补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料依次涂布至集流体，例如，先将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料的其中之一涂布于集流体，烘干后，再将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料的其中之另一涂布于集流体，烘干，得到正极极片包括集流体和层叠设于集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层。
当然，也可以采用同步涂布的方式，也即将正极涂层与补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于所述集流体的同一侧。
可选地，在将所述补阳离子层的浆料与所述正极涂层的浆料涂布于集流体的步骤中，包括：
将所述补阳离子层的浆料与所述正极涂层的浆料通过双层挤压涂布机的不同通道同步涂布于集流体，干燥得到正极极片，所述正极极片包括集流体和层叠设于所述集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层。
也即，采用双层涂布工艺在涂覆正极涂层的过程中同步实现补阳离子层的涂覆，具体地，将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料通过双层挤压涂布机的不同通道同步涂布于集流体，干燥得到正极极片，无需增加额外工序，工艺简单适合大规模量产。
可选地，在制备补阳离子层的浆料的步骤中，包括：
将补钠化合物、导电剂、粘结剂放入搅拌机，加入溶剂搅拌，搅拌转速为400r/min至800r/min，搅拌时间为0.5h至1h。
在制备补阳离子层的浆料的过程中，添加导电剂、粘结剂，以改善补阳离子层在集流体或正极涂层上的粘结性，以及改善补阳离子层的导离子性或导电性。
可选地，在将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料通过双层挤压涂布机的不同通道同步涂布于集流体，干燥得到正极极片的步骤中，所述补阳离子层的浆料与所述正极涂层的浆料的质量比范围值为5%至20%。
将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料的质量比设置在上述范围，以得到合适厚度的补阳离子层与正极涂层。
本申请还提供一种电池，所述电池包括如所述的正极极片；或者，所述电池包括如所述的正极极片的制备方法制得的正极极片。
本申请还提供一种用电装置，所述用电装置包括如所述的电池。
本申请的正极极片，正极极片包括集流体和层叠设于集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层，在化成或循环过程中补阳离子层中的阳离子可以补充损失的离子，从而提高电池的循环性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本申请实施例的一种正极极片的结构示意图；
图2为本申请实施例的一种正极极片的结构示意图；
图3为本申请实施例的一种正极极片的制备过程示意图；
图4是本申请一实施方式的电池单体的示意图；
图5是图4所示的本申请一实施方式的电池单体的分解图；
图6是本申请一实施方式的电池模块的示意图；
图7是本申请一实施方式的电池包的示意图；
图8是图7所示的本申请一实施方式的电池包的分解图；
图9是本申请一实施方式的电池单体用作电源的用电装置的示意图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的正极极片及其制备方法、电池和用电装置。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，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。
二次电池因其具有能量密度大，输出电压高，安全性好，以及无污染、无记忆效应等优点，已被广泛应用于各类消费类电子产品和电动车辆中。
随着二次电池的应用范围越来越广泛，客户对二次电池的使用需求也日益增多。如何使二次电池具有较好的电化学性能，仍是当前二次电池开发的难点。
由于在首次充放电化成过程中负极表面固体电解质膜(SEI膜)的形成等一些不可逆反应，正极材料会出现离子损失的现象，这会导致离子电池能量密度的降低。
为了解决上述技术问题，本申请提供一种正极极片，旨在改善二次电池的性能。
一种正极极片，正极极片包括集流体和层叠设于集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层，正极涂层包括活性材料层与界面共混层，界面共混层位于活性材料层与补阳离子层之间，界面共混层包括互混的活性材料层的材料与补阳离子层的材料。
层叠设于集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层，如图1所示，正极极片100集流体10的同一侧设有至少两层结构，至少一层结构20位于至少另一层结构30的下方的设置方式为层叠设置。
如图2所示，正极涂层20a包括活性材料层21a与界面共混层22a，界面共混层22a设于活性材料层21a与补阳离子层30a之间。
集流体，是指汇集电流的结构或零件，例如，在锂离子电池上主要指的是金属箔，如铜箔、铝箔。集流体作为基材用于附着正极或负极活性物质，起到将活性材料产生的电流汇集，对外进行大电流输出的作用。一般铝箔作为正极集流体，铜箔作为负极集流体。
界面共混层，是指活性材料层与补阳离子层之间形成不同于活性材料层与补阳离子层的结构，该结构中的材料同时包括互混的活性材料层中的材料与补阳离子层中的材料。
本申请将补阳离子层和正极涂层层叠设于集流体的同一侧，在化成或循环过程中补阳离子层可以补充损失的阳离子，从而提高电池的循环性能，且正极涂层包括活性材料层与界面共混层，界面共混层位于活性材料层与补阳离子层之间，该界面共混层可以提高正极涂层与补阳离子层之间的粘结性，同时，该界面共混层还可以降低正极涂层中粘结剂上浮的风险，降低正极涂层开裂的问题，改善正极涂层与集流体之间的粘结性，降低电池极化的风险，减轻电池循环性能下降的问题。
例如，一实施例中，可以采用将正极涂层与补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于集流体的同一侧，使得在正极涂层朝向补阳离子层的一侧形成界面共混层，也即，正极涂层包括活性材料层与界面共混层，界面共混层位于活性材料层与补阳离子层之间，该界面共混层可以提高正极涂层与补阳离子层之间的粘结性。
可以理解的是，集流体包括两侧，可以在第一侧层叠设有正极涂层与补阳离子层；也可以在第二侧层叠设有正极涂层与补阳离子层；还可以分别在两侧同时设置正极涂层与补阳离子层。且上述正极涂层与补阳离子层在集流体的设置顺序不作限定，例如，正极涂层可以设置在集流体与补阳离子层之间，或者，补阳离子层可以设置在集流体与正极涂层之间。
可以理解的是，双层涂布工艺比起其他制备方法区别在于双层涂布时两层浆料（正极涂层浆料与补阳离子层浆料）都是湿的，相比其他制备方法它们在界面处会有互混，也即，在活性材料层与补阳离子层之间形成有界面共混层，如此，使得形成的界面共混层包括互混的活性材料层的材料与补阳离子层的材料；界面共混层可以通过观察正极极片的截面处得到，具体地，一实施例中，取正极极片样品，将正极极片用刀具切割，暴露出正极极片的截面，观察活性材料层与补阳离子层之间的界面，界面处出现界面共混层，该界面共混层中包括互混的正极活性层的材料与补阳离子层的材料，从形貌上看，例如，在扫描电镜下观察到界面共混层的形貌不同于活性材料层的截面形貌，也不同于补阳离子层的形貌，该界面共混层中包括互混的正极活性层的材料与补阳离子层的材料。
也即，在一实施例中，正极涂层与补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于集流体的同一侧。
双层涂布工艺，是指将正极涂层的浆料与补阳离子层浆料通过双层挤压涂布机同步涂布在集流体上，形成上下层的涂层结构。
例如，如图3所示，双层挤压涂布机包括支撑辊40，支撑辊40上设有集流体10，支撑辊40用以带动集流体10转动，使得在涂布过程中集流体10上均匀涂布浆料层；双层挤压涂布机还包括两个不同的通道，两个不同的通道中分别用以装载不同的浆料，两个不同的通道分别设有两个不同的喷嘴，两喷嘴朝向集流体的不同位置，在同步涂布的过程中，一通道80中的浆料通过其喷嘴涂布在集流体上，形成第一层浆料层60，随着支撑辊的转动，该第一层浆料层60转动至另一通道90浆料的喷嘴位置，另一通道90中的浆料通过其喷嘴将浆料涂布至该第一层浆料层60表面，随着支撑辊40的不断转动，一通道80中的浆料不断涂布至集流体10上，另一通道90的浆料不断涂布至第一浆料层上，形成第二层浆料层70，在集流体上形成层叠设置的双层浆料层；如此实现同步涂布，采用上述方法，在涂布第一层浆料层的过程中同步进行使另一层浆料涂布在该第一层浆料表面，无须采用传统的在实现第一层浆料涂布并干燥后，再进行一次涂布并再次干燥的步骤。
采用双层涂布工艺在涂覆正极涂层的过程中同步实现补阳离子层的涂覆，无需增加额外工序，工艺简单适合大规模量产。
在一实施例中，正极涂层设于集流体的至少一侧，补阳离子层设于正极涂层背离集流体的一侧；和/或，界面共混层的厚度为5μm至20μm；和/或，正极涂层与补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于集流体的同一侧，使得在正极涂层朝向补阳离子层的一侧形成界面共混层。
可以理解的是，本申请并不限定正极涂层与补阳离子层在集流体的设置位置，例如，正极涂层可以设置在集流体与补阳离子层之间，或者，补阳离子层可以设置在集流体与正极涂层之间。
考虑到将补阳离子层设置于正极涂层的表面可以减少循环前期电解液与正极活性材料反应，提高正极活性材料的稳定性。为此，优选的方案是，将正极涂层设于集流体的至少一侧，补阳离子层设于正极涂层背离集流体的一侧，使得补阳离子层设于正极涂层的表面。
并且，将补阳离子层设于正极涂层的表面，使得在正极表面成膜的过程中，膜层形成在补阳离子层的表面，形成在补阳离子层表面的膜层主要是电解液与补阳离子层中的补阳离子化合物反应得到，如此，也可以减轻正极活性材料与电解液反应形成膜层，降低正极活性材料的损失。
还可以理解的是，界面共混层的厚度包括但不限于5μm至20μm。界面共混层的厚度在上述范围可以改善正极涂层与补阳离子层之间的粘结性。
还可以理解的是，正极涂层与补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于集流体的同一侧，使得在正极涂层朝向补阳离子层的一侧形成界面共混层。
上述5μm至20μm中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及5μm、6μm、8μm、10μm、12μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
在一实施例中，补阳离子层包括补钠化合物，补钠化合物包括非金属的钠盐和/或金属氧化物的钠盐。
本申请中的正极极片可以用于锂电池，也可以用于钠电池，例如，用于锂电池时，补阳离子层中包括补锂化合物，用于钠电池时，补阳离子层中包括补钠化合物。
当补阳离子层中包括补钠化合物时，补钠化合物包括但不限于非金属的钠盐和/或金属氧化物的钠盐。
在一实施例中，非金属的钠盐包括NaN3、Na3N、Na2N4O2、Na2O、Na2O2、NaF、Na2S、Na3P、Na2SiO3、Na2C6O6、Na2C2O2N2、Na2C2O4、Na2CO3中的至少一种；和/或，金属氧化物的钠盐包括Na5FeO4、Na5Fe5O8、Na6CoO4、Na2NiO2、NaCrO2中的至少一种。
非金属的钠盐包括但不限于NaN3、Na3N、Na2N4O2、Na2O、Na2O2、NaF、Na2S、Na3P、Na2SiO3、Na2C6O6、Na2C2O2N2、Na2C2O4、Na2CO3中的至少一种。金属氧化物的钠盐包括但不限于Na5FeO4、Na5Fe5O8、Na6CoO4、Na2NiO2、NaCrO2中的至少一种。
可以理解的是，这些补钠化合物可以溶解于电解液中释放出钠离子，也可以在化成或充电过程中分解补充钠离子。例如这些补钠化合物的分解电位大于3.2V，也即，可以在化成或循环过程中采用大于3.2V的电压条件使补钠化合物分解用于钠离子的补充，例如采用的化成或循环的电压范围值为3.3V至4.3V。
在一实施例中，定义正极涂层的厚度为D，则补阳离子层的厚度为5%D至20%D，优选地，10%D至15%D。
考虑到电芯卷绕后会形成一定厚度，电池壳也具有一定尺寸，为了均衡正极极片的厚度，以方便电芯装壳，以及方便电芯在电池壳内具有合适的膨胀空间，以及减轻电池质量密度的降低的问题，定义正极涂层的厚度为D，则补阳离子层的厚度为5%D至20%D，优选地，10%D至15%D。并且将补阳离子层的厚度占正极涂层厚度的范围值设置在上述范围，还可以减轻因补钠层过厚影响到正极涂层中钠离子的脱嵌问题。
上述5%D至20%D中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及5%D、6%D、7%D、8%D、9%D、10%D、11%D、12%D、13%D、14%D、15%D、16%D、17%D、18%D、19%D、20%D等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
上述10%D至15%D中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及10%D、11%D、12%D、13%D、14%D、15%D等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
在一实施例中，补阳离子层的厚度为10μm至40μm，优选地15μm至30μm。
为了改善补阳离子层中的补阳离子化合物有效补充损失的阳离子，补阳离子层的厚度为10μm至40μm，优选地15μm至30μm。另外，当补阳离子层设于正极涂层的表面时，为了方便正极涂层中离子的脱出，补阳离子层的厚度为10μm至40μm，优选地15μm至30μm。
上述10μm至40μm中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm、22μm、24μm、26μm、28μm、30μm、32μm、34μm、36μm、38μm、40μm等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
上述15μm至30μm中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
在一实施例中，集流体的至少一侧包括至少两层相邻的结构，两层相邻的结构中，一层结构设于集流体，另一层结构设于一层结构背离集流体的一侧，一层结构的孔隙率小于另一层结构的孔隙率；一层结构包括正极涂层与补阳离子层中的其中之一，另一层结构包括正极涂层与补阳离子层中的其中之另一。
如图1所示，为本申请的一种正极极片的结构示意图，正极极片100包括集流体10，设于集流体10的相邻的一层结构20与另一层结构30。一层结构20设于集流体10与另一层结构30之间，另一层结构30相比一层结构20更靠近电解液。
可以理解的是，一层结构20相比另一层结构30有更少的机会接触电解液，为了提高一层结构20接触电解液的概率，以方便一层结构20中的离子迁移至电解液中，设置一层结构20的孔隙率小于另一层结构30的孔隙率，也即，使接触电解液的另一层结构30的孔隙率大于一层结构20的孔隙率，有助于电解液通过另一层结构30浸润至一层结构20。
可以理解的是，一层结构包括正极涂层与补阳离子层中的其中之一，另一层结构包括正极涂层与补阳离子层中的其中之另一。也即，可以将正极涂层设于集流体与补阳离子层之间，补阳离子层的孔隙率大于正极涂层的孔隙率，或者，补阳离子层设于集流体与正极涂层之间，正极涂层的孔隙率大于补阳离子层的孔隙率。
还可以理解的是，在补阳离子层中的补钠化合物实现钠离子的补充过程中，会逐渐在补阳离子层中留下空隙，如此，使得补阳离子层具有一定的可压缩性，在电芯膨胀的过程中该可压缩性的补阳离子层可以为电芯的膨胀提供更多的空间，有利于提高电池的循环性能。
在一实施例中，定义一层结构的孔隙率为P1，另一层结构的孔隙率为P2，则满足关系：4%≤P2-P1≤10%。
孔隙率计算公式是P=[V/V0]*100%。V0是材料在自然状态下的体积，V是材料中所有空隙的体积。
孔隙率的测试方法：将材料从极片上刮下并用孔隙率测试仪测试，在开始测试前，需要先将样品放置于105℃烘箱内烘干至恒重，取出放于干燥器内备用。在仪器0.000g状态下，取样品放于空气中测量台，待称重数值稳定后选择保存记录质量m1；接着采用煮沸装置将样品煮沸加快其吸水速度，待样品吸水饱和后，将其浸没于仪器在水中的吊篮内，待称重数值稳定后选择记忆质量m2；结尾时将饱和样品从水中取出，用湿巾擦去表面水珠后放至空气中测量台，称重数值稳定后，选择保存确认质量m3，仪器自动显示孔隙率数据。
可以理解的是，孔隙率指的是正极涂层或补阳离子层干燥冷压后的孔隙率。
为了方便集流体的至少一侧的至少两层相邻的结构均有效浸润电解液，以提高离子的传输效率，定义两层相邻的结构中，一层结构的孔隙率为P1，另一层结构的孔隙率为P2，则满足关系：4%≤P2-P1≤10%。
上述4%≤P2-P1≤10%中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
在一实施例中，补阳离子层的补钠化合物的质量占补阳离子层的质量的质量百分数为70%至90％，优选地，75%至90%。
为了有足够的补钠化合物在化成阶段以及循环阶段实现钠离子的补充，补阳离子层的补钠化合物的质量占补阳离子层的质量的质量百分数为70%至90％，优选地，75%至90%。另外，考虑到在补钠化合物实现钠离子的补充过程中，会不断在补阳离子层中留下空隙，补钠化合物的质量百分数在上述范围，可以提高循环过程中补阳离子层浸润电解液的性能，从而改善整个正极极片对电解液的浸润性，有助于离子的迁移。
上述70%至90％中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及70%、72%、75%、78%、80%、82%、84%、86%、88%、90％等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
上述75%至90%中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90％等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
在一实施例中，补钠化合物的Dv50范围值为50nm至2μm，优选地，200nm至1μm。
Dv50，一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%，Dv50也叫中位径或中值粒径。Dv50常用来表示粉体的平均粒径。
Dv50可以采用本领域公知的方法进行测试。作为示例的，可以参考GB/T 19077-2016，采用马尔文激光粒度仪进行表征测试，例如采用Malvern的Mastersizer-3000等仪器进行测试。
为了减轻补钠化合物易团聚，引起的补阳离子层中补钠化合物分布不均匀的问题，以及方便得到合适厚度的补阳离子层，补钠化合物的Dv50范围值为50nm至2μm，优选地，200nm至1μm。另外，补钠化合物的Dv50在上述范围，还可以改善补钠化合物构成的浆料的稳定性。
上述50nm至2μm中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及50nm、80nm、100nm、150nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1μm、1.2μm、1.4μm、1.5μm、1.8μm、1.9μm、2μm等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
在一实施例中，补阳离子层还包括导电剂和/或粘结剂；和/或，补阳离子层中导电剂的质量占补阳离子层的质量的质量百分数为5%至15%，优选地，7%至10%；和/或，补阳离子层中粘结剂的质量占补阳离子层的质量的质量百分数为2%至15%，优选地，3%至10%。
可以理解的是，导电剂还可以提供电子移动的通道，在活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用，以减小电池的接触电阻，加速电子的移动速率，特别是当补阳离子层设于集流体与正极涂层之间时，补阳离子层中的导电剂可以加速电子的移动速率。
导电剂的质量占补阳离子层的质量的质量百分数在上述范围，可以改善电池的循环性能。
补阳离子层还包括粘结剂，粘结剂可以使补阳离子层有效粘接在集流体或正极涂层上。
粘结剂的质量占补阳离子层的质量的质量百分数在上述范围，可以使补阳离子层形成稳定的层状结构，以及使补阳离子层有效粘接在集流体或正极涂层上。
在一实施例中，补阳离子层还包括导电剂，导电剂包括导电炭、碳纳米管、石墨烯、科琴黑、乙炔黑中的至少一种；和/或，补阳离子层还包括粘结剂，粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丙烯酸、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、羧基丁苯乳胶或聚乙烯醇中的至少一种。
补阳离子层还包括导电剂，导电剂包括但不限于导电炭、碳纳米管、石墨烯、科琴黑、乙炔黑中的至少一种。
补阳离子层还包括粘结剂，粘结剂包括但不限于聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丙烯酸、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、羧基丁苯乳胶或聚乙烯醇中的至少一种。
在一实施例中，正极涂层包括正极活性材料，定义正极活性材料的质量为M，补阳离子层的补钠化合物的质量为3%M至15%M，优选地，5%M至10%M。
补阳离子层的补钠化合物的质量在上述范围，可以实现有效的补钠作用。
可以理解的是，本申请的方案相比直接在正极涂层中掺混补钠化合物，本申请将补阳离子层设于正极涂层的表面，补阳离子层与电解液浸润的效果更好，补钠效果更好，此时补阳离子层中的补钠化合物可以充分实现补钠的作用，补钠利用率得到提高。
上述3%M至15%M中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及3%M、4%M、5%M、6%M、7%M、8%M、9%M、10%M、11%M、12%M、13%M、14%M、15%M等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
上述5%M至10%M中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及5%M、6%M、7%M、8%M、9%M、10%M等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
在一实施例中，定义正极涂层中的粘结剂的质量占正极涂层的质量的质量百分数W1，补阳离子层中的粘结剂的质量占补阳离子层的质量的质量百分数W2，满足关系：0≤W2-W1≤10%，或者，0≤W1-W2≤10%；和/或，正极涂层中的粘结剂的种类与补阳离子层中的粘结剂的种类相同；和/或，正极涂层中的导电剂的种类与补阳离子层中的导电剂的种类相同。
考虑到正极涂层与补阳离子层为两层不同的结构，为了减轻该两层结构出现分层的现象，定义正极涂层中的粘结剂的质量占正极涂层的质量的质量百分数W1，补阳离子层中的粘结剂的质量占补阳离子层的质量的质量百分数W2，满足关系：0≤W2-W1≤10%，或者，0≤W1-W2≤10%；如此，通过两层结构中的粘结剂设置在上述范围，提高两层结构的有效粘结。
或者，设置正极涂层中的粘结剂的种类与补阳离子层中的粘结剂的种类相同，提高两层结构的有效粘结。
或者，正极涂层中的导电剂的种类与补阳离子层中的导电剂的种类相同，以帮助提高两层结构的有效粘结。
在一实施例中，本申请还提供一种正极极片的制备方法，包括：制备补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料；将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料涂布于集流体，干燥得到正极极片，正极极片包括集流体和层叠设于集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层。
可以理解的是，在制备正极极片的过程中，将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料涂布于集流体的过程中，可以将制备的补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料依次涂布至集流体，例如，先将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料的其中之一涂布于集流体，烘干后，再将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料的其中之另一涂布于集流体，烘干，得到正极极片包括集流体和层叠设于集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层。
当然，也可以采用同步涂布的方式，也即将正极涂层与补阳离子层用以通过双层涂布工艺同步涂覆于所述集流体的同一侧。
在一实施例中，在将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料涂布于集流体的步骤中，包括：将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料通过双层挤压涂布机的不同通道同步涂布于集流体，干燥得到正极极片，所述正极极片包括集流体和层叠设于所述集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层。
也即，采用双层涂布工艺在涂覆正极涂层的过程中同步实现补阳离子层的涂覆，具体地，将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料通过双层挤压涂布机的不同通道同步涂布于集流体，干燥得到正极极片，无需增加额外工序，工艺简单适合大规模量产。
在一实施例中，在制备补阳离子层的浆料的步骤中，包括：将补钠化合物、导电剂、粘结剂放入搅拌机，加入溶剂搅拌，搅拌转速为400r/min至800r/min，搅拌时间为0.5h至1h。
在制备补阳离子层的浆料的过程中，添加导电剂、粘结剂，以改善补阳离子层在集流体或正极涂层上的粘结性，以及改善补阳离子层的导离子性或导电性。
在一实施例中，在将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料通过双层挤压涂布机的不同通道同步涂布于集流体，干燥得到正极极片的步骤中，补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料的质量比范围值为5%至20%。
将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料的质量比设置在上述范围，以得到合适厚度的补阳离子层与正极涂层。
上述5%至20%中，取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值以及5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、18%、20%等，以及上述任意两个点值之间的范围值。
在一实施例中，本申请还提供一种电池，电池包括如上述的正极极片；或者，所述电池包括如上述的正极极片的制备方法制得的正极极片。
在一实施例中，本申请还提供一种用电装置，用电装置包括如上述的电池。
由于电池采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
另外，以下适当参照附图对本申请的电池（电池单体、电池模块、电池包）和用电装置进行说明。
本申请的一个实施方式中，提供一种电池单体。
通常情况下，电池单体包括正极极片、负极极片、电解质和隔膜。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。隔膜设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。隔膜为本申请上述提高的隔膜。
正极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。
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极片：将上述用于制备正极极片的组分，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，即可得到正极极片。
负极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，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料等。硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。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极片：将上述用于制备负极极片的组分，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，即可得到负极极片。
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。
在一些实施方式中，电解质采用电解液。电解液包括电解质盐和溶剂。
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。
在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。
在一些实施方式中，电池单体可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。
在一些实施方式中，电池单体的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。电池单体的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，作为塑料，可列举出聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。
本申请对电池单体的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图4是作为一个示例的方形结构的电池单体5。
在一些实施方式中，参照图5，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，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能够盖设于开口，以封闭容纳腔。正极极片、负极极片和隔膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。电池单体5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。
在一些实施方式中，电池单体池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。
图6是作为一个示例的电池模块4。参照图6，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还可以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。
在一些实施方式中，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为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。
图7和图8是作为一个示例的电池包1。参照图7和图8，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体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电池箱中。
另外，本申请还提供一种用电装置，用电装置包括本申请提供的二次电池、电池模块、或电池包中的至少一种。二次电池、电池模块、或电池包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。
作为用电装置，可以根据其使用需求来选择电池单体、电池模块或电池包。
图9是作为一个示例的用电装置。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电池单体的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用电池单体作为电源。
实施例
实施例1
正极极片与电池的制备
将平均粒径为300nm的补钠化合物Na2CO3、导电碳、粘结剂PVDF按照质量比90：5：5在行星搅拌机内以500r/min的转速搅拌30min预混合均匀，然后加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）混合搅拌形成补阳离子层的浆料；将Na3V2(PO4)2F3正极活性材料、聚偏二氟乙烯（PVDF）和导电剂乙炔黑按照90:5:5的质量比分散溶于NMP溶剂中，得到正极涂层的浆料。将两种浆料通过双层挤压涂布机同步涂布在铝箔集流体上形成上下层（补阳离子层设于正极涂层的表面），再经过80℃的烘箱干燥后进行冷压，得到正极极片，其中补阳离子层的厚度30μm。人工石墨材料作为负极，电解液选择NaPF6+EMC+EC体系，与隔膜组装为全电池。正极涂层的厚度为200μm。
实施例2
除补钠化合物Na2CO3、导电碳、粘结剂PVDF质量比90：5：5更换为85：10：5外，实施例2的其他步骤与实施例1相同。
实施例3
除补钠化合物Na2CO3更换为Na2SiO3外，实施例3的其他步骤与实施例1相同。
实施例4至实施例6
除了通过调整挤压涂布机挤压头将补阳离子层厚度外，实施例4的其他步骤与实施例1相同。
实施例7至实施例8
在实施例1的基础上，调节补钠化合物及其份数、导电剂、粘结剂的材料以及份数。
实施例9至实施例10
在实施例1的基础上，调节补钠化合物的Dv50。
对比例1
将Na3V2(PO4)2F3正极活性材料、补钠化合物Na2CO3、聚偏二氟乙烯（PVDF）和导电剂乙炔黑按照85:5:5:5的质量比分散溶于N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂中用作含补钠剂的正极浆料，除了采用单层涂布外，其余组装全电池步骤与实施例1相同。正极涂层的厚度为230μm。
负极极片的制备
将活性物质人造石墨、导电剂碳黑、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、增稠剂羧甲基纤维素钠（CMC）按照重量比为96.2：0.8：0.8：1.2溶于溶剂去离子水中，混合均匀后制备成负极浆料；将负极浆料一次或多次均匀涂覆在负极集流体铜箔上，经过烘干、冷压、分切得到负极极片。
电解液的制备
在氩气气氛手套箱中（H2O<0.1ppm，O2<0.1ppm），将有机溶剂碳酸乙烯酯（EC）/碳酸甲乙酯（EMC）按照体积比3/7混合均匀，加入12.5% NaPF6钠盐溶解于有机溶剂中，搅拌均匀。
隔离膜
以聚丙烯膜作为隔离膜。
钠离子电池的制备
将实施例1正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到裸电芯，给裸电芯焊接极耳，并将裸电芯装入铝壳中，并在100℃下烘烤除水，随即注入电解液并封口，得到不带电的电池。不带电的电池再依次经过静置、热冷压、化成（化成过程中的电压为3.4V）整形、容量测试等工序，获得实施例1的钠离子电池产品。
电池性能测试
电池容量保持率测试
以实施例1为例，电池容量保持率测试过程如下：在25℃下，将实施例1对应的电池，以1/3C恒流充电至4.3V，再以4.3V恒定电压充电至电流为0.05C，搁置5min，再以1/3C放电至2.8V，所得容量记为初始容量C0。对上述同一个电池重复以上步骤，并同时记录循环第n次后电池的放电容量Cn，则每次循环后电池容量保持率Pn=Cn/C0*100%，该测试过程中，第一次循环对应n=1、第二次循环对应n=2、……第500次循环对应n=500。表1实施例与对比例对应的电池容量保持率数据是在上述测试条件下循环500次之后测得的数据，即P500的值。
表1正极极片参数列表
表2钠离子电池性能
由上表可以看出，比较实施例与对比例，实施例为将补钠化合物与正极涂层层叠设于集流体的同一侧，其电池的循环性能得到改善，对比例为将补钠化合物直接掺混在正极浆料中，单层涂布得到正极涂层，其循环性能不如实施例，说明采用本申请的方案可以改善电池的循环性能。
上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (23)
1.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括集流体和层叠设于所述集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层，所述正极涂层包括活性材料层与界面共混层，所述界面共混层位于所述活性材料层与所述补阳离子层之间，所述界面共混层包括互混的所述活性材料层的材料与所述补阳离子层的材料；
正极涂层的浆料不包括补阳离子的材料，将补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料通过双层挤压涂布机的不同通道同步涂布于所述集流体的同一侧，使得在所述正极涂层朝向所述补阳离子层的一侧形成所述界面共混层，干燥得到所述正极极片；
所述正极涂层设于所述集流体的至少一侧，所述补阳离子层设于所述正极涂层背离所述集流体的一侧；
所述界面共混层的厚度为5μm至20μm；
所述补阳离子层的补钠化合物的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为70%至90％。
2.如权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层包括补钠化合物，所述补钠化合物包括非金属的钠盐和/或金属氧化物的钠盐。
3.如权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述非金属的钠盐包括NaN3、Na3N、Na2N4O2、Na2O、Na2O2、NaF、Na2S、Na3P、Na2SiO3、Na2C6O6、Na2C2O2N2、Na2C2O4、Na2CO3中的至少一种；
和/或，所述金属氧化物的钠盐包括Na5FeO4、Na5Fe5O8、Na6CoO4、Na2NiO2、NaCrO2中的至少一种。
4.如权利要求1、2、3中任一项所述的正极极片，其特征在于，定义所述正极涂层的厚度为D，则所述补阳离子层的厚度为5%D至20%D。
5.如权利要求4所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层的厚度为10%D至15%D。
6.如权利要求1、2、3、5中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层的厚度为10μm至40μm。
7.如权利要求6所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层的厚度为15μm至30μm。
8.如权利要求1、2、3、5、7中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述集流体的至少一侧包括至少两层相邻的结构，所述两层相邻的结构中，一层结构设于所述集流体，另一层结构设于所述一层结构背离所述集流体的一侧，所述一层结构的孔隙率小于所述另一层结构的孔隙率；
所述一层结构包括所述正极涂层，所述另一层结构包括所述补阳离子层。
9.如权利要求8所述的正极极片，其特征在于，定义所述一层结构的孔隙率为P1，所述另一层结构的孔隙率为P2，则满足关系：4%≤P2-P1≤10%。
10.如权利要求1、2、3、5、7、9中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层的补钠化合物的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为75%至90%。
11.如权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述补钠化合物的Dv50范围值为50nm至2μm。
12.如权利要求11所述的正极极片，其特征在于，所述补钠化合物的Dv50范围值为200nm至1μm。
13.如权利要求1、2、3、5、7、9、11、12中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层还包括导电剂和/或粘结剂；
和/或，所述补阳离子层中导电剂的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为5%至15%；
和/或，所述补阳离子层中粘结剂的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为2%至15%。
14.如权利要求13所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层中导电剂的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为7%至10%；
和/或，所述补阳离子层中粘结剂的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数为3%至10%。
15.如权利要求1、2、3、5、7、9、11、12、14中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层还包括导电剂，所述导电剂包括碳纳米管、石墨烯、科琴黑、乙炔黑中的至少一种；
和/或，所述补阳离子层还包括粘结剂，所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丙烯酸、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、羟丙基甲基纤维素、羧基丁苯乳胶或聚乙烯醇中的至少一种。
16.如权利要求1、2、3、5、7、9、11、12、14中任一项所述的正极极片，其特征在于，所述正极涂层包括正极活性材料，定义所述正极活性材料的质量为M，所述补阳离子层的补钠化合物的质量为3%M至15%M。
17.如权利要求16所述的正极极片，其特征在于，所述补阳离子层的补钠化合物的质量为5%M至10%M。
18.如权利要求1、2、3、5、7、9、11、12、14、17中任一项所述的正极极片，其特征在于，定义所述正极涂层中的粘结剂的质量占所述正极涂层的质量的质量百分数W1，所述补阳离子层中的粘结剂的质量占所述补阳离子层的质量的质量百分数W2，满足关系：0≤W2-W1≤10%，或者，0≤W1-W2≤10%；
和/或，所述正极涂层中的粘结剂的种类与所述补阳离子层中的粘结剂的种类相同；
和/或，所述正极涂层中的导电剂的种类与所述补阳离子层中的导电剂的种类相同。
19.一种如权利要求1至18中任一项所述的正极极片的制备方法，其特征在于，包括：
制备补阳离子层的浆料与正极涂层的浆料，所述正极涂层的浆料不包括补阳离子的材料；
将所述补阳离子层的浆料与所述正极涂层的浆料通过双层挤压涂布机的不同通道同步涂布于集流体的同一侧，使得在所述正极涂层朝向所述补阳离子层的一侧形成界面共混层，干燥得到正极极片，所述正极极片包括所述集流体和层叠设于所述集流体同一侧的正极涂层与补阳离子层，所述正极涂层包括活性材料层与界面共混层，所述界面共混层设于所述活性材料层与所述补阳离子层之间，所述界面共混层包括互混的所述活性材料层的材料与所述补阳离子层的材料，所述正极涂层设于所述集流体的至少一侧，所述补阳离子层设于所述正极涂层背离所述集流体的一侧。
20.如权利要求19所述的正极极片的制备方法，其特征在于，在制备补阳离子层的浆料的步骤中，包括：
将补钠化合物、导电剂、粘结剂放入搅拌机，加入溶剂搅拌，搅拌转速为400r/min至800r/min，搅拌时间为0.5h至1h。
21.如权利要求19或20所述的正极极片的制备方法，其特征在于，在将所述补阳离子层的浆料与所述正极涂层的浆料通过双层挤压涂布机的不同通道同步涂布于集流体的同一侧，使得在所述正极涂层朝向所述补阳离子层的一侧形成界面共混层，干燥得到正极极片的步骤中，所述补阳离子层的浆料与所述正极涂层的浆料的质量比范围值为5%至20%。
22.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1至18中任一项所述的正极极片；
或者，所述电池包括如权利要求19至21中任一项所述的正极极片的制备方法制得的正极极片。
23.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求22所述的电池。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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