CN117154187A - 电池单体、电池和用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种电池单体、电池和用电装置，所述电池单体包括电解液、正极极片、负极极片和隔离膜，电解液包括锂盐，锂盐包括六氟磷酸锂，六氟磷酸锂相对于电解液总质量的质量含量为15%至20%；正极极片，包括正极集流体和设置在正极集流体至少一侧且含有正极活性材料的正极膜层；负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体至少一侧且含有负极活性材料的负极膜层，负极活性材料含有碳元素和硅元素，硅元素相对于负极活性材料总质量的质量含量大于等于0.3%且小于等于3.0%；隔离膜设置于正极极片和负极极片之间。本申请所述的电池单体在放电后期的放电功率能够得到改善。

Description

电池单体、电池和用电装置
技术领域
本申请涉及可充放电电池领域，尤其涉及一种电池单体、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。由于电池领域取得了极大的进展，因此对电池单体的性能提出了更高的要求。
然而，目前电池单体在放电后期的放电功率较差。
发明内容
本申请提供一种电池单体、电池和用电装置，本申请所述的电池单体在放电后期的放电功率能够得到改善。
第一方面，本申请实施方式提出了一种电池单体，所述电池单体包括电解液、正极极片、负极极片和隔离膜，电解液包括锂盐，锂盐包括六氟磷酸锂，六氟磷酸锂相对于电解液总质量的质量含量为15%至20%；正极极片，包括正极集流体和设置在正极集流体至少一侧且含有正极活性材料的正极膜层；负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体至少一侧且含有负极活性材料的负极膜层，负极活性材料含有碳元素和硅元素，硅元素相对于负极活性材料总质量的质量含量大于等于0.3%且小于等于3.0%；隔离膜设置于正极极片和负极极片之间。
由此，本申请实施方式通过对负极活性材料硅含量（硅元素的质量含量不小于0.3%且小于等于3.0%）进行调控，并搭配合适的电解液体系（六氟磷酸锂的质量含量为15%至20%），能够降低电池在放电末期的内阻，改善放电功率性能。
在一些实施方式中，负极活性材料中的硅元素以硅单质、硅碳复合物、硅氧化物SiOx（0＜x≤2）中的至少一种形式存在于负极膜层中。
在一些实施方式中，负极活性材料还包括含碳元素的人造石墨和天然石墨中的至少一种。
在一些实施方式中，负极活性材料中的硅元素以硅氧化物SiOx（x=1）的形式存在于负极膜层中，负极活性材料还包括含碳元素的人造石墨；可选地，基于负极活性材料的总质量，硅氧化物SiOx的质量含量与人造石墨的质量含量的比值为（0.50：99.5）至（5：95）。负极活性材料满足上述硅氧化物和人造石墨的含量配比时，能够进一步改善电池在低SOC下的放电功率。
在一些实施方式中，基于负极活性材料的总质量，硅氧化物SiOx的质量含量为2.0%至3.5%。硅氧化物SiO的质量含量满足上述含量范围时，能够进一步改善低SOC下的放电功率。
在一些实施方式中，电解液还包括环状碳酸酯，基于电解液的总质量，环状碳酸酯的质量含量与六氟磷酸锂的质量含量的比值为（0.60至2.50）：1，可选为（1.00至1.65）：1。推测可能的有益效果如下：环状碳酸酯的质量含量与六氟磷酸锂的质量含量的比值在上述范围时，有利于将六氟磷酸锂中充分解离出更多的锂离子，从而使得即便在低SOC的放电末期，电解液体系中也能够含有较多的锂离子，并使得锂离子能够随着电池反应的进行被持续解离出来，以改善电池的功率性能。
在一些实施方式中，环状碳酸酯的质量含量为10%至41%，可选为20%至30%；环状碳酸酯介电常数高，离子电导率高，能够在负极活性材料表面形成稳定的SEI膜，有利于在放电末期电池的功率性能。
在一些实施方式中，环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC和碳酸丁烯酯BC中的至少一种。
在一些实施方式中，电解液还包括线性碳酸酯，基于电解液的总质量，线性碳酸酯的质量含量与环状碳酸酯的质量含量的比值为（0.9至6）：1；可选为（1.5至2.65）：1。线性碳酸酯与环状碳酸酯的质量含量的比值满足上述范围时，能够兼顾改善电解液的粘度和离子电导率，提升锂离子的动力学性能。
在一些实施方式中，线性碳酸酯的质量含量为35%至65%；和/或线性碳酸酯包括碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和碳酸二甲酯DMC中的至少一种。线性碳酸酯的粘度相对较低，有助于高含量的六氟磷酸锂充分溶解，并有利于六氟磷酸锂电离出的锂离子在正负极之间快速迁移，同时线性碳酸酯与环状碳酸酯的搭配使用，也有助于增加电解液体系的电化学稳定性，有效降低电解液的副反应。
在一些实施方式中，电解液还包括氟代环状碳酸酯。氟代环状碳酸酯能够在负极活性材料表面参与形成SEI膜，改善膜组分与特性，能够有效防护负极活性材料：尤其是在负极含硅的情况下，由于硅膨胀的特性，更加需要对SEI成膜的膜组成优化，膜组成优化通过调控电解液中的成膜添加剂的相对比例来调控，氟代环状碳酸酯参与形成的膜能够提高SEI膜的柔韧性，能够改善放电末期硅在短时间内放出大量锂离子导致的结构坍塌；而且氟代环状碳酸酯具有一定的去溶剂化能力，有利于锂离子的迁移，能够改善低SOC下的DCR，提升放电功率。
在一些实施方式中，氟代环状碳酸酯包括一氟代碳酸乙烯酯FEC、双氟代碳酸乙烯酯DFEC、三氟代碳酸丙烯酯TFPC中的至少一种；可选地，氟代环状碳酸酯包括一氟代碳酸乙烯酯FEC。
在一些实施方式中，氟代环状碳酸酯相对于电解液总质量的质量含量与硅元素的质量含量的比值为（0.5至9.5）：1，可选为（1至2）：1。
在一些实施方式中，基于电解液的总质量，氟代环状碳酸酯的质量含量与锂盐的质量含量的比值为（0.05至0.30）：1，可选为（0.10至0.20）：1。氟代环状碳酸酯的质量含量与锂盐的质量含量的比值在上述范围时，在兼顾改善SEI膜的柔韧性、导离子和导电子性能的基础上，还能够减小DCR，从而提升电池的放电功率。
在一些实施方式中，锂盐还包括含氟无机磷酸盐和含氟无机硼酸盐中的至少一种。含氟无机磷酸盐和含氟无机硼酸盐能够参与形成SEI膜中的无机组分，有利于提升SEI膜的导离子和导电子性能，且所形成的SEI膜的界面离子阻抗较低，有利于锂离子的传输，能够改善低SOC下的DCR。
在一些实施方式中，基于电解液的总质量，含氟无机磷酸盐或含氟无机硼酸盐的质量含量为0.05%至0.50%，可选为0.10%至0.30%。
在一些实施方式中，含氟无机磷酸盐包括二氟磷酸锂LiPO2F2；和/或含氟硼酸盐包括四氟硼酸锂LiBF4和二氟草酸硼酸锂LiDFOB中的至少一种。
在一些实施方式中，电解液还包括添加剂，添加剂包括1,3-丙烷磺内酯PS、碳酸亚乙烯酯VC和氟磺酸锂LiSO3F中的至少一种；基于电解液的总质量，1,3-丙烷磺内酯PS的质量含量、碳酸亚乙烯酯VC的质量含量和氟磺酸锂LiSO3F的质量含量的比值为（0.050至0.300）：（0.100至0.500）：（0.001至0.300）。1,3-丙烷磺内酯PS的质量含量、碳酸亚乙烯酯VC的质量含量和氟磺酸锂LiSO3F的质量含量的比值在上述范围内，上述组分基本能够在负极活性材料表面参与形成SEI膜，使得SEI膜能够有效缓解硅基材料的膨胀。
在一些实施方式中，1,3-丙烷磺内酯PS的质量含量为0.1%至1.0%；和/或碳酸亚乙烯酯VC的质量含量为0.1%至1.0%；和/或氟磺酸锂LiSO3F的质量含量为0.1%至1.0%。
在一些实施方式中，电池单体的保液系数为1g/Ah至2.5g/Ah，可选为1.8g/Ah至2.2g/Ah。电池单体的保液系数能够反映电解液的保液能力，电池单体的保液系数在上述范围时，电解液能够对正极极片和负极极片起到较好的浸润作用；并且负极极片和隔离膜之间具有一定的空隙，能够为硅基材料的体积膨胀提供膨胀空间，降低电池整体鼓包的风险。
在一些实施方式中，隔离膜的孔隙率为30%至40%。本申请电池单体由于六氟磷酸锂的添加量相对较高，电解液整体的粘度相对较大；隔离膜的孔隙率相对较高，有利于粘度较大的电解液透过隔离膜，使得锂离子能够顺利迁移。
在一些实施方式中，隔离膜包括有机基材和设置于有机基材至少一侧的涂层，涂层包括陶瓷层和/或聚丙烯酸酯层；可选地，涂层包括陶瓷层和聚丙烯酸酯层；可选地，陶瓷层设置于有机基材的表面，聚丙烯酸酯层设置于陶瓷层背离有机基材的表面。隔离膜将聚丙烯酸酯层设置于隔离膜的外表面，使得隔离膜外表面具有一定的柔韧性，能够有效缓解硅基材料的体积膨胀或收缩，提升电极组件整体的结构稳定性。
在一些实施方式中，有机基材的厚度为6.6μm至7.6μm。有机基材的厚度在上述范围时，能够使得锂离子在负极极片中传输速率和隔离膜中的传输速率基本一致，降低恶化浓差极化的风险，有利于改善放电性能。
在一些实施方式中，涂层的厚度为1.5μm至2.5μm。涂层的厚度在上述范围时，能够使得锂离子在负极极片中传输速率和隔离膜中的传输速率基本一致，降低恶化浓差极化的风险，有利于改善放电性能。
第二方面，本申请还提出了一种电池，所述电池包括如本申请第一方面任一实施方式所述的电池单体。
第三方面，本申请还提出了一种用电装置，包括如本申请第三方面任一实施方式的所述的电池。
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是本申请的电池单体的一实施方式的示意图。
图2是图1的电池单体的实施方式的分解示意图。
图3是本申请的电池模块的一实施方式的示意图。
图4是本申请的电池包的一实施方式的示意图。
图5是图4所示的电池包的实施方式的分解示意图。
图6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：
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。
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至120和80至110的范围，理解为60至110和80至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至3、1至4、1至5、2至3、2至4和2至5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a至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至5”表示本文中已经全部列出了“0至5”之间的全部实数，“0至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。
锂离子电池放电是锂离子从负极活性材料中脱出经电解液嵌入至正极活性材料中的过程，在电池领域，业界常用“荷电状态（state of charge，简称SOC）”反映电池放电后的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的百分数，取值范围为0至100%，当“SOC=0”时表示电池放电完全，当“SOC=100%”时表示电池处于满电状态。
锂离子电池放电过程存在放电后期“放电动力”不足的问题。例如，当电池放电至荷电状态（SOC）≤10%，继续放电至0%的放电过程中，放电的功率性能较前期放电降低，降低电池整个放电过程的功率性能。
鉴于上述问题，本申请提出一种电池单体。该电池单体包括有利于提高电池后期放电功率的负极极片，并基于该负极极片搭配有利于提高电池后期放电功率的电解液，还可以进一步包括适配的隔离膜和正极极片，该电池放电后期（尤其是SOC从10%至0%的放电过程）的功率性能显著提升。
电池单体
本申请实施方式第一方面提供一种电池单体，电池单体包括正极极片、隔离膜、负极极片和电解液。正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体至少一侧且含有正极活性材料的正极膜层；电解液包括锂盐，锂盐包括六氟磷酸锂，六氟磷酸锂相对于电解液总质量的质量含量为15%至20%；负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体至少一侧且含有负极活性材料的负极膜层，负极活性材料含有碳元素和硅元素，硅元素相对于负极活性材料总质量的质量含量不小于0.3%且小于等于3.0%。
电池单体的负极活性材料包括提供碳元素的碳基材料和提供硅元素的硅基材料，提供碳元素的碳基材料可以含有碳元素，也可以同时含有硅元素，当然也可以仅包含碳元素；提供硅元素的硅基材料可以含有硅元素，也可以同时含有碳元素，当然也可以仅包含硅元素。负极活性材料同时包括碳基材料和硅基材料，且硅元素相对于负极活性材料总质量的质量含量不小于0.3%，考虑到以下原因：相比于碳基材料，硅基材料的脱嵌锂电压平台较高，故即便在低SOC下（例如SOC≤10%）硅基材料仍能继续参与放电，以弥补碳基材料在低SOC下难以/无法继续放电的不足，改善电池在放电过程的直流内阻DCR，进而改善电池放电过程的功率性能。
本申请的电池单体中，负极活性材料以碳基材料为主，配合添加少量的硅基材料，即负极活性材料中硅元素的质量含量要小于碳元素的质量含量，且硅元素相对于负极活性材料总质量的质量含量小于等于3.0%，考虑到以下原因：尽管硅基材料脱嵌锂电位高于碳基材料，但是其在充放电过程中体积膨胀或收缩程度较大，可能导致负极活性材料结构坍塌、破裂粉化等不良问题，继而引发电池内部不希望的副反应。此外，由于硅基材料自身的导电性较差，过高的含量不利于改善DCR，因此在其他条件一致的情况下，超过3.0%硅含量的负极活性材料对应的电池功率性能反而不如硅含量更低的电池。
为了进一步改善硅基材料破裂粉化的问题，本申请实施方式的电池单体中配合使用高含量六氟磷酸锂LiPF6的电解液，六氟磷酸锂相对于电解液总质量的质量含量为15%以上。
较高含量六氟磷酸锂LiPF6的电解液，能够有效缓解硅基材料破裂粉化问题，可能的原因：六氟磷酸锂参与形成负极活性材料表面固体电解质界面(Solid ElectrolyteInterphase，SEI)膜组分，高氟原子占比的六氟磷酸锂能够优化SEI膜组分，且高质量含量的六氟磷酸锂对SEI膜组分的改善作用更显著，使得SEI膜中氟锂化物（比如氟化锂）的占比提高。这种氟锂化物占比较高的SEI膜，一方面能够缓解硅基材料破裂粉化的问题，提升负极活性材料整体的结构稳定性，另一方面能够延缓电解液和负极活性材料表面的副反应，从而提升硅基材料在放电后期的放电稳定性，进一步提升电池的功率性能。
另外，在电池单体低SOC下的放电末期，负极活性材料中锂离子浓度较低，锂离子从负极活性材料中脱出相对困难，使得电解液体系中锂盐浓度差降低，电池单体的内阻提高，更加降低放电功率。而由于本申请实施方式中电解液包括高含量的六氟磷酸锂，能够为电池体系贡献更多的锂离子，提升电解液中锂离子浓度，有效减少锂盐的浓差极化，促进锂离子从负极极片向正极极片迁移，能够进一步提升电池单体的功率性能。
但是电解液中六氟磷酸锂的质量含量大于20%时，会显著提升电解液的粘度，不利于锂离子从负极活性材料的体相内部迁移到表面，延缓锂离子从负极表面迁移到正极表面的速率，不利于锂离子从负极活性材料的表面迁移到负极活性材料体相内，因此，即便负极活性材料中含脱嵌锂电压平台较高的硅材料，没有合适的电解液体系，也会提高电池在放电末期的内阻，不利于放电功率性能。
综上，本申请实施方式的电池单体中电解液中六氟磷酸锂的质量含量为15%至20%，联合搭配负极活性材料中0.3%至3.0%的硅元素，利用电解液与负极的联合协同的作用，使得电池放电末期的功率性能得以提升。
示例性地，六氟磷酸锂相对于电解液总质量的质量含量可以为15%、15.5%、16%、16.5%、17%、17.5%、18%、18.2%、18.5%、19%、19.5%、20%，或是上述任意两个数值组成的范围。对应搭配的负极活性材料中硅元素相对于负极活性材料总质量的质量含量为0.3%至3.0%，例如，0.3%、0.32%、0.4%、0.5%、0.6%、0.64%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.27%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、1.91%、2.0%、2.1%、2.2%、2.23%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.86%、2.9%、3%，或是上述任意两个数值组成的范围。
如前述，硅元素可以来自于硅基材料，硅基材料可以为组成负极膜层的原料。在一些实施方式中，负极活性材料包括的硅元素以硅单质、硅碳复合物、硅氧化物SiOx（0＜x≤2）中的至少一种形式存在于负极膜层中。这里的硅单质、硅碳复合物、硅氧化物SiOx（0＜x≤2），既可以指硅基材料，也可以指经过化成后的电池中的负极极片中硅元素的存在形式。这里的硅氧化物SiOx，0＜x≤2是因为负极膜层中的硅原子与氧原子的结合方式是多样的，可以为SiO、SiO1.2、或SiO2以及其他可能的硅氧化物中的至少一种。这里的硅碳复合物，可以为硅元素与碳元素在电池单体内经过某些化学反应生成的硅碳复合物。
碳元素主要为碳基材料的组成元素，在一些实施方式中，碳基材料可以包括人造石墨和天然石墨中的至少一种，可选地，碳基材料可以包括天然石墨，天然石墨一般粒径更小，脱嵌锂离子更快；天然石墨表面通常含有无定形碳，无定形碳存在可以降低DCR，提高功率。
本申请中各物质或各元素的定性及其定量可以用本领域技术人员已知的合适的设备和方法进行检测，相关检测方法可以参考国内外检测标准、国内外企业标准等，并且本领域技术人员也可以从检测准确性角度出发适应性改变某些检测步骤/仪器参数等，以获得更加准确的检测结果。可以使用一种检测方法定性或定量，也可以联合使用几种检测方法定性或定量测定。
例如，以检测负极活性材料中的硅元素为例，可以通过参考JY/T015-1996《感耦等离子体原子发射光谱方法通则进行定性和定量分析，也可以进一步参考GB-T17359-2012标准，对负极极片的表面元素或经离子抛光后断面元素进行分析。
例如，本申请中的石墨材料可以结合JIS/K0131-1996 X射线衍射分析法通则对负极极片或负极活性材料进行X射线粉末衍射测试并定性分析。本申请中的硅单质、硅碳复合物、硅氧化物SiOx（0＜x≤2）也可以用上述X射线粉末衍射测试并定性分析。
在一些实施方式中，基于负极活性材料的总质量，硅氧化物SiOx（x=1）的质量含量与人造石墨的质量含量的比值为（0.5：99.5）至（5：95）。负极活性材料满足上述硅氧化物和人造石墨的含量配比时，能够进一步改善电池在低SOC下的放电功率。
示例性地，硅氧化物SiO的质量含量与人造石墨的质量含量的比值可以为0.5：99.5、1：99、1.5：98.5、2：98、2.5：97.5、3：97、3.5：96.5、4：96、4.5：95.5、5：95或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，硅氧化物SiO的质量含量可以为0.5%至5%，可选为2%至3.5%，例如，0.5%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%、3.5%、3.6%、3.7%、3.8%、3.9%、4.0%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%、4.5%、4.6%、4.7%、4.8%、4.9%、5.0%或是上述任意两个数值组成的范围。硅氧化物SiO的质量含量满足上述含量范围时，能够进一步改善低SOC下的放电功率。
在一些实施方式中，人造石墨的质量含量可以为95%至99.5%，可选为96.5%至98%，例如，95%、95.1%、95.2%、95.3%、95.4%、95.5%、95.6%、95.7%、95.8%、95.9%、96%、96.1%、96.2%、96.3%、96.4%、96.5%、96.6%、96.7%、96.8%、96.9%、97%、97.1%、97.2%、97.3%、97.4%、97.5%、97.6%、97.7%、97.8%、97.9%、98%、98.1%、98.2%、98.3%、98.4%、98.5%、98.6%、98.7%、98.8%、98.8%、98.9%、99%、99.5%或是上述任意两个数值组成的范围。人造石墨的质量含量满足上述含量范围时，能够改善电池的循环性能。
在一些实施方式中，基于负极膜层的总质量，负极活性材料的质量含量为大于等于85%小于100%。例如，负极活性材料的质量含量可以为85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，单面负极膜层的厚度为65μm至90μm。负极膜层的厚度为单面负极膜层的厚度，例如负极集流体两侧均设置有负极膜层，负极集流体其中一侧负极膜层的厚度为负极膜层单面的厚度；或者负极集流体两侧中的其中一侧设置有负极膜层，则该侧负极膜层的厚度为单面负极膜层的厚度。负极膜层的厚度在上述范围时，能够使得锂离子在负极极片中传输速率和隔离膜中的传输速率基本一致，降低恶化浓差极化的风险，有利于改善放电性能。
示例性地，负极膜层的厚度可以为65μm、66μm、67μm、68μm、69μm、70μm、71μm、72μm、73μm、74μm、75μm、76μm、77μm、78μm、79μm、80μm、81μm、82μm、83μm、84μm、85μm、86μm、87μm、88μm、89μm、90μm或是上述任意两个数值组成的范围。
在本申请实施方式中，负极膜层的厚度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，相关检测方法可以参考国内外检测标准、国内外企业标准等，并且本领域技术人员也可以从检测准确性角度出发适应性改变某些检测步骤/仪器参数等，以获得更加准确的检测结果。可以使用一种检测方法定性或定量，也可以联合使用几种检测方法定性或定量测定。例如，依据GB/T 17359-2012《微束分析能谱法定量分析》，将不含有电解液的负极极片作为样品进行离子抛光断面元素分析，可以得到负极膜层的厚度。再比如，通过千分尺多次测量取平均值：取不含有电解液的负极极片（双面涂布有负极膜层的负极极片），首先用千分尺测试负极极片任意5个位点的厚度，并得到平均值H1，将负极膜层擦拭干净后测试剩余集流体任意5个位点的厚度，并得到平均值H2，则单层负极膜层的厚度为（H2-H1）/2。
在一些实施方式中，负极膜层的压实密度PD为1.3g/cm3至1.7g/cm3。负极膜层的压实密度在此范围内，使得负极极片具有良好的动力学性能和循环性能。
示例性地，负极膜层的压实密度PD可以为1.3g/cm3、1.35g/cm3、1.4g/cm3、1.45g/cm3、1.5g/cm3、1.55g/cm3、1.6g/cm3、1.65g/cm3、1.7g/cm3或是上述任意两个数值组成的范围。
面密度=单面负极膜层重量/单面负极膜层面积，其中由于负极集流体两面都具有负极膜层，单面负极膜层重量=（极片平均重量-集流体平均重量）/2。压实密度=面密度/负极膜层平均厚度，其中由于负极集流体两面都具有负极膜层，负极膜层平均厚度=(极片平均厚度-集流体平均厚度）/2。
这里的“平均”可以是平行测试5次后取平均值。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括负极导电剂。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，基于负极膜层的总质量，负极导电剂的质量含量为≤5%。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括负极粘结剂。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，基于负极膜层的总质量，负极粘结剂的质量含量为≤5%。
在一些实施方式中，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-Na、PTC热敏电阻材料等。在一些实施方式中，基于负极膜层的总质量，其他助剂的质量含量为≤2%。
在一些实施方式中，负极集流体的厚度小于等于6μm；可选为4.5μm至6μm的薄集流体。
本申请电池单体的负极集流体可选为4.5μm至6μm的薄集流体，使得电池单体散热渠道减弱；在低SOC放电状态下，电池内能够保留部分热量，进一步增加低硅负极极片搭配高含量六氟磷酸锂电解液体系对降低放电末期（低SOC下）的DCR增长的有益效果，从而改善低SOC下的放电功率。
示例性地，负极集流体的厚度可以为4.0μm、4.1μm、4.2μm、4.3μm、4.4μm、4.5μm、4.6μm、4.7μm、4.8μm、4.9μm、5.0μm、5.1μm、5.2μm、5.3μm、5.4μm、5.5μm、5.6μm、5.7μm、5.8μm、5.9μm、6μm或是上述任意两个数值组成的范围。
负极膜层通常是将负极浆料涂布于负极集流体上，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。
负极极片并不排除除了负极膜层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还包括夹在负极集流体和负极膜层之间、设置在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）。在另外一些实施例中，本申请实施方式的负极极片还包括覆盖在负极膜层表面的保护层。
在一些实施方式中，电解液还包括有机溶剂。
在一些实施方式中，有机溶剂可以包括环状碳酸酯，基于电解液的总质量，环状碳酸酯的质量含量与六氟磷酸锂的质量含量的比值为（0.60至2.50）：1，可选为（1.00至1.65）：1。
推测可能的有益效果如下：环状碳酸酯的质量含量与六氟磷酸锂的质量含量的比值在上述范围时，有利于将六氟磷酸锂中充分解离出更多的锂离子，从而使得即便在低SOC的放电末期，电解液体系中也能够含有较多的锂离子，并使得锂离子能够随着电池反应的进行被持续解离出来，以改善电池的功率性能。
示例性地，环状碳酸酯的质量含量与六氟磷酸锂的质量含量的比值可以为0.6：1、0.7：1、0.8：1、0.9：1、1.0：1、1.1：1、1.15：1、1.2：1、1.3：1、1.35：1、1.37：1、1.4：1、1.5：1、1.6：1、1.65：1、1.67：1、1.7：1、1.8：1、1.9：1、2：1、2.1：1、2.2：1或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，电解液中的环状碳酸酯的质量含量为10%至45%，进一步可选为20%至30%。环状碳酸酯介电常数高，离子电导率高，能够在负极活性材料表面形成稳定的SEI膜，有利于在放电末期电池的功率性能。
示例性地，环状碳酸酯的质量含量可以为10%、10.92%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、20.93%、21%、22%、23%、23.66%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、29.12%、30%、30.03%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、36.4%、37%、38%、39%、40%、40.4%、41%、42%、43%、44%、45%或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，环状碳酸酯可以包括碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC和碳酸丁烯酯BC中的至少一种。
在一些实施方式中，有机溶剂可以包括线性碳酸酯，基于电解液的总质量，线性碳酸酯的质量含量与环状碳酸酯的质量含量的比值为（0.9至6）：1；可选为（1.5至2.65）：1。线性碳酸酯与环状碳酸酯的质量含量的比值满足上述范围时，能够兼顾改善电解液的粘度和离子电导率，提升锂离子的动力学性能。
示例性地，线性碳酸酯的质量含量与环状碳酸酯的质量含量的比值可以为0.9：1、1.0：1、1.1：1、1.2：1、1.3：1、1.37：1、1.4：1、1.5：1、1.6：1、1.65：1、1.67：1、1.7：1、1.8： 1、1.9： 1、2.0： 1、2.1： 1、2.2： 1、2.3： 1、2.4：1、2.5：1、2.6：1、2.7：1、2.8：1、2.9：1、3.0：1、3.1：1、3.2：1、3.3：1、3.4：1、3.5：1、3.6：1、3.7：1、3.8：1、3.9：1、4.0：1、4.1：1、4.2：1、4.3：1、4.4：1、4.5：1、4.6：1、4.7：1、4.8：1、4.9：1、5.0：1、5.1：1、5.2：1、5.3：1、5.4：1、5.5：1、5.6：1、5.7：1、5.8：1、5.9：1、5.95：1、6：1上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，线性碳酸酯的质量含量为35%至65%，进一步可选为50%至60%。链状碳酸酯的粘度相对较低，有助于高含量的六氟磷酸锂充分溶解，并有利于六氟磷酸锂电离出的锂离子在正负极之间快速迁移，同时线性碳酸酯与环状碳酸酯的搭配使用，也有助于增加电解液体系的电化学稳定性，有效降低电解液的副反应。
示例性地，线性碳酸酯的质量含量可以为35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、50.4%、51%、52%、52.5%、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，线性碳酸酯包括碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和碳酸二甲酯DMC中的至少一种。
在一些实施方式中，电解液还可以包括添加剂。
在一些实施方式中，添加剂可以包括氟代环状碳酸酯。
在一些实施方式中，氟代环状碳酸酯包括一氟代碳酸乙烯酯FEC、双氟代碳酸乙烯酯DFEC和三氟代碳酸丙烯酯TFPC中的至少一种；可选地，氟代环状碳酸酯包括一氟代碳酸乙烯酯FEC。FEC包含的氟原子数量相对较少，极性更强，氟更易脱出参与SEI膜的成膜反应。
在一些实施方式中，氟代环状碳酸酯相对于电解液总质量的质量含量与硅元素的质量含量的比值为（0.5至9.5）：1，可选为（1至2）：1。
示例性地，氟代环状碳酸酯相对于电解液总质量的质量含量与硅元素的质量含量的比值可以为0.5：1、0.6：1、0.7：1、0.8：1、0.9：1、1：1、1.05：1、1.1：1、1.2：1、1.3：1、1.35：1、1.4：1、1.5：1、1.57：1、1.6：1、1.7：1、1.8：1、1.9：1、2：1、2.1：1、2.2：1、2.3：1、2.36：1、2.5：1、3：1、3.5：1、4：1、4.5：1、4.7：1、4.71：1、4.8：1、5：1、5.5：1、5.8：1、6：1、6.5：1、7：1、7.5：1、7.8：1、8：1、8.5：1、9：1、9.1：1、9.2：1、9.3：1、9.4：1、9.43：1、9.5：1或是上述任意两个数值组成的范围。
氟代环状碳酸酯能够在负极活性材料表面参与形成SEI膜，改善膜组分与特性，能够有效防护负极活性材料：尤其是在负极含硅的情况下，由于硅膨胀的特性，更加需要对SEI成膜的膜组成优化，膜组成优化通过调控电解液中的成膜添加剂的相对比例来调控，氟代环状碳酸酯参与形成的膜能够提高SEI膜的柔韧性，能够改善放电末期硅在短时间内放出大量锂离子导致的结构坍塌；而且氟代环状碳酸酯具有一定的去溶剂化能力，有利于锂离子的迁移，能够改善低SOC下的DCR，提升放电功率。经探究发现，当负极活性材料中硅含量与电解液中的FEC的含量比值满足（0.5至9.5）：1时，电池在放电末期的倍率性能得到明显改善。
在一些实施方式中，氟代环状碳酸酯相对于电解液总质量的质量含量可以为0.95%至5.8%，可选为1.5%至3%，例如，0.95%、0.98%、1%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、1.91、2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%、3.5%、3.6%、3.7%、3.8%、3.82%、3.9%、4%、4.1%、4.5%、5%、5.2%、5.5%、5.7%、5.73%、5.8%或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，添加剂还可以包括1,3-丙烷磺内酯PS、碳酸亚乙烯酯VC和氟磺酸锂LiSO3F中的至少一种。
在一些实施方式中，基于电解液的总质量，1,3-丙烷磺内酯PS的质量含量、碳酸亚乙烯酯VC的质量含量和氟磺酸锂LiSO3F的质量含量的比值为（0.050至0.300）：（0.100至0.500）：（0.001至0.300）。1,3-丙烷磺内酯PS的质量含量、碳酸亚乙烯酯VC的质量含量和氟磺酸锂LiSO3F的质量含量的比值在上述范围内，上述组分基本能够在负极活性材料表面参与形成SEI膜，使得SEI膜能够有效缓解硅基材料的膨胀。
在一些实施方式中，1,3-丙烷磺内酯PS的质量含量为0.1%至1%，例如，0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，碳酸亚乙烯酯VC的质量含量为0.1%至1%，例如，0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，氟磺酸锂LiSO3F的质量含量为0.1%至1%，例如，0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%或是上述任意两个数值组成的范围。
锂盐在有机溶剂溶解后，能够释放出大量的活性锂离子，参与充放电，部分锂盐还可以优化SEI膜的结构，改善电解液反应活性，降低副反应，进而提高电池的放电功率。
在一些实施方式中，基于电解液的总质量，氟代环状碳酸酯的质量含量与锂盐的质量含量的比值为（0.05至0.30）：1，可选为（0.10至0.20）：1。
氟代环状碳酸酯能够在硅基材料表面形成有机物，改善SEI膜的柔韧性；锂盐能够参与SEI膜的形成，使得SEI膜中包含无机组分，有利于提升SEI膜的导离子和导电子性能，能够改善负极极片整体的导离子和导电子性能；氟代环状碳酸酯的质量含量与锂盐的质量含量的比值在上述范围时，在兼顾改善SEI膜的柔韧性、导离子和导电子性能的基础上，还能够减小DCR，从而提升电池的放电功率。
示例性地，氟代环状碳酸酯的质量含量与锂盐的质量含量的比值可以为0.05：1、0.06：1、0.07：1、0.08：1、0.09：1、0.10：1、0.11：1、0.12：1、0.13：1、0.14：1、0.15：1、0.16：1、0.17：1、0.18：1、0.19：1、0.20：1、0.21：1、0.22：1、0.23：1、0.24：1、0.25：1、0.26：1、0.27：1、0.28：1、0.29：1、0.30：1或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，锂盐还包括含氟无机磷酸盐和含氟无机硼酸盐中的至少一种。含氟无机磷酸盐和含氟无机硼酸盐能够参与形成SEI膜中的无机组分，有利于提升SEI膜的导离子和导电子性能，且所形成的SEI膜的界面离子阻抗较低，有利于锂离子的传输，能够改善低SOC下的DCR。
在一些实施方式中，含氟无机磷酸盐包括一氟磷酸锂LiPO2F3和二氟磷酸锂LiPO2F2中的至少一种；可选地，含氟无机磷酸盐包括二氟磷酸锂LiPO2F2。
在一些实施方式中，含氟硼酸盐包括四氟硼酸锂LiBF4和二氟草酸硼酸锂LiDFOB中的至少一种。
在一些实施方式中，基于电解液的总质量，含氟无机磷酸盐或含氟无机硼酸盐的质量含量为0.05%至0.50%，可选为0.10%至0.30%。
示例性地，含氟无机磷酸盐或含氟无机硼酸盐的质量含量可以为0.05%、0.06%、0.08%、0.1%、0.15%、0.18%、0.2%、0.22%、0.25%、0.28%、0.3%、0.32%、0.35%、0.38%、0.4%、0.42%、0.45%、0.48%、0.5%或是上述任意两个数值组成的范围。
示例性地，锂盐包括二氟磷酸锂LiPO2F2、四氟硼酸锂LiBF4和二氟草酸硼酸锂LiDFOB。
可选地，基于电解液的总质量，二氟磷酸锂LiPO2F2的质量含量可以为0.01%至0.5%，例如，0.01%、0.02%、0.05%、0.08%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%或是上述任意两个数值组成的范围。
可选地，基于电解液的总质量，四氟硼酸锂LiBF4的质量含量可以为0.01%至0.2%，例如，0.01%、0.02%、0.05%、0.08%、0.1%、0.15%、0.2%或是上述任意两个数值组成的范围。
可选地，基于电解液的总质量，二氟草酸硼酸锂LiDFOB的质量含量可以为0.01%至0.1%，例如，0.01%、0.02%、0.05%、0.08%、0.1%或是上述任意两个数值组成的范围。
本申请中各物质或各元素的定性及其定量可以用本领域技术人员已知的合适的设备和方法进行检测，相关检测方法可以参考国内外检测标准、国内外企业标准等，并且本领域技术人员也可以从检测准确性角度出发适应性改变某些检测步骤/仪器参数等，以获得更加准确的检测结果。可以使用一种检测方法定性或定量，也可以联合使用几种检测方法定性或定量测定。
在本申请实施方式中，电解液中无机成分/锂盐浓度的种类和含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，例如可以参考标准JY/T020-1996《离子色谱分析方法通则》通过离子色谱分析方法对电解液中的无机成分/锂盐浓度进行定性或定量分析。本申请的实施方式中可以取新制备的电解液作为样品，或者反向拆解已经放完电（放电到下限截止电压使得电池的带电状态约为0%SOC）的电池，从电池中获取的游离电解液作为样品，采用离子色谱分析方法进行检测。
在本申请实施方式中，电解液中有机成分的种类和含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，例如可以参考GB/T9722-2006《化学试剂 气相色谱法通则》通过气相色谱法对电解液中的有机成分进行定性和定量分析。本申请的实施方式中可以取新制备的电解液作为样品，或者反向拆解已经放完电（放电到下限截止电压使得电池的带电状态约为0%SOC）的电池，从电池中获取的游离电解液作为样品，采用离子色谱分析方法进行检测。
再比如，以液相核磁色谱（NMR）测试电解液中某添加剂的成分，以检测二氟磷酸锂和六氟磷酸锂为例，在氮气手套箱中，准备1个7ml玻璃瓶，在玻璃瓶中加入5ml核磁试剂预混液，在氮气气氛手套箱中室温20~25℃静置24h，使得极片和隔离膜中的电解液扩散到核磁预混液中，从而得到核磁测试样品。核磁预混液包括100ml氘代乙腈加入3ml三氟甲基苯C7H5F3，以上核磁试剂预混液提前用分子筛4A预干燥（100ml核磁试剂预混液加入15g新开的4A分子筛在室温20~25℃下，在氮气手套箱中干燥超过30天）。采用19F NMR测量（核磁（NMR）：Bruker Avance 400HD）。
为了识别和量化各个物种，在翻转角度和扫描时间方面，采用了如下设置。
氟谱测试脉冲序列：2gfhigqn.2；
延迟时间：1秒；
扫描次数：16次。
基于F-NMR中三氟甲基苯和LiPF6两物质的信号峰积分强度计算两者的相对含量，计算方法：
PF6 -相对含量=(IPF6 -×MPF6 -/6)/(ICF3ph×MCF3ph/3)，其中，I为相应的核磁峰面积，M为相应的相对分子质量，然后根六氟磷酸根与锂离子的摩尔配比关系计算六氟磷酸锂在电解液中的含量。
基于F-NMR中三氟甲基苯和PO2F2 -两物质的信号峰积分强度计算两者的相对含量，计算方法：
PO2F2 -相对含量=(IPO2F2-×MPO2F2-/2)/(ICF3ph×MCF3ph/3)，其中，I为相应的核磁峰面积，M为相应的相对分子质量，然后根二氟磷酸根与锂离子的摩尔配比关系计算二氟磷酸锂在电解液中的含量。
在一些实施方式中，本申请提及的电解液中的各类溶质或溶剂，既包括在制备电解液时主动添加的物质，也包括在电解液制备过程中或由所述电解液制备成电池的过程中或包含所述电解液的电池在存储或使用过程中由某种/些电解液中已经存在的物质衍生而来的物质。
在一些实施方式中，电池单体的保液系数为1.0g/Ah至2.5g/Ah，可选为1.8g/Ah至2.2g/Ah。
电池单体的保液系数能够反映电解液的保液能力，电池单体的保液系数在上述范围时，电解液能够对正极极片和负极极片起到较好的浸润作用；并且负极极片和隔离膜之间具有一定的空隙，能够为硅基材料的体积膨胀提供膨胀空间，降低电池整体鼓包的风险。
示例性地，电池的保液系数可以为1.0g/Ah、1.1g/Ah、1.2g/Ah、1.3g/Ah、1.4g/Ah、1.5g/Ah、1.6g/Ah、1.7g/Ah、1.8g/Ah、1.9g/Ah、2.0g/Ah、2.1g/Ah、2.2g/Ah、2.3g/Ah、2.4g/Ah、2.5g/Ah或是上述任意两个数值组成的范围。
在本申请实施方式中，电池单体的保液系数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，例如可以按照GB/T 31486-2015《电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》，在25℃下，将锂离子电池以1C充电到4.35V，然后再以1C放电到2.8V，得到放出的容量C作为分母；将锂离子电池称重为M0，然后拆解出正极极片、负极极片和隔离膜和电解液，其中游离电解液存在外壳/袋子中，将上述所有的固体组件放入60℃烘箱烘烤4小时以上（包括但不仅是正极极片、负极极片、隔离膜，还包括所拆解电池单体的其他贡献M0的机械件），然后再对电池单体所有组件称重M1，其中M0与M1的重量差作为分子。保液系数等于容量C除以M0与M1的重量差得到的值。
在一些实施方式中，电池单体还可以包括隔离膜，隔离膜的孔隙率为30%至40%。
本申请电池单体由于六氟磷酸锂的添加量相对较高，电解液整体的粘度相对较大；隔离膜的孔隙率相对较高，有利于粘度较大的电解液透过隔离膜，使得锂离子能够顺利迁移。
示例性地，隔离膜的孔隙率可以为30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%或是上述任意两个数值组成的范围。
在本申请实施方式中，孔隙率是指隔离膜内孔体积占据隔离膜总体积的百分率。孔隙率可以按照标准GB/T 36363-2018《锂离子电池用聚烯烃隔膜》进行测试。
在一些实施方式中，隔离膜包括有机基材和设置于有机基材至少一侧的涂层，涂层包括陶瓷层和/或聚丙烯酸酯层。涂层可以仅包括陶瓷层，或者仅包括聚丙烯酸酯层，或者包括陶瓷层和聚丙烯酸酯层。
可选地，在涂层包括陶瓷层和聚丙烯层的情况下，聚丙烯层可以设置于有机基材的至少一个表面，陶瓷层设置于聚丙烯层背离有机基材的表面；或者，陶瓷层可以设置于有机基材的至少一个表面，聚丙烯层设置于陶瓷层背离有机基材的表面。
隔离膜将聚丙烯酸酯层设置于隔离膜的外表面，使得隔离膜外表面具有一定的柔韧性，能够有效缓解硅基材料的体积膨胀或收缩，提升电极组件整体的结构稳定性。
有机基材的材质没有特别的限制，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基膜，例如，有机基材包括多孔聚烯烃基树脂膜（例如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯中的至少一种）、多孔玻璃纤维和多孔无纺布中的至少一种。有机基材可以选自单层薄膜，也可以是多层复合薄膜。有机基材为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同，也可以不同。
在一些实施方式中，有机基材的厚度为6.6μm至7.6μm。
有机基材的厚度在上述范围时，能够使得锂离子在负极极片中传输速率和隔离膜中的传输速率基本一致，降低恶化浓差极化的风险，有利于改善放电性能。
示例性地，有机基材的厚度可以为6.6μm、6.7μm、6.8μm、6.9μm、7.0μm、7.1μm、7.2μm、7.3μm、7.4μm、7.5μm、7.6μm或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，聚丙烯酸酯层中的聚丙烯酸酯可以由聚合物单体聚合形成，聚合物单体包括第一聚合物单体、第二聚合物单体和第三聚合物单体中的至少一种。可选地，聚合物单体包括第一聚合物单体、第二聚合物单体和第三聚合物单体。聚丙烯酸酯采用上述三种聚合物单体聚合而成，可以使得隔离膜获得与极片合适的粘接性，提高电池的动力学性能。
第一聚合物单体具有至少一个酯键，可选为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种，更可选为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种。
第二聚合物单体具有至少一个氰键，可选为丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈中的一种或多种，更可选为丙烯腈、甲基丙烯腈中的一种或多种。
第三聚合物单体具有至少一个酰胺键，可选为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-丁氧基甲基丙烯酰胺中的一种或多种，更可选为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种。
在一些实施方式中，上述形成聚丙烯酸酯中第一聚合物单体、第二聚合物单体与第三聚合物单体的重量比为（45至70）：（10至25）：（10至35），例如（50至70）：（10至25）：（10至35），（55至70）：（10至25）：（10至35），（60至70）：（10至25）：（10至35），（65至70）：（10至25）：（10至35），（45至70）：（15至25）：（10至35），（45至70）：（20至25）：（10至35），（45至70）：（22至25）：（10至35），（45至70）：（10至25）：（15至35），（45至70）：（10至25）：（20至35），（45至70）：（10至25）：（25至35），（45至70）：（10至25）：（30至35），（45至70）：（10至25）：（32至35）等。
在一些实施方式中，陶瓷层包括具有耐热性能的无机颗粒，无机颗粒可包括具有5或更高的介电常数的无机颗粒、具有传输活性离子能力的无机颗粒、能够发生电化学氧化和还原的无机颗粒中的至少一种。
在一些实施方式中，具有5或更高的介电常数的无机颗粒可包括勃姆石（γ-AlOOH）、氧化铝（Al2O3）、硫酸钡（BaSO4）、氧化镁（MgO）、氢氧化镁（Mg(OH)2）、硅氧化合物SiOx(0＜x≤2)、二氧化锡（SnO2）、氧化钛（TiO2）、氧化钙（CaO）、氧化锌（ZnO）、氧化锆（ZrO2）、氧化钇（Y2O3）、氧化镍（NiO）、二氧化铪（HfO2）、氧化铈（CeO2）、钛酸锆（ZrTiO3）、钛酸钡（BaTiO3）、氟化镁（MgF2）、Pb(Zr,Ti)O3（简写为PZT）、Pb1-mLamZr1-nTinO3（简写为PLZT，0＜m＜1，0＜n＜1）和Pb(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3（简写为PMN-PT）中的至少一种。
在一些实施方式中，具有传输活性离子能力的无机颗粒可包括磷酸锂（Li3PO4）、磷酸钛锂（LixTiy(PO4)3，0＜x＜2，0＜y＜3）、磷酸钛铝锂（LixAlyTiz(PO4)3，0＜x＜2，0＜y＜1，0＜z＜3）、(LiAlTiP)xOy类玻璃（0＜x＜4，0＜y＜13）、钛酸镧锂（LixLayTiO3，0＜x＜2，0＜y＜3）、硫代磷酸锗锂（LixGeyPzSw，0＜x＜4，0＜y＜1，0＜z＜1，0＜w＜5）、氮化锂（LixNy，0＜x＜4，0＜y＜2）、SiS2类玻璃（LixSiySz，0＜x＜3，0＜y＜2，0＜z＜4）和P2S5类玻璃（LixPySz，0＜x＜3，0＜y＜3，0＜z＜7）中的至少一种。
在一些实施方式中，能够发生电化学氧化和还原的无机颗粒可包括含锂过渡金属氧化物、橄榄石结构的含锂磷酸盐、碳基材料、硅基材料、锡基材料和锂钛化合物中的至少一种。
在一些实施方式中，陶瓷层还可以包括粘结剂；可选地，粘结剂包括聚丙烯酸酯、丙烯酸、羧甲基纤维素、聚偏二氟乙烯-共-三氯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯共聚物、聚环氧乙烷、聚芳酯、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈，聚乙烯醇、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氰基乙基支链淀粉中的一种或多种。
在一些实施方式中，涂层的厚度为1.5μm至2.5μm。
涂层的厚度为单侧涂层的厚度，具体包括陶瓷层和聚丙烯酸酯层的总厚度，例如有机基材两侧均设置有涂层，有机基材其中一侧涂层的厚度为涂层单侧的厚度；或者有机基材两侧中的其中一侧设置有涂层，则该侧涂层的厚度为单侧涂层的厚度。涂层的厚度在上述范围时，能够使得锂离子在负极极片中传输速率和隔离膜中的传输速率基本一致，降低恶化浓差极化的风险，有利于改善放电性能。
示例性地，涂层的厚度可以为1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm、2.0μm、2.1μm、2.2μm、2.3μm、2.4μm、2.5μm或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，陶瓷层的厚度与聚丙烯酸酯层的厚度的比值可以为（0.5至2.0）：1，例如0.5：1、0.7：1、0.8：1、0.9：1、1.0：1、1.1：1、1.2：1、1.3：1、1.4：1、1.5：1、1.6：1、1.7：1、1.8：1、1.9：1、2.0：1、或是上述任意两个数值组成的范围。
在本申请实施方式中，有机基材和涂层厚度的含义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，可以通过使用离子断面抛光仪与扫描电子显微镜联合进行测试。作为示例，可以按照如下步骤操作：首先将隔离膜裁成一定尺寸的待测样品（例如6mm×6mm），用两片导电导热的薄片（如铜箔）将待测样品夹住，将待测样品与薄片之间用胶（如双面胶）粘住固定，用一定质量（如400g左右）平整铁块压一定时间（如1h），使待测样品与铜箔间缝隙越小越好，然后用剪刀将边缘剪齐，粘在具有导电胶的样品台上，样品略突出样品台边缘即可。然后将样品台装进样品架上锁好固定，打开氩离子截面抛光仪电源并抽真空（例如10Pa-4Pa），设置氩气流量(例如0.15MPa)和电压（例如8KV）以及抛光时间（例如2小时），调整样品台为摇摆模式开始抛光，抛光结束后，使用扫描电子显微镜（例如ZEISS Sigma 300）得到待测样品的离子抛光断面形貌（CP）图片，测得涂层的厚度和有机基材的厚度。
在一些实施方式中，电池单体还包括正极极片。
在一些实施方式中，正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一侧且包括正极活性材料的正极膜层。例如，正极集流体具有在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的两个相对表面中的任意一者或两者上。
正极膜层包括正极活性材料，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池的正极活性材料。作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：层状结构正极活性材料（例如镍钴锰酸锂、镍酸锂/钠、钴酸锂/钠、锰酸锂/钠、富锂/钠层状和岩盐相层状等材料）、橄榄石型磷酸盐活性材料、尖晶石结构的正极活性材料（例如尖晶石锰酸锂、尖晶石镍锰酸锂、富锂的尖晶石锰酸锂和镍锰酸锂等）。
在一些实施方式中，正极活性材料包括分子式为LidNiaCobMncM(1-a-b-c)Yz的化合物，其中，0＜d≤2.1，0.6＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，且0.6＜a+b+c＜1，1.8≤z≤3.5，M元素包括B、Mg、Al、Si、P、S、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Yb、La、Ce中的至少一种元素；Y元素包括O、F中的至少一种元素。
正极活性材料除了包括锂元素外，还包括镍元素、钴元素、锰元素和M元素，镍元素能够提升正极活性材料的克容量，钴元素能够起到稳定正极活性材料的晶体结构作用，锰元素能够提升正极活性材料整体结构稳定性，M元素能够改善正极活性材料的晶体结构稳定性。
在一些实施方式中，d可以为0.01、0.02、0.05、0.08、0.10、0.12、0.15、0.18、0.20、0.22、0.25、0.28、0.30、0.32、0.35、0.38、0.40、0.42、0.45、0.48、0.50、0.52、0.55、0.58、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、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，a可以为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。
在一些实施方式中，b可以为0.01、0.02、0.05、0.08、0.10、0.12、0.15、0.18、0.20、0.22、0.25、0.28、0.30、0.32、0.35、0.38、0.40、0.42、0.45、0.48、0.50、0.52、0.55、0.58、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。
在一些实施方式中，c可以为0.01、0.02、0.05、0.08、0.10、0.12、0.15、0.18、0.20、0.22、0.25、0.28、0.30、0.32、0.35、0.38、0.40、0.42、0.45、0.48、0.50、0.52、0.55、0.58、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。
在一些实施方式中，a+b+c可以为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。
在一些实施方式中，z可以为1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5或是上述任意两个数值组成的范围。
电池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，M元素包括钛Ti和锆Zr中的至少一种元素；可选地，M包括Ti和Zr元素。Ti和Zr均能够提升循环性能。
在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量，Ti和Zr元素的总质量含量为1600ppm至3150ppm。Ti和Zr元素的添加量在上述范围时，能够进一步提升正极活性材料的晶体结构性，能够提升循环性能。
Ti和Zr元素的总质量含量是指Ti和Zr元素的总质量与正极活性材料的总质量的比值。
示例性地，Ti和Zr元素的总质量含量可以为1600ppm、1700ppm、1800ppm、1900ppm、2000ppm、2100ppm、2200ppm、2300ppm、2400ppm、2500ppm、2600ppm、2700ppm、2800ppm、2900ppm、3000ppm、3100ppm、3150ppm或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量，Ti元素的质量含量为100ppm至600ppm，例如可以为100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、450ppm、500ppm、600ppm或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量，Zr元素的质量含量为500ppm至2550ppm；可选为1500ppm至2550ppm，例如可以为500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm、1100ppm、1200ppm、1300ppm、1400ppm、1500ppm、1600ppm、1700ppm、1800ppm、1900ppm、2000ppm、2100ppm、2200ppm、2300ppm、2400ppm、2500ppm、2550ppm或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，电解液中的二氟草酸硼酸锂LiDFOB和四氟硼酸锂LiBF4中的至少一种能够提供氟离子和硼离子。在电池循环后期，正极活性材料中的金属离子例如Ti和Zr离子具有溶出至电解液并迁移至负极极片表面的风险；氟离子和硼离子能够与上述金属离子有较强的结合能力，降低金属离子迁移至负极极片表面的风险，提升电池的循环性能；并且还能够弥补Ti和Zr离子带来的功率恶化。
在一些实施方式中，正极活性材料包括单晶颗粒，单晶颗粒包括内区域和外区域，外区域为从单晶颗粒的外表面上任一点径直朝向单晶材料内部延伸500nm的区域；M元素包括铝Al元素，铝Al元素至少分布于外区域中。
单晶颗粒的内区域可以理解为单晶颗粒的核，外区域包覆于内区域外；外区域和内区域之间可能无明显界限，外区域和内区域可以认为是人为定义的两个区域，外区域为单晶颗粒外表面上任一点朝向单晶颗粒内部延伸500nm的区域，且延伸路径为直线路径，外区域可以理解为环状结构，环状结构的径向间距小于等于500nm。
铝Al元素至少分布于外区域中，有助于在正极活性材料形成氧化铝Al2O3，能够钝化正极活性材料和电解液之间的副反应，进一步提升正极活性材料结构稳定性，提高电池的循环性能。当然，Al元素除了分布于外区域中，Al元素还可以进一步分布于内区域中。
在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量，Al元素的质量含量为500ppm至3000ppm，可选为1000ppm至2000ppm。
示例性地，Al元素的质量含量可以为500ppm、600ppm、700ppm、800ppm、900ppm、1000ppm、1100ppm、1200ppm、1300ppm、1400ppm、1500ppm、1600ppm、1700ppm、1800ppm、1900ppm、2000ppm或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，电解液中的二氟磷酸锂LiPO2F2和正极活性材料中Al元素配合，能够改善正极活性材料表面的DCR，提升界面功率。
在一些实施方式中，M元素包括磷P、硫S和硼B元素中的至少一种元素；可选地，M元素包括磷P、硫S和硼B元素。磷P、硫S和硼B元素能够提升正极活性材料结构稳定性，提高电池的循环性能。
在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量，P、S和B元素的总质量含量为0至800ppm，可选为10ppm至500ppm，例如0、10ppm、20ppm、30ppm、40ppm、50ppm、60ppm、80ppm、100ppm、150ppm、200ppm、250ppm、300ppm、350ppm、400ppm、450ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm或是上述任意两个数值组成的范围。在P、S和B元素的总质量含量为0时，表示并不添加此类元素。
在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量，P元素的总质量含量为10ppm至500ppm，例如10ppm、20ppm、30ppm、40ppm、50ppm、60ppm、80ppm、100ppm、150ppm、200ppm、250ppm、300ppm、350ppm、400ppm、450ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量，S元素的总质量含量为10ppm至500ppm，例如10ppm、20ppm、30ppm、40ppm、50ppm、60ppm、80ppm、100ppm、150ppm、200ppm、250ppm、300ppm、350ppm、400ppm、450ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，基于正极活性材料的总质量，B元素的总质量含量为10ppm至500ppm，例如10ppm、20ppm、30ppm、40ppm、50ppm、60ppm、80ppm、100ppm、150ppm、200ppm、250ppm、300ppm、350ppm、400ppm、450ppm、500ppm、600ppm、700ppm、800ppm或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，电解液的添加剂还可以包括氟磺酸锂；在正极活性材料表面能够形成低阻抗的膜组分；第三添加剂和正极活性材料中磷P、硫S和硼B元素配合，能够降低正极活性材料表面的DCR，提升界面功率。
在本申请实施方式中，正极活性材料中元素的含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，参考EPA 6010D-2014，通过电感耦合等离子体原子发射光谱法测试，采用等离子体原子发射（ICP-OES，仪器型号：Thermo ICAP7400）进行测定。首先称取0.4 g正极活性材料，向其中加入10ml (50%浓度)王水。然后放置在180℃平板上30min。在平板上消解后，定容至体积100 mL，采用标准曲线法进行定量测试。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括正极导电剂。本申请实施方式对正极导电剂的种类没有特别的限制，作为示例，正极导电剂包括超导碳、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。在一些实施方式中，基于正极膜层的总质量，正极导电剂的质量含量为≤5%。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括正极粘结剂。本申请实施方式对正极粘结剂的种类没有特别的限制，作为示例，正极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。在一些实施方式中，基于正极膜层的总质量，正极粘结剂的质量含量为≤5%。
在一些实施方式中，正极膜层的压实密度与负极膜层的压实密度的比值为（2至2.5）：1。例如，2：1、2.1：1、2.2：1、2.3：1、2.4：1、2.5：1或是上述任意两个数值组成的范围。
在一些实施方式中，正极膜层的压实密度PD为3g/cm3至3.5g/cm3。例如，3g/cm3、3.1g/cm3、3.2g/cm3、3.3g/cm3、3.4g/cm3、3.5g/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，正极活性材料层的压实密度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(若是双面涂布的正极极片，可先擦拭掉其中一面的正极膜片)，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的正极膜片擦拭掉，称量正极集流体的重量，记录为M0，正极活性材料层的面密度＝(正极极片的重量M1-正极集流体的重量M0)/S1，正极活性材料层的压实密度＝正极活性材料层的面密度/正极活性材料层的厚度。
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。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。
在一些实施方式中，正极集流体的厚度小于等于10μm；可选为8μm至10μm。
正极集流体的厚度相对较薄，可以使得电池散热渠道减弱；在低SOC放电状态下，电池单体内能够保留部分热量，有利于改善低SOC下的DCR，从而改善低SOC下的放电功率。
示例性地，正极集流体的厚度可以为8μm、8.2μm、8.5μm、8.8μm、9.0μm、9.2μm、9.5μm、9.6μm、9.8μm、10μm或是上述任意两个数值组成的范围。
在本申请实施方式中，正极集流体的厚度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，例如将正极极片作为样品，然后再用酒精等有机溶剂洗去正极极片表面的正极膜层，用万分尺测量正极集流体的厚度。
正极膜层通常是将正极浆料涂布在正极集流体上，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。
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；可以理解为电极组件可以为卷绕式电极组件，或者叠片式电极组件；可选地，电极组件为叠片式电极组件，叠片式电极组件使得正极极片和负极极片之间更加紧密，能够进一步使得DCR得到改善。
在一些实施方式中，电池可包括外包装。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，电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。电池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。
本申请实施方式对电池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、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺和/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。
本申请实施方式的电池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。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。
在本申请实施方式的一些实施例中，根据本申请实施方式的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。
用电装置
本申请实施方式第二方面提供一种用电装置，用电装置包括本申请实施方式的电池、电池模块或电池包中的至少一种。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、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，可以采用电池作为电源。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请实施方式公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请实施方式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质量计，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
1、正极极片的制备
正极极片包括正极集流体和正极膜层，正极集流体为厚度10μm的铝箔，正极膜层包括由正极浆料（溶剂为N-甲基吡咯烷酮NMP）均匀涂覆于正极集流体铝箔的表面上，经干燥、冷压后形成的膜层，正极膜层包括重量比为97.5：1.4：1.1的正极活性材料、导电剂炭黑、粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）。
正极活性材料为单晶结构，其包括分子式为LidNiaCobMncM(1-a-b-c)Oz的化合物，其中正极活性材料中镍钴锰氧化物基体包括分子式为LiNi0.70Co0.10Mn0.20O2的化合物。
M元素包括450ppmTi元素、1700ppmZr元素、1600ppmAl元素和120ppm(B、S和P）元素。
2、负极极片的制备
负极极片包括负极集流体和负极膜层，负极集流体为厚度4.5μm的铜箔，负极膜层包括由负极浆料（溶剂为去离子水）均匀涂覆于负极集流体铜箔的表面上，经干燥、冷压后形成的膜层，负极膜层包括重量比为96.2：1.8：1.2：0.8的负极活性材料、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）。
负极活性材料包括97%的人造石墨和3%的硅氧化物SiO，硅元素相对于负极活性材料总质量的质量含量为1.91%。
3、隔离膜
隔离膜可以直接采购自宁德卓高新材料科技有限公司。隔离膜的孔隙率为30%，隔离膜包括有机基材（多孔聚丙烯PP（7μm））和涂层，涂层包括陶瓷层(1μm）和聚丙烯酸酯层(1μm），陶瓷层设置于有机基材的两个表面，陶瓷层包括由粘结剂和无机氧化铝溶解于N-甲基吡咯烷酮NMP中涂布在有机基材上形成的膜层，聚丙烯酸酯层设置于陶瓷层背离有机基材的表面，聚丙烯酸酯层为将含有聚丙烯酸酯类的物质涂布到陶瓷层表面上形成的膜层。
4、电解液的制备
电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，有机溶剂包括环状碳酸酯（EC、PC和BC，各组分质量比为1:1:1）和线性碳酸酯（EMC、DMC和DEC，各组分质量比为1:1:1）；添加剂包括氟代环状碳酸酯FEC。添加剂还包括PS、VC和LiSO3F中的至少一者，其总含量为≤2%。
5、电池的制备
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，锂离子电池的保液系数为2.0g/Ah。
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，对比例1的负极活性材料不同，负极活性材料包括94%人造石墨和6%的硅氧化物SiO，硅元素的质量含量为3.82%。
对比例2和对比例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，对比例2和对比例3调整了电解液的组分，尤其是六氟磷酸锂的含量。
对比例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，对比例4的负极活性材料不同，负极活性材料包括100%人造石墨。
实施例2-1至实施例2-5
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，实施例2-1至实施例2-5至少调整了负极活性材料的组成。
实施例3-1至实施例3-3
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，实施例3-1至实施例3-3至少调整了负极活性材料的组成。
实施例4至实施例4-2
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，实施例4至实施例4-2至少调整了电解液的组成，尤其是六氟磷酸锂的质量含量。
实施例5-1至实施例5-7
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，实施例5-1至实施例5-7至少调整了电解液的组成，尤其是环状碳酸酯和线性碳酸酯中至少一者的质量含量。
实施例6-1至实施例6-4
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，实施例6-1至实施例6-4至少调整了电解液的组成，尤其是氟代环状碳酸酯的质量含量。
实施例7
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，实施例7至少调整了电解液的组成，尤其是氟代环状碳酸酯的种类，调整为DFEC，DFEC包含两个氟原子，极性相对较弱，相较于FEC成膜较困难。
实施例8-1至实施例8-4
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，实施例8-1至实施例8-4至少调整了电解液的保液系数。
实施例9-1至实施例9-4
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，实施例9-1至实施例9-4至少调整了隔离膜中涂层厚度和孔隙率中的至少一者。
实施例9-3和实施例9-4采用不同孔隙率的PP材质，不同的孔隙率的调控可以采用本领域技术人员已知的方法。
实施例和对比例的参数如表1至表3所示。
性能测试
1、锂离子的直流内阻DCR测试
容量测试流程：
在25℃的环境下，将实施例和对比例制备的锂离子电池首先以0.33C放电至2.8V，再以0.33C充电到4.35V，并在4.35V下，恒压充电到电流值小于0.05C，再以0.33C放电至2.8V，记录此时的放电容量为电池的真实容量D0；
10%SOC调整：
锂离子电池以0.1C(此时的C是通过测试出的D0来确定)充电6分钟调整到10%SOC，记录此时的电压值为U1；以4C的倍率放电10s，记录此时的电压值为U2，
直流内阻DCR=(U1-U2)/I。
测试结果
测试结果如表1至表3所示。
表1
表2
表3
由表1至表3可知，
对比例1和对比例4均采用合适的电解液体系，但是对比例1中硅元素的质量含量较高，即使体系内包含较高含量的六氟磷酸锂，也无法很好地缓解硅基材料体积膨胀，硅基材料发生结构坍塌、破裂粉化的风险较高，不利于改善DCR，电池放电功率较差。对比例4采用人造石墨作为负极活性材料，在低SOC下，人造石墨难以参与放电容易导致放电不足，导致放电功率较差。
对比例2和对比例3均采用适当的硅材料体系，但是对比例2采用相对较低含量的六氟磷酸锂（12%），较低含量的六氟磷酸锂在负极活性材料表面生成的氟锂化物相对较少，不能很好地缓解硅基材料破裂粉化的问题；对比例3采用相对较高含量的六氟磷酸锂（23%），较高含量的六氟磷酸锂虽然能够对硅基材料的体积膨胀起到良好的缓解作用，但是六氟磷酸锂导致电解液体系粘度过高，不利于锂离子从负极表面迁移至正极表面，在放电后期，难以提高放电功率。
相较于对比例1至对比例4，实施例1通过对负极活性材料硅含量（硅元素的质量含量不小于0.3%且小于等于3.0%）进行调控，并搭配合适的电解液体系（六氟磷酸锂的质量含量为15%至20%），才能降低电池在放电末期的内阻，改善放电功率性能。
随着硅元素含量的变化，对电池的放电功率具有一定影响，硅元素添加量较少，参与后期放电的负极活性材料相对较少，不利于电池放电功率的提升，硅元素添加量较多，体积膨胀的不利影响逐渐体现；因此，选择合适的硅元素含量更有利于电池放电功率的提升，例如硅元素的质量含量不小于0.3%且小于等于3.0%，能够显著提升电池放电功率的提升。硅基材料和碳基材料的材质对放电功率也具有一定影响。电解液的组分对放电功率也具有一定影响。
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 (32)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：
电解液，包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂，所述六氟磷酸锂相对于所述电解液总质量的质量含量为15%至20%；
正极极片，包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一侧且含有正极活性材料的正极膜层；
负极极片，包括负极集流体和设置于所述负极集流体至少一侧且含有负极活性材料的负极膜层，所述负极活性材料含有碳元素和硅元素，所述硅元素相对于所述负极活性材料总质量的质量含量大于等于0.3%且小于等于3.0%；以及
隔离膜，设置于所述正极极片和负极极片之间。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极活性材料中的硅元素以硅单质、硅碳复合物、硅氧化物SiOx（0＜x≤2）中的至少一种形式存在于所述负极膜层中。
3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极活性材料还包括含碳元素的人造石墨和天然石墨中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，
所述负极活性材料中的硅元素以硅氧化物SiOx（x=1）的形式存在于所述负极膜层中，
所述负极活性材料还包括含碳元素的人造石墨。
5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，
基于所述负极活性材料的总质量，所述硅氧化物SiOx的质量含量与所述人造石墨的质量含量的比值为（0.50：99.5）至（5：95）。
6.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，基于所述负极活性材料的总质量，所述硅氧化物SiOx（x=1）的质量含量为2.0%至3.5%。
7.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，
所述电解液还包括环状碳酸酯，基于所述电解液的总质量，所述环状碳酸酯的质量含量与所述六氟磷酸锂的质量含量的比值为（0.60至2.50）：1。
8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，
所述环状碳酸酯的质量含量与所述六氟磷酸锂的质量含量的比值为（1.00至1.65）：1。
9.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，
所述环状碳酸酯的质量含量为10%至41%；和/或
所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC和碳酸丁烯酯BC中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，
所述环状碳酸酯的质量含量为20%至30%。
11.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，
所述电解液还包括线性碳酸酯，基于所述电解液的总质量，所述线性碳酸酯的质量含量与所述环状碳酸酯的质量含量的比值为（0.9至6）：1。
12.根据权利要求11所述的电池单体，其特征在于，
所述线性碳酸酯的质量含量与所述环状碳酸酯的质量含量的比值为（1.5至2.65）：1。
13.根据权利要求11所述的电池单体，其特征在于，
所述线性碳酸酯的质量含量为35%至65%；和/或
所述线性碳酸酯包括碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC和碳酸二甲酯DMC中的至少一种。
14.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电解液还包括氟代环状碳酸酯。
15.根据权利要求14所述的电池单体，其特征在于，所述氟代环状碳酸酯包括一氟代碳酸乙烯酯FEC、双氟代碳酸乙烯酯DFEC、三氟代碳酸丙烯酯TFPC中的至少一种。
16.根据权利要求15所述的电池单体，其特征在于，
所述氟代环状碳酸酯包括一氟代碳酸乙烯酯FEC；和/或
所述氟代环状碳酸酯相对于所述电解液总质量的质量含量与所述硅元素的质量含量的比值为（0.5至9.5）：1。
17.根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述氟代环状碳酸酯相对于所述电解液总质量的质量含量与所述硅元素的质量含量的比值为（1至2）：1。
18.根据权利要求14所述的电池单体，其特征在于，基于所述电解液的总质量，所述氟代环状碳酸酯的质量含量与所述锂盐的质量含量的比值为（0.05至0.30）：1。
19.根据权利要求18所述的电池单体，其特征在于，基于所述电解液的总质量，所述氟代环状碳酸酯的质量含量与所述锂盐的质量含量的比值为（0.10至0.20）：1。
20.根据权利要求18所述的电池单体，其特征在于，所述锂盐还包括含氟无机磷酸盐和含氟无机硼酸盐中的至少一种。
21.根据权利要求20所述的电池单体，其特征在于，
基于所述电解液的总质量，所述含氟无机磷酸盐或含氟无机硼酸盐的质量含量为0.05%至0.50%。
22.根据权利要求21所述的电池单体，其特征在于，
所述含氟无机磷酸盐或含氟无机硼酸盐的质量含量为0.10%至0.30%。
23.根据权利要求20所述的电池单体，其特征在于，
所述含氟无机磷酸盐包括二氟磷酸锂LiPO2F2；和/或
所述含氟硼酸盐包括四氟硼酸锂LiBF4和二氟草酸硼酸锂LiDFOB中的至少一种。
24.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，
所述电解液还包括添加剂，所述添加剂包括1,3-丙烷磺内酯PS、碳酸亚乙烯酯VC和氟磺酸锂LiSO3F中的至少一种；
基于所述电解液的总质量，所述1,3-丙烷磺内酯PS的质量含量、所述碳酸亚乙烯酯VC的质量含量和所述氟磺酸锂LiSO3F的质量含量的比值为（0.050至0.300）：（0.100至0.500）：（0.001至0.300）。
25.根据权利要求24所述的电池单体，其特征在于，
所述1,3-丙烷磺内酯PS的质量含量为0.1%至1.0%；和/或
所述碳酸亚乙烯酯VC的质量含量为0.1%至1.0%；和/或
所述氟磺酸锂LiSO3F的质量含量为0.1%至1.0%。
26.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，
所述电池单体的保液系数为1g/Ah至2.5g/Ah。
27.根据权利要求26所述的电池单体，其特征在于，
所述电池单体的保液系数为1.8g/Ah至2.2g/Ah。
28.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述隔离膜的孔隙率为30%至40%。
29.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述隔离膜包括有机基材和设置于所述有机基材至少一侧的涂层，所述涂层包括陶瓷层和聚丙烯酸酯层，所述陶瓷层设置于所述有机基材的表面，所述聚丙烯酸酯层设置于所述陶瓷层背离所述有机基材的表面。
30.根据权利要求29所述的电池单体，其特征在于，
所述有机基材的厚度为6.6μm至7.6μm；和/或
所述涂层的厚度为1.5μm至2.5μm。
31.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至30中任一项所述的电池单体。
32.一种用电装置，包括如权利要求31所述的电池。
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