CN117154004A - 正极极片、电池和用电装置 - Google Patents

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徐晓富
张新羽
何建福
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Abstract

本申请涉及一种正极极片、电池和用电装置，正极极片包括正极集流体、第一正极膜层和第二正极膜层，正极集流体包括沿正极极片的厚度方向彼此相对的第一正极表面和第二正极表面；第一正极膜层设置于第一正极表面，第一正极膜层包括聚阴离子型化合物，聚阴离子型化合物相对于第一正极膜层总质量的质量百分含量≥90%；第二正极膜层设置于第二正极表面，第二正极膜层包括层状过渡金属氧化物，层状过渡金属氧化物相对于第二正极膜层总质量的质量百分含量≥90%。

Description

正极极片、电池和用电装置
技术领域
本申请涉及一种正极极片、电池和用电装置。
背景技术
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。由于电池单体取得了极大的进展，因此对电池单体的性能提出了更高的要求。为了提高电池单体的性能，通常对电池单体内的正极极片进行优化改善。
然而，目前改进后的正极极片在应用于电池单体时，电池单体的循环性能仍较差。
发明内容
本申请提供一种正极极片、电池和用电装置，本申请所述的电池单体的循环性能能够得到改善。
第一方面，本申请实施方式提出了一种正极极片，正极极片包括正极集流体、第一正极膜层和第二正极膜层，正极集流体包括沿正极极片的厚度方向彼此相对的第一正极表面和第二正极表面；第一正极膜层设置于第一正极表面，第一正极膜层包括聚阴离子型化合物，聚阴离子型化合物相对于第一正极膜层总质量的质量百分含量≥90%；第二正极膜层设置于第二正极表面，第二正极膜层包括层状过渡金属氧化物，层状过渡金属氧化物相对于第二正极膜层总质量的质量百分含量≥90%。
由此，本申请实施方式中，含有聚阴离子型化合物的第一正极膜层设置于第一正极表面，含有层状过渡金属氧化物的第二正极膜层设置于第二正极表面，即正极集流体的一侧为聚阴离子型化合物正极体系，正极集流体的另一侧为层状过渡金属氧化物正极体系，可以理解为正极集流体的两侧分别为两种正极材料体系，位于两侧的正极材料体系基本不会互相干涉。在充放电过程中，分别位于正极集流体两侧的聚阴离子型化合物和层状过渡金属氧化物，能够分别发挥各自容量，共同脱出或嵌入活性离子例如锂离子、钠离子，为体系贡献容量，并能够提高循环性能。
在一些实施方式中，基于第一正极膜层和第二正极膜层的总质量，聚阴离子型化合物的质量百分含量与层状过渡金属氧化物的质量百分含量的比值≥0.82；可选为0.82至1.86。
由此，聚阴离子型化合物的质量百分含量与层状过渡金属氧化物的质量百分含量的比值在上述范围时，在发挥正极极片7容量的基础上，还能够提高正极极片7的结构稳定性。
在一些实施方式中，聚阴离子型化合物的质量百分含量为45%至65%。
在一些实施方式中，层状过渡金属氧化物的质量百分含量为40%至55%。
在一些实施方式中，第一正极膜层的涂布克重为0.185g/cm3至0.400g/cm3。第一正极膜层的容量发挥更高。
在一些实施方式中，第二正极膜层的涂布克重为0.150g/cm3至0.300g/cm3。第一正极膜层的容量发挥更高。
在一些实施方式中，聚阴离子型化合物包括分子式为Li1+eMnfA1-fP1-gRgO4的化合物及其改性化合物，-0.1≤e＜1，0.3≤f≤0.9，0≤g≤0.1，A包括Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种，R包括B、Si、N、S、F、Cl和Br中的一种或多种。
在一些实施方式中，A包括Fe、Ti、V、Ni、Co和Mg中的至少一种；和/或
R包括B、Si、N和S中的至少一种。
在一些实施方式中，聚阴离子型化合物包括LiFe0.4Mn0.6PO4、LiFe0.3Mn0.7PO4、LiFe0.5Mn0.5PO4、LiFe0.7Mn0.3PO4、Li0.945Mn0.6Fe0.4P0.995S0.005O4、Li0.947Mn0.7Fe0.28Mg0.02P0.99 4S0.005B0.001O4、Li0.907Mn0.3Fe0.66V0.04P0.995S0.005O4中的至少一种。
在一些实施方式中，层状过渡金属氧化物包括分子式为Li1+zNixCoyM1-x-yO2的化合物及其改性化合物，其中，-0.1≤z＜1，0＜x＜1，0＜y<1，M包括B、Al、Mn、Mg、Nb、Ti和Ba中的至少一种。上述层状过渡金属氧化物的比容量相对较高，能够提高电池单体的能量密度。
在一些实施方式中，0.5≤x≤0.95；和/或0.05≤y≤0.25。
在一些实施方式中，层状过渡金属氧化物包括LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.9Co0.03Mn0.07O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.90Co0.03Mn0.05B0.01Al0.01O2、LiNi0.80Co0.08Mn0.10B0.01Al0.01O2、Li0.999Ni0.60Co0.198Mn0.199Ti0.001Al0.002O2中的至少一种。
在一些实施方式中，第一正极膜层还包括第一导电剂，第一导电剂相对于第一正极膜层总质量的质量百分含量为0.2%至2.0%。第一导电剂能够提高第一正极膜层整体的导电性，有利于聚阴离子型化合物的容量发挥。
在一些实施方式中，第二正极膜层还包括第二导电剂，第二导电剂相对于第二正极膜层总质量的质量百分含量为1.5%至3.5%。第二导电剂能够提高第二正极膜层整体的导电性，有利于层状过渡金属氧化物的容量发挥。
第二方面，本申请实施方式还提出了一种电池，电池包括如本申请第一方面任一实施方式的正极极片。
在一些实施方式中，电池还包括负极极片，负极极片包括负极集流体、含有第一负极活性材料的第一负极膜层和含有第二负极活性材料的第二负极膜层，负极集流体包括沿负极极片的厚度方向彼此相对的第一负极表面和第二负极表面，第一负极膜层设置于第一负极表面，第二负极膜层设置于第二负极表面，
其中，电池满足以下条件中的至少一者：
（1）1.05≤CB1≤1.07，CB1表示单位体积第一负极膜层的容量与单位体积第一正极膜层的容量的比值；
（2）1.05≤CB2≤1.07，CB2表示单位体积第二负极膜层的容量与单位体积第二正极膜层的容量的比值。
第三方面，本申请实施方式还提出了一种用电装置，包括如本申请第二方面任一实施方式的电池。
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，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请的正极极片的一实施方式的示意图。
图2是图1的电池单体的电极组件的一实施方式的分解示意图。
图3是本申请的电池单体的一实施方式的示意图。
图4是图3的电池单体的实施方式的分解示意图。
图5是本申请的电池模块的一实施方式的示意图。
图6是本申请的电池包的一实施方式的示意图。
图7是图6所示的电池包的实施方式的分解示意图。
图8是包含本申请的电池单体作为电源的用电装置的一实施方式的示意图。
附图未必按照实际的比例绘制。
附图标记说明如下：
X、厚度方向；
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；
6、用电装置；
7、正极极片；73、正极集流体；71、第一正极膜层；72、第二正极膜层；
8、负极极片；83、负极集流体；81、第一负极膜层；82、第二负极膜层；
9、隔离膜。
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正极极片、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。
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。
随着电池单体应用范围的推广，对电池单体性能例如容量、循环性能的要求逐步提升。正极活性材料能够提供正负极嵌锂化合物间往复嵌脱所需的活性离子例如锂离子、钠离子等，由此正极活性材料对电池单体性能具有显著影响。
聚阴离子型化合物在充放电过程中，其结构稳定性较高，结构不易崩塌，使用可靠性较高；层状过渡金属氧化物的比容量较高，能够提高电池单体的能量密度；因此，在相关技术中，通常将聚阴离子型化合物和层状过渡金属氧化物共同混合制备为浆料，涂覆于正极集流体上形成正极极片。但是，将聚阴离子型化合物和层状过渡金属氧化物混合，聚阴离子型化合物和导电剂等可能会过度结合，使得层状过渡金属氧化物不易与导电剂接触，层状过渡金属氧化物的容量无法正常发挥，可能会降低电池单体的容量，并可能恶化电池单体的循环性能。
鉴于此，本申请实施方式提出了一种正极极片，该正极极片包括正极集流体、第一正极膜层和第二正极膜层，第一正极膜层设置于正极集流体的一侧，第二正极膜层设置于正极集流体的另一侧，第一正极膜层包括聚阴离子型化合物，第二正极膜层包括层状过渡金属氧化物，使得聚阴离子型化合物提高正极极片整体结构稳定性的基础上，层状过渡金属氧化物能够发挥出容量，从而提高电池单体的容量和循环性能。接下来对本申请的技术方案进行详细说明。
正极极片
第一方面，本申请实施方式提出了一种正极极片。
如图1所示，所述正极极片7包括正极集流体73、第一正极膜层71和第二正极膜层72，正极集流体73包括沿正极极片7的厚度方向X彼此相对的第一正极表面和第二正极表面；第一正极膜层71设置于第一正极表面，第一正极膜层71包括聚阴离子型化合物，聚阴离子型化合物相对于第一正极膜层71总质量的质量百分含量≥90%；第二正极膜层72设置于第二正极表面，第二正极膜层72包括层状过渡金属氧化物，层状过渡金属氧化物相对于第二正极膜层72总质量的质量百分含量≥90%。
第一正极膜层71设置于第一正极表面，第一正极膜层71可以直接设置于第一正极表面，也可以间接设置于第一正极表面，在间接设置于第一正极表面时，第一正极膜层71和正极集流体73之间可以设置有其他功能涂层例如导电涂层等，以提高正极极片7整体的导电性。
第一正极膜层71包括正极活性材料，正极活性材料包括聚阴离子型化合物，聚阴离子型化合物相对于第一正极膜层71总质量的质量百分含量≥90%，即其质量百分含量为≥90%且＜100%，意味着，第一正极膜层71中正极活性材料的主要材质为聚阴离子型化合物，可以认为其是聚阴离子型化合物正极体系，第一正极膜层71中的正极活性材料可以全部为聚阴离子型化合物，也可以含有少量的其他材质例如层状过渡金属氧化物等。
示例性地，聚阴离子型化合物相对于第一正极膜层71总质量的质量百分含量可以为90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、97.5%、98%、98.5%或是上述任意两个数值组成的范围。
可选地，第一正极膜层71中的正极活性材料还可以包括层状过渡金属氧化物，层状过渡金属氧化物相对于第一正极膜层71总质量的质量百分含量≤5%。层状过渡金属氧化物作为第一正极膜层71中的辅助活性材料，能够提高第一正极膜层71的容量。
示例性地，层状过渡金属氧化物的质量百分含量可以为0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%或是上述任意两个数值组成的范围。层状过渡金属氧化物的质量百分含量为0%时，表示第一正极膜层71中未添加层状过渡金属氧化物。
第二正极膜层72设置于第二正极表面，第二正极膜层72可以直接设置于第二正极表面，也可以间接设置于第二正极表面，在间接设置于第二正极表面时，第二正极膜层72和正极集流体73之间可以设置有其他功能涂层例如导电涂层等，以提高正极极片7整体的导电性。
第二正极膜层72包括正极活性材料，正极活性材料包括层状过渡金属氧化物，层状过渡金属氧化物相对于第二正极膜层72总质量的质量百分含量≥90%，即其质量百分含量为≥90%且＜100%，意味着，第二正极膜层72中正极活性材料的主要材质为层状过渡金属氧化物，可以认为其是层状过渡金属氧化物正极体系，第二正极膜层72中的正极活性材料可以全部为层状过渡金属氧化物，也可以含有少量的其他材质例如聚阴离子型化合物等。
示例性地，层状过渡金属氧化物相对于第二正极膜层72总质量的质量百分含量可以为90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、97.5%、98%、98.5%或是上述任意两个数值组成的范围。
可选地，第二正极膜层72中的正极活性材料还可以包括聚阴离子型化合物，聚阴离子型化合物相对于第二正极膜层72总质量的质量百分含量≤5%。聚阴离子型化合物作为第二正极膜层72中的辅助活性材料，能够提高第二正极膜层72的结构稳定性。
示例性地，聚阴离子型化合物的质量百分含量可以为0%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%或是上述任意两个数值组成的范围。聚阴离子型化合物的质量百分含量为0%时，表示第二正极膜层72中未添加聚阴离子型化合物。
在相关技术中，将聚阴离子型化合物和层状过渡金属氧化物混合后分别形成第一正极膜层71和第二正极膜层72，可以理解为正极集流体73的两侧为相同的正极材料体系。首先，为了提升聚阴离子化合物的电化学性能，通常调控聚阴离子型化合物为小颗粒例如纳米结构，其比表面积相对较高，更容易与导电剂结合；由于聚阴离子型化合物的颗粒粒径相对较小，层状过渡金属氧化物的颗粒粒径相对较大，大颗粒的层状过渡金属氧化物和导电剂结合界面较少，不利于层状过渡金属氧化物的容量无法正常发挥，可能会降低电池单体的容量。
而本申请实施方式中，含有聚阴离子型化合物的第一正极膜层71设置于第一正极表面，含有层状过渡金属氧化物的第二正极膜层72设置于第二正极表面，即正极集流体73的一侧为聚阴离子型化合物正极体系，正极集流体73的另一侧为层状过渡金属氧化物正极体系，可以理解为正极集流体73的两侧分别为两种正极材料体系，位于两侧的正极材料体系基本不会互相干涉。在充放电过程中，分别位于正极集流体73两侧的聚阴离子型化合物和层状过渡金属氧化物，能够分别发挥各自容量，共同脱出或嵌入活性离子例如锂离子、钠离子，为体系贡献容量，并能够提高循环性能。
在一些实施方式中，基于第一正极膜层71和第二正极膜层72的总质量，聚阴离子型化合物的质量百分含量与层状过渡金属氧化物的质量百分含量的比值≥0.82；可选为0.82至1.86。
例如，聚阴离子型化合物的质量百分含量与层状过渡金属氧化物的质量百分含量的比值为0.82、0.85、0.90、0.92、0.95、1.00、1.05、1.10、1.15、1.20、1.22、1.25、1.30、1.35、1.40、1.45、1.50、1.55、1.60、1.65、1.70、1.75、1.80、1.85、1.86或是上述任意两个数值组成的范围。
聚阴离子型化合物的质量百分含量与层状过渡金属氧化物的质量百分含量的比值在上述范围时，在发挥正极极片7容量的基础上，还能够提高正极极片7的结构稳定性。
在一些实施方式中，基于第一正极膜层71和第二正极膜层72的总质量，聚阴离子型化合物的质量百分含量为45%至65%；可选为45%至60%。
例如，聚阴离子型化合物的质量百分含量为45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，基于第一正极膜层71和第二正极膜层72的总质量，层状过渡金属氧化物的质量百分含量为40%至55%。
例如，层状过渡金属氧化物的质量百分含量为40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，第一正极膜层71的涂布克重与第二正极膜层72的涂布克重的比值≥0.65；可选为0.8至1.6。
例如，第一正极膜层71的涂布克重与第二正极膜层72的涂布克重的比值为0.65、0.70、0.75、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6或是上述任意两个数值组成的范围。
第一正极膜层71的涂布克重与第二正极膜层72的涂布克重的比值在上述范围时，在发挥正极极片7容量的基础上，还能够提高正极极片7的结构稳定性。
在一些实施方式中，第一正极膜层71的涂布克重为0.185g/cm3至0.400g/cm3。例如，0.185g/cm3、0.187g/cm3、0.190g/cm3、0.192g/cm3、0.195g/cm3、0.198g/cm3、0.200g/cm3、0.205g/cm3、0.210g/cm3、0.215g/cm3、0.220g/cm3、0.225g/cm3、0.230g/cm3、0.235g/cm3、0.240g/cm3、0.245g/cm3、0.250g/cm3、0.255g/cm3、0.260g/cm3、0.265g/cm3、0.270g/cm3、0.275g/cm3、0.280g/cm3、0.285g/cm3、0.290g/cm3、0.295g/cm3、0.300g/cm3、0.305g/cm3、0.310g/cm3、0.315g/cm3、0.325g/cm3、0.330g/cm3、0.335g/cm3、0.340g/cm3、0.345g/cm3、0.350g/cm3、0.355g/cm3、0.360g/cm3、0.365g/cm3、0.370g/cm3、0.375g/cm3、0.380g/cm3、0.385g/cm3、0.390g/cm3、0.395g/cm3、0.400g/cm3或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，第二正极膜层72的涂布克重为0.150g/cm3至0.300g/cm3。例如，0.150g/cm3、0.155g/cm3、0.160g/cm3、0.165g/cm3、0.170g/cm3、0.175g/cm3、0.180g/cm3、0.185g/cm3、0.187g/cm3、0.190g/cm3、0.192g/cm3、0.195g/cm3、0.198g/cm3、0.200g/cm3、0.205g/cm3、0.210g/cm3、0.215g/cm3、0.220g/cm3、0.225g/cm3、0.230g/cm3、0.235g/cm3、0.240g/cm3、0.245g/cm3、0.250g/cm3、0.255g/cm3、0.260g/cm3、0.265g/cm3、0.270g/cm3、0.275g/cm3、0.280g/cm3、0.285g/cm3、0.290g/cm3、0.295g/cm3、0.300g/cm3、0.305g/cm3、0.310g/cm3、0.315g/cm3、0.325g/cm3、0.330g/cm3或是上述任意两个数值组成的范围。
在本申请实施方式中，膜层的涂布克重为本领域公知的含义，可采用本领域已知的方法测试。例如取单面涂布且经冷压后的正极极片7(若是双面涂布的正极极片7，可先擦拭掉其中一面的正极膜层)，冲切成面积为S1的小圆片，称其重量，记录为M1。然后将上述称重后的正极极片7的正极膜层擦拭掉，称量正极集流体73的重量，记录为M0，膜层的涂布克重＝(正极极片7的重量M1-正极集流体73的重量M0)/S1。
在一些实施方式中，聚阴离子型化合物包括分子式为Li1+eMnfA1-fP1-gRgO4的化合物及其改性化合物，-0.1≤e＜1，0.3≤f≤0.9，0≤g≤0.1，可选地，0.001≤g≤0.1；A包括Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种，R包括B、Si、N、S、F、Cl和Br中的一种或多种。
可选地，A包括Fe、Ti、V、Ni、Co和Mg中的至少一种。
可选地，R包括B、Si、N和S中的至少一种。
示例性地，e可以为-0.1、-0.05、0、0.10、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.20、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.70、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.90、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99或是上述任意两个数值组成的范围。
锰元素有利于正极活性材料电压平台的提升。可选地，0.5≤f≤0.7。
示例性地，f可以为0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.70、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.90或是上述任意两个数值组成的范围。
可选地，0.001≤g≤0.06。
示例性地，g可以为0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.011、0.012、0.013、0.014、0.015、0.016、0.017、0.018、0.019、0.020、0.021、0.022、0.023、0.024、0.025、0.026、0.027、0.028、0.029、0.030、0.031、0.032、0.033、0.034、0.035、0.036、0.037、0.038、0.039、0.040、0.041、0.042、0.043、0.044、0.045、0.046、0.047、0.048、0.049、0.050、0.051、0.052、0.053、0.054、0.055、0.056、0.057、0.058、0.059、0.060、0.061、0.062、0.063、0.064、0.065、0.066、0.067、0.068、0.069、0.070、0.071、0.072、0.073、0.074、0.075、0.076、0.077、0.078、0.079、0.080、0.081、0.082、0.083、0.084、0.085、0.086、0.087、0.088、0.089、0.090、0.091、0.092、0.093、0.094、0.095、0.096、0.097、0.098、0.099、0.1或是上述任意两个数值组成的范围。
示例性地，聚阴离子型化合物包括LiFe0.4Mn0.6PO4、LiFe0.3Mn0.7PO4、LiFe0.5Mn0.5PO4、LiFe0.7Mn0.3PO4、Li0.945Mn0.6Fe0.4P0.995S0.005O4、Li0.947Mn0.7Fe0.28Mg0.02P0.99 4S0.005B0.001O4、Li0.907Mn0.3Fe0.66V0.04P0.995S0.005O4中的至少一种。
在一些实施方式中，层状过渡金属氧化物包括分子式为Li1+zNixCoyM1-x-yO2的化合物及其改性化合物，其中，-0.1≤z＜1，0＜x＜1，0＜y<1，M包括B、Al、Mn、Mg、Nb、Ti和Ba中的至少一种。
上述层状过渡金属氧化物的比容量相对较高，能够提高电池单体的能量密度。
示例性地，z可以为-0.1、-0.05、0、0.10、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.20、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.70、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.90、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99或是上述任意两个数值组成的范围。
可选地，0.5≤x≤0.95。
示例性地，x可以为0.10、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.20、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.70、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.90、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99或是上述任意两个数值组成的范围。
可选地，0.05≤y≤0.25。
示例性地，y可以为0.10、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.20、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.69、0.70、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.90、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99或是上述任意两个数值组成的范围。
示例性地，层状过渡金属氧化物包括LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.9Co0.03Mn0.07O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.90Co0.03Mn0.05B0.01Al0.01O2、LiNi0.80Co0.08Mn0.10B0.01Al0.01O2、Li0.999Ni0.60Co0.198Mn0.199Ti0.001Al0.002O2中的至少一种。
电池单体在充放电过程中会伴随活性离子例如Li的脱嵌及消耗，电池单体在放电到不同状态时Li的摩尔含量不同。本申请实施方式中关于正极活性材料的列举中，Li的摩尔含量为材料初始状态，即投料前状态，正极活性材料应用于电池体系中，经过充放电循环，Li的摩尔含量可能会发生变化。
本申请实施方式中关于正极活性材料的列举中，氧O的摩尔含量仅为理论状态值，晶格释氧会导致氧O的摩尔含量发生变化，实际，氧O的摩尔含量会出现浮动。
在一些实施方式中，第一正极膜层71还包括第一导电剂；本申请实施方式对第一导电剂的种类没有特别的限制，作为示例，第一导电剂包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的至少一种。
可选地，第一导电剂相对于第一正极膜层71总质量的质量百分含量为0.2%至1.7%。
聚阴离子型化合物的导电性相对较差，在第一正极膜层71中添加第一导电剂，第一导电剂能够提高第一正极膜层71整体的导电性，有利于聚阴离子型化合物的容量发挥。
示例性地，第一导电剂相对于第一正极膜层71总质量的质量百分含量可以为≤5%，可选为≤2%；可选为0.2%至2.0%。
例如，第一导电剂相对于第一正极膜层71总质量的质量百分含量可以为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，为了缩短锂离子扩散路径，可以通过调节聚阴离子型化合物的粒径来实现，例如将聚阴离子型化合物的体积平均粒度Dv50设置为0.6μm至1.8μm。
在一些实施方式中，第二正极膜层72还包括第二导电剂，本申请实施方式对第一导电剂的种类没有特别的限制，作为示例，第一导电剂包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的至少一种。
可选地，第二导电剂相对于第二正极膜层72总质量的质量百分含量为1.5%至3.0%。
在第二正极膜层72中添加第二导电剂，第二导电剂能够提高第二正极膜层72整体的导电性，有利于层状过渡金属氧化物的容量发挥。
示例性地，第二导电剂相对于第二正极膜层72总质量的质量百分含量可以为≤5%，可选为≤3.5%，可选为1.5%至3.5%。
例如，第二导电剂相对于第二正极膜层72总质量的质量百分含量可以0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，第一正极膜层71还包括第一粘结剂，本申请实施方式对第一粘结剂的种类没有特别的限制，作为示例，第一粘结剂可包括聚偏二氟乙烯（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-六氟丙烯共聚物和含氟丙烯酸酯类树脂中的至少一种。
上述粘结剂能够增加聚阴离子型化合物和第一导电剂之间的粘接性，能够进一步提升聚阴离子型化合物的容量发挥。
可选地，第一粘结剂相对于第一正极膜层71总质量的质量百分含量≤10%；可选为≤5%。
示例性地，第一粘结剂相对于第一正极膜层71总质量的质量百分含量可以为0.2%，0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、10%或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，第二正极膜层72还包括第二粘结剂，本申请实施方式对第二粘结剂的种类没有特别的限制，作为示例，第二粘结剂可包括聚偏二氟乙烯（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-六氟丙烯共聚物和含氟丙烯酸酯类树脂中的至少一种。
上述粘结剂能够增加层状过渡金属氧化物和第二导电剂之间的粘接性，能够进一步提升层状过渡金属氧化物的容量发挥。
可选地，第二粘结剂相对于第二正极膜层72总质量的质量百分含量≤10%；可选为≤5%。
示例性地，第二粘结剂相对于第二正极膜层72总质量的质量百分含量可以为0.2%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、10%或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，正极集流体73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，金属材料层的金属材料可包括铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银和银合金中的至少一种。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）中的至少一种。
第一正极膜层71和/或第二正极膜层72通常是将正极浆料涂布在正极集流体73上，经干燥、冷压而成的。正极浆料通常是将正极活性材料、可选的导电剂、可选的粘结剂以及任意的其他组分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），但不限于此。
电池单体
第二方面，本申请实施方式还提供了一种电池单体，电池单体包括电极组件。
电池单体又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池。
如图2所示，电极组件52包括正极极片7、负极极片8和隔离膜9，隔离膜9设置于正极极片7和负极极片8之间。
[负极极片]
在一些实施方式中，电池单体还包括负极极片8。
在一些实施方式中，负极极片8包括负极集流体83以及设置在负极集流体83至少一个表面且包括负极活性材料的负极膜层。例如，负极集流体83具有在自身厚度方向X相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体83的两个相对表面中的任意一者或两者上。
在一些实施方式中，负极极片8包括负极集流体83、含有第一负极活性材料的第一负极膜层81和含有第二负极活性材料的第二负极膜层82，负极集流体83包括沿负极极片8的厚度方向X彼此相对的第一负极表面和第二负极表面，第一负极膜层81设置于第一负极表面，第二负极膜层82设置于第二负极表面。
第一负极活性材料和第二负极活性材料的材质可以相同也可以相异，二者可采用本领域公知的用于电池单体的负极活性材料。作为示例，第一负极活性材料和第二负极活性材料可各自独立地包括但不限于天然石墨、人造石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂中的至少一种。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至少一种。锡基材料可包括单质锡、锡氧化物和锡合金材料中的至少一种。
在一些实施方式中，第一负极膜层81面向第一正极膜层71设置，可以理解为第一负极膜层81和第一正极膜层71之间夹设有隔离膜。
第一负极膜层81中的第一负极活性材料可以包括人造石墨和天然石墨中的至少一种。在充电过程中石墨类材料和第一正极膜层71中的聚阴离子型化合物配合，有利于锂离子的顺利迁移，提升容量发挥。当然，第一负极膜层81可以包括硅基材料。
在一些实施方式中，第二负极膜层82面向第二正极膜层72设置，可以理解为第二负极膜层82和第二正极膜层72之间夹设有隔离膜。
第二负极膜层82中的第二负极活性材料可以包括人造石墨和天然石墨中的至少一种；在充电过程中石墨类材料和第二正极膜层72中层状过渡金属氧化物配合，有利于锂离子的顺利迁移，提升容量发挥。
在一些实施方式中，第一负极膜层81的涂布克重与第二负极膜层82的涂布克重的比值为0.5至2；例如0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2或是上述任意两个数值组成的范围，第一负极膜层81的涂布克重与第二负极膜层82的涂布克重的比值在上述范围时，负极集流体83两侧的活性材料含量相差不大，动力学性能基本平衡。
在一些实施方式中，第一负极膜层81的涂布克重为0.080g/cm3至0.380g/cm3；可选为0.080g/cm3至0.168g/cm3。例如，0.080g/cm3、0.090g/cm3、0.100g/cm3、0.110g/cm3、0.120g/cm3、0.130g/cm3、0.140g/cm3、0.150g/cm3、0.155g/cm3、0.160g/cm3、0.165g/cm3、0.170g/cm3、0.175g/cm3、0.180g/cm3、0.185g/cm3、0.187g/cm3、0.190g/cm3、0.192g/cm3、0.195g/cm3、0.198g/cm3、0.200g/cm3、0.205g/cm3、0.210g/cm3、0.215g/cm3、0.220g/cm3、0.225g/cm3、0.230g/cm3、0.235g/cm3、0.240g/cm3、0.245g/cm3、0.250g/cm3、0.255g/cm3、0.260g/cm3、0.265g/cm3、0.270g/cm3、0.275g/cm3、0.280g/cm3、0.285g/cm3、0.290g/cm3、0.295g/cm3、0.300g/cm3、0.305g/cm3、0.310g/cm3、0.315g/cm3、0.325g/cm3、0.330g/cm3、0.335g/cm3、0.340g/cm3、0.345g/cm3、0.350g/cm3、0.355g/cm3、0.360g/cm3、0.365g/cm3、0.370g/cm3、0.375g/cm3、0.380g/cm3或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，第二负极膜层82的涂布克重为0.100g/cm3至0.25g/cm3；可选为0.145g/cm3至0.155g/cm3。例如，0.100g/cm3、0.110g/cm3、0.120g/cm3、0.130g/cm3、0.140g/cm3、0.150g/cm3、0.155g/cm3、0.160g/cm3、0.165g/cm3、0.170g/cm3、0.175g/cm3、0.185g/cm3、0.187g/cm3、0.190g/cm3、0.192g/cm3、0.195g/cm3、0.198g/cm3、0.200g/cm3、0.205g/cm3、0.210g/cm3、0.215g/cm3、0.220g/cm3、0.225g/cm3、0.230g/cm3、0.235g/cm3、0.240g/cm3、0.245g/cm3、0.250g/cm3或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，单位体积第一负极膜层81的容量与单位体积第一正极膜层71的容量的比值为CB1，CB1≥1.03；可选地，1.05≤CB1≤1.07。
例如，单位体积第一负极膜层81的容量与单位体积第一正极膜层71的容量的比值为1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09或是上述任意两个数值组成的范围。
CB1满足上述范围时，第一负极膜层81的容量相对较高，从正极极片7脱出的活性离子基本可以嵌入负极极片8中，降低活性离子在负极极片8表面析出为金属的风险，提高电池单体的安全性能。
在一些实施方式中，单位体积第二负极膜层82的容量与单位体积第二正极膜层72的容量的比值为CB2，CB2≥1.03；可选地，1.05≤CB2≤1.07。
例如，单位体积第二负极膜层82的容量与单位体积第二正极膜层72的容量的比值可以为1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09或是上述任意两个数值组成的范围。
CB2满足上述范围时，第二负极膜层82的容量相对较高，从正极极片7脱出的活性离子基本可以嵌入负极极片8中，降低活性离子在负极极片8表面析出为金属的风险，提高电池单体的安全性能。
在本申请实施方式中，膜层的容量为本领域公知的含义，可以采用本领域公知的设备和方法进行检测，例如，将单位体积的正极极片与单位体积的锂片组成扣式半电池，以0.1C倍率充充放电，得到膜层的容量。
在一些实施方式中，第一负极膜层81和第二负极膜层82还各自独立地包括负极导电剂。本申请实施方式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、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的至少一种。在一些实施方式中，基于第一负极膜层81的总重量，负极导电剂的质量百分含量为≤5%。在一些实施方式中，基于第二负极膜层82的总重量，负极导电剂的质量百分含量为≤5t%。
在一些实施方式中，第一负极膜层81和第二负极膜层82还各自独立地包括负极粘结剂。本申请实施方式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）中的至少一种。在一些实施方式中，基于第一负极膜层81的总重量，负极粘结剂的质量百分含量为≤5 wt%。在一些实施方式中，基于第二负极膜层82的总重量，负极粘结剂的质量百分含量为≤5 wt%。
在一些实施方式中，第一负极膜层81和第二负极膜层82还各自独立地包括其他助剂。作为示例，其他助剂可包括增稠剂，例如，羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、PTC热敏电阻材料等。在一些实施方式中，基于第一负极膜层81的总重量，其他助剂的质量百分含量为≤2%。在一些实施方式中，基于第二负极膜层82的总重量，其他助剂的质量百分含量为≤2%
在一些实施方式中，负极集流体83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。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、银和银合金中的至少一种。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）中的至少一种。
第一负极膜层81和/或第二负极膜层82通常是将负极浆料涂布于负极集流体83上，经干燥、冷压而成的。负极浆料通常是将负极活性材料、可选的导电剂、可选地粘结剂、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8并不排除除了第一负极膜层81和第二负极膜层82之外的其他附加功能层。例如在某些实施例中，本申请实施方式的负极极片8还包括夹在负极集流体83和第一负极膜层81之间、设置在负极集流体83表面的导电底涂层（例如由导电剂和粘结剂组成）。在另外一些实施例中，本申请实施方式的负极极片8还包括覆盖在第一负极膜层81表面的保护层。
[电解液]
在一些实施方式中，电池单体还包括电解液。
在电池单体充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出，电解液在正极极片和负极极片之间起到传导活性离子的作用。本申请实施方式对电解液的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。
电解液包括电解质盐和溶剂。电解质盐和溶剂的种类不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。
作为示例，电解质盐可包括但不限于六氟磷酸锂（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）中的至少一种。
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）、氟代碳酸乙烯酯（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）和二乙砜（ESE）中的至少一种。
在一些实施方式中，电解液中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，也可以包括正极成膜添加剂，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、改善电池高温性能的添加剂、改善电池低温功率性能的添加剂等。
[隔离膜]
在一些实施方式中，电池单体还包括隔离膜。
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，隔离膜的材质可包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。
在一些实施方式中，正极极片、隔离膜和负极极片可通过卷绕工艺和/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液。
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，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）中的至少一种。
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。如图1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，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。正极极片7、负极极片8和隔离膜9可经卷绕工艺和/或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于容纳腔。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，可根据需求来调节。
本申请的电池单体的制备方法是公知的。在一些实施方式中，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，烘干后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，得到电池单体。
在本申请的一些实施方式中，根据本申请的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电池箱中。
本申请实施方式的电池可以包括一个电池单体或多个电池单体，在电池包括多个电池单体的情况下，电池可以包括电池模块或者电池包。
用电装置
本申请实施方式第三方面提供一种用电装置，用电装置包括本申请的电池单体、电池模块或电池包中的至少一种。电池单体、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。用电装置可以但不限于是移动设备（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。
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6是作为一个示例的用电装置6的示意图。该用电装置6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6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
下述实施方式更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施方式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，以下实施方式中所报道的所有份、百分比和比值都是基于质量计，而且实施方式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，以及实施方式中使用的仪器均可商购获得。
实施例1 锂离子电池的制备
1、正极极片的制备
采用厚度为12μm的铝箔作为正极集流体。
将聚阴离子型化合物、导电剂炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF）按重量比96.2:1.5:2.3在适量的溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP中充分搅拌混合，形成均匀的正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔的一个表面上，经干燥、冷压后形成第一正极膜层。
第一正极膜层中聚阴离子型化合物包括LiFe0.4Mn0.6PO4，第一正极膜层的涂布克重C1为0.363g/cm3。
将层状过渡金属氧化物、导电剂炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF）按重量比97:2:1在适量的溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP中充分搅拌混合，形成均匀的正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔的另一个表面上，经干燥、冷压后形成第二正极膜层，得到正极极片。
第二正极膜层中层状过渡金属氧化物包括LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，涂布克重C2为0.240g/cm3。
正极极片中正极活性材料的总质量为第一正极膜层中聚阴离子型化合物的质量和第二正极膜层中层状过渡金属氧化物的质量的加和。
聚阴离子型化合物占据正极活性材料总质量的质量百分含量P1为60%，层状过渡金属氧化物占据正极活性材料总质量的质量百分含量P2为40%，P1/P2为1.5。
2、负极极片的制备
采用厚度为8μm的铜箔作为负极集流体。
将第一负极活性材料、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、增稠剂羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、导电剂炭黑（Super P）按重量比97：1：1.2：0.8在适量的溶剂去离子水中充分搅拌混合，形成均匀的负极浆料；将负极浆料均匀涂覆于负极集流体铜箔的一个表面上，经干燥、冷压后形成第一负极膜层。
第一负极膜层中第一负极活性材料为人造石墨，第一负极膜层的涂布克重C3为0.168g/cm3。
将第二负极活性材料、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、增稠剂羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、导电剂炭黑（Super P）按重量比97：1：1.2：0.8在适量的溶剂去离子水中充分搅拌混合，形成均匀的负极浆料；将负极浆料均匀涂覆于负极集流体铜箔的另一个表面上，经干燥、冷压后形成第二负极膜层，得到负极极片。
第二负极膜层中第二负极活性材料为人造石墨，第二负极膜层的涂布克重C4为0.151g/cm3。
单位体积所述第一负极膜层的容量与单位面积所述第一正极膜层可提供容量的比值CB1为1.07。
单位体积所述第二负极膜层的容量与单位面积所述第二正极膜层可提供容量的比值CB2为1.07。
3、隔离膜
采用多孔聚乙烯（PE）膜作为隔离膜。
4、电解液的制备
在含水量小于10ppm的环境下，将非水有机溶剂碳酸乙烯酯EC、碳酸二乙酯DMC按照体积比1:1进行混合得到电解液溶剂，随后将锂盐和混合后的溶剂混合，配置成锂盐浓度为1 mol/L的电解液。
5、电池单体的制备
将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片之间起到隔离作用，然后卷绕得到电极组件；将电极组件置于外包装壳中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，得到锂离子电池。
对比例1
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，正极极片的制备包括以下步骤：
采用厚度为12μm的铝箔作为正极集流体。
将正极活性材料（聚阴离子型化合物和层状过渡金属氧化物）、导电剂炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF）按重量比96.6:10:10在适量的溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP中充分搅拌混合，形成均匀的正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔的两个表面上，经干燥、冷压后形成第一正极膜层。
对比例2
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，正极极片的制备包括以下步骤：
采用厚度为12μm的铝箔作为正极集流体。
将聚阴离子型化合物、层状过渡金属氧化物、导电剂炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF）按重量比96.6:10:10在适量的溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP中充分搅拌混合，形成均匀的正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔的两个表面上，经干燥、冷压后形成第一正极膜层。
实施例2-1至实施例2-4
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，正极极片调整了聚阴离子型化合物占据正极极片中正极活性材料总质量的质量百分含量。
实施例3-1至实施例3-4
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，负极极片调整了第一负极膜层和第二负极膜层中至少一者的涂布克重。
实施例4-1和实施例4-3
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，正极极片调整了聚阴离子化合物的种类。
实施例5-1和实施例5-2
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，正极极片调整了层状过渡金属氧化物的种类。
实施例6-1至实施例6-3
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，正极极片至少调整了第一正极膜层中第一导电剂的质量百分含量。
实施例7-1至实施例7-3
采用与实施例1相似的方法制备锂离子电池，与实施例1不同的是，正极极片调整了第二正极膜层中第二导电剂的质量百分含量。
实施例和对比例的相关参数如表1和表2所示。
测试部分
1、锂离子电池的循环性能测试
在45℃下，将锂离子电池以0.33C恒流充电至4.3V，然后以1C恒流放电至2.5V，此为一个充放电循环。以首次放电的容量为100%，计算电池循环200次后的容量保持率。电池循环200次后的容量保持率（%）=第200次循环的放电容量/首次放电的容量×100%。
测试结果
表1
表1中，
聚阴离子型化合物的质量百分含量P1%，是指基于第一正极膜层和第二正极膜层总质量计算；其数值与聚阴离子型化合物相对于正极极片中正极活性材料的总质量计算的质量百分含量相同，也可以认为P1%表示聚阴离子型化合物相对于正极活性材料的总质量计算得到，即基于聚阴离子型化合物和层状过渡金属氧化物的总质量计算。
层状过渡金属氧化物的质量百分含量P2%，是指基于第一正极膜层和第二正极膜层总质量计算；其数值与层状过渡金属氧化物相对于正极极片中正极活性材料的总质量计算的质量百分含量相同，也可以认为P1%表示层状过渡金属氧化物相对于正极活性材料的总质量计算得到，即基于聚阴离子型化合物和层状过渡金属氧化物的总质量计算。
由表1可知，
对比例1将聚阴离子型化合物和层状过渡金属氧化物混合后共同涂布形成正极膜层，该种设置使得层状过渡金属氧化物的容量发挥受限，电池的循环性能较差。
相较于对比例1，实施例1通过将聚阴离子型化合物和层状过渡金属氧化物分别设置在正极集流体的两侧，位于两侧的正极材料体系基本不会互相干涉，分别贡献容量，能够提高循环性能。相较于对比例2，实施例2-2的循环性能有显著提升。
实施例2-1至实施例2-5通过对正极活性材料中聚阴离子型化合物的质量占比进行调控，可以进一步调整改善电池的循环性能。实施例3-1至实施例3-4通过对负极极片的涂布克重进行调控，能够进一步调整电池的循环性能。
表2
表2中，
聚阴离子型化合物的质量百分含量a%是基于第一正极膜层的总质量计算；
第一导电剂的质量百分含量b%是基于第一正极膜层的总质量计算；
层状过渡金属氧化物的质量百分含量c%是基于第一正极膜层的总质量计算；
第二导电剂的质量百分含量d%是基于第二正极膜层的总质量计算。
由表2可知，通过对正极活性材料的材质和含量进行调整，可以进一步改善电池的循环性能。
尽管已经演示和描述了说明性实施例，本领域技术人员应该理解上述实施例不能被解释为对本申请的限制，并且可以在不脱离本申请的精神、原理及范围的情况下对实施例进行改变，替代和修改。

Claims (15)

1.一种正极极片，其特征在于，包括：
正极集流体，包括沿所述正极极片的厚度方向彼此相对的第一正极表面和第二正极表面；
第一正极膜层，设置于所述第一正极表面，所述第一正极膜层包括聚阴离子型化合物，所述聚阴离子型化合物相对于所述第一正极膜层总质量的质量百分含量≥90%；以及
第二正极膜层，设置于所述第二正极表面，所述第二正极膜层包括层状过渡金属氧化物，所述层状过渡金属氧化物相对于所述第二正极膜层总质量的质量百分含量≥90%。
2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，基于所述第一正极膜层和所述第二正极膜层的总质量，所述聚阴离子型化合物的质量百分含量与所述层状过渡金属氧化物的质量百分含量的比值≥0.82。
3.根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述聚阴离子型化合物的质量百分含量与所述层状过渡金属氧化物的质量百分含量的比值为0.82至1.86。
4. 根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，
所述聚阴离子型化合物的质量百分含量为45%至65%；或
所述层状过渡金属氧化物的质量百分含量为40%至55%。
5. 根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，
所述第一正极膜层的涂布克重为0.185g/cm3至0.400g/cm3和/或
所述第二正极膜层的涂布克重为0.150g/cm3至0.300g/cm3。
6.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述聚阴离子型化合物包括分子式为Li1+eMnfA1-fP1-gRgO4的化合物及其改性化合物，-0.1≤e＜1，0.3≤f≤0.9，0≤g≤0.1，A包括Zn、Al、Na、K、Mg、Mo、W、Ti、V、Zr、Fe、Ni、Co、Ga、Sn、Sb、Nb和Ge中的一种或多种，R包括B、Si、N、S、F、Cl和Br中的一种或多种。
7. 根据权利要求6所述的正极极片，其特征在于，
A包括Fe、Ti、V、Ni、Co和Mg中的至少一种；和/或
R包括B、Si、N和S中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的正极极片，其特征在于，所述聚阴离子型化合物包括LiFe0.4Mn0.6PO4、LiFe0.3Mn0.7PO4、LiFe0.5Mn0.5PO4、LiFe0.7Mn0.3PO4、Li0.945Mn0.6Fe0.4P0.995S0.005O4、Li0.947Mn0.7Fe0.28Mg0.02P0.994S0.005B0.001O4、Li0.907Mn0.3Fe0.66V0.0 4P0.995S0.005O4中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述层状过渡金属氧化物包括分子式为Li1+zNixCoyM1-x-yO2的化合物及其改性化合物，其中，-0.1≤z＜1，0＜x＜1，0＜y<1，M包括B、Al、Mn、Mg、Nb、Ti和Ba中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的正极极片，其特征在于，0.5≤x≤0.95；和/或0.05≤y≤0.25。
11.根据权利要求9所述的正极极片，其特征在于，所述层状过渡金属氧化物包括LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.9Co0.03Mn0.07O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.90Co0.03Mn0.05B0.01Al0.01O2、LiNi0.80Co0.08Mn0.10B0.01Al0.01O2、Li0.999Ni0.60Co0.198Mn0.199Ti0.001Al0.002O2中的至少一种。
12. 根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，
所述第一正极膜层还包括第一导电剂，所述第一导电剂相对于所述第一正极膜层总质量的质量百分含量为0.2%至2.0%；和/或
所述第二正极膜层还包括第二导电剂，所述第二导电剂相对于所述第二正极膜层总质量的质量百分含量为1.5%至3.5%。
13.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至12中任一项所述的正极极片。
14.根据权利要求13所述的电池，其特征在于，还包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体、含有第一负极活性材料的第一负极膜层和含有第二负极活性材料的第二负极膜层，所述负极集流体包括沿所述负极极片的厚度方向彼此相对的第一负极表面和第二负极表面，所述第一负极膜层设置于所述第一负极表面，所述第二负极膜层设置于所述第二负极表面，
其中，所述电池满足以下条件中的至少一者：
（1）1.05≤CB1≤1.07，CB1表示单位体积所述第一负极膜层的容量与单位体积所述第一正极膜层的容量的比值；
（2）1.05≤CB2≤1.07，CB2表示单位体积所述第二负极膜层的容量与单位体积所述第二正极膜层的容量的比值。
15.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求13或14所述的电池。
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