CN117199506B

CN117199506B - 电池单体及其制备方法、电池和用电装置

Info

Publication number: CN117199506B
Application number: CN202311480350.8A
Authority: CN
Inventors: 吴凯; 林逵; 刘桓基; 徐晓富; 陈晓; 孙信; 叶永煌
Original assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Current assignee: Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date: 2023-11-08
Filing date: 2023-11-08
Publication date: 2024-05-10
Anticipated expiration: 2043-11-08
Also published as: CN117199506A

Abstract

本申请公开了一种电池单体及其制备方法、电池和用电装置，所述电池单体包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体、负极活性材料层和固体电解质界面膜，所述负极活性材料层设在所述负极集流体的至少一侧，所述固体电解质界面膜设在所述负极活性材料层上远离所述负极集流体的至少一侧，所述固体电解质界面膜包含C‑S键、C‑Se键或C‑P键中的至少一种以及硫阴离子、磷阴离子或硒阴离子中的至少一种。本申请通过负极极片包含C‑S键、C‑Se键或C‑P键中的至少一种以及硫阴离子、磷阴离子或硒阴离子中的至少一种的固体电解质界面膜（SEI膜），能够降低电池循环过程活性离子的消耗以及提高固体电解质膜的离子电导率，从而可以提高电池的循环性能。

Description

电池单体及其制备方法、电池和用电装置

技术领域

本申请属于电池领域，具体涉及一种电池单体及其制备方法、电池和用电装置。

背景技术

近年来，随着电池的应用范围越来越广泛，电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。然而，现有电池负极极片表面的SEI膜（固体电解质界面）韧性较低，循环过程中会导致SEI膜的不断破裂和重组，增加了活性离子消耗，降低了电池的循环寿命。

发明内容

鉴于背景技术中存在的技术问题，本申请提供一种电池单体，旨在提高含有其的电池的循环性能。

为了实现上述目的，本申请一个方面提供了一种电池单体，所述电池单体包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体、负极活性材料层和固体电解质界面膜，所述负极活性材料层设在所述负极集流体的至少一侧，所述固体电解质界面膜设在所述负极活性材料层上远离所述负极集流体的至少一侧，所述固体电解质界面膜包含C-S键、C-Se键或C-P键中的至少一种以及硫阴离子、磷阴离子或硒阴离子中的至少一种。

本申请至少包括如下所述的有益效果：本申请的电池单体的负极极片上的固体电解质界面膜包含C-S键、C-Se键或C-P键中的至少一种，由此，提高了固体电解质膜的韧性，降低了电池循环过程活性离子的消耗，从而可以提高电池的循环性能。同时所述固体电解质界面膜还包括硫阴离子、磷阴离子或硒阴离子中的至少一种，可以提高固体电解质界面膜的离子电导率，从而可以提高SEI膜的离子传导性，降低界面阻抗，提高电池的动力学性能和循环性能。

本申请第二个方面提供了一种制备电池单体的方法，包括：

提供电极组件，所述电极组件包括负极极片，所述负极极片包括第一添加剂和/或第二添加剂，所述第一添加剂包括硫单质、硒单质、磷单质或二硫化硒中的至少一种，所述第二添加剂包括硫化物、硒化物或磷化物中的至少一种；

将所述电极组件设置在具有容纳腔的外壳中，并将电解液注入到所述容纳腔内，经封装工序、抽真空工序、化成工序，得到电池单体。

由此，采用本申请的方法制备的电池单体中负极极片上可以形成包含C-S键、C-Se键或C-P键中的至少一种以及硫阴离子、磷阴离子或硒阴离子中的至少一种的固体电解质膜，由此，提高了固体电解质膜的韧性，降低了电池循环过程活性离子的消耗，从而可以提高电池的循环性能。并且提高了固体电解质膜的离子电导率，从而可以提高SEI膜的离子传导性，降低界面阻抗，提高电池的动力学性能和循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述第一添加剂和/或第二添加剂的体积平均粒径D_v50为10nm-20μm。由此，可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述硫化物包括硫化钙、硫化锌、硫化镁、硫化铝、硫化钾或硫化钠中的至少一种；和/或，所述硒化物包括硒化钙、硒化锌、硒化镁、硒化铝、硒化钾或硒化钠中的至少一种；和/或，所述磷化物包括磷化钙、磷化锌、磷化镁、磷化铝、磷化钾或磷化钠中的至少一种。由此，可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述负极极片包括：负极集流体和负极活性材料层，所述负极活性材料层形成在所述负极集流体的至少一侧上，所述负极活性材料层包括所述第一添加剂和/或第二添加剂。由此，可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述负极活性材料层包括所述第一添加剂，基于所述负极活性材料层的总质量，所述第一添加剂的含量为0.05%-5%；和/或所述负极活性材料层包括所述第二添加剂，基于所述负极活性材料层的总质量，所述第二添加剂的含量为0.1%-8%。由此，可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述负极活性材料层的厚度为0.1mm-0.2mm。由此，可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述负极极片包括：负极集流体、负极活性材料层和保护层，所述负极活性材料层形成在所述负极集流体的至少一侧上；所述保护层形成在所述负极活性材料层上远离所述负极集流体的至少一侧，所述保护层包括所述第一添加剂和/或第二添加剂。由此，可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述保护层包括所述第一添加剂，基于所述保护层的总质量，所述第一添加剂的含量为0.05%-5%；和/或，所述保护层包括所述第二添加剂，基于所述保护层的总质量，所述第二添加剂的含量为0.1%-8%。由此，可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述保护层的厚度为50μm-200μm。由此，可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述电解液包括溶剂，所述溶剂包括环状溶剂。由此，可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中基于所述溶剂的总质量，所述环状溶剂的质量浓度为10%-70%。由此，可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述环状溶剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸亚丁酯、环丁砜、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或1,4-丁内酯中的至少一种。由此，可以提高电池的循环性能。

本申请第三方面提供了一种电池，所述电池包括本申请第一方面所述的电池单体或采用本申请第二方面所述的方法得到的电池单体。由此，本申请的电池具有优异的循环性能。

本申请第四方面提供了一种用电装置，所述用电装置包括本申请第三方面所述的电池。由此，本申请的用电装置具有优异的循环性能。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1是本申请一实施方式的负极极片的示意图。

图2是本申请另一实施方式的负极极片的示意图。

图3是本申请一实施方式的电池的示意图。

图4是图3所示的本申请一实施方式的电池的分解图。

图5是本申请一实施方式的电池模块的示意图。

图6是本申请一实施方式的电池包的示意图。

图7是图6所示的本申请一实施方式的电池包的分解图。

图8是本申请一实施方式的电池用作电源的用电装置的示意图。

图9为实施例1电池单体拆解的负极极片的C1s谱图。

图10为对比例1电池单体拆解的负极极片的C1s谱图。

图11为实施例1电池单体拆解的负极极片的S2p谱图。

图12为对比例1电池单体拆解的负极极片的S2p谱图。

附图标记说明：

1电池；11壳体；12电极组件；13盖板；2电池模块；3电池包；31上箱体；32下箱体；20负极极片；21负极集流体；22负极活性材料层；23保护层。

具体实施方式

下面对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

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。

目前，从市场形势的发展来看，二次电池的应用越加广泛。二次电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着二次电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

随着电池首次充电的进行，电解液中的添加剂和溶剂等达到各自的分解电位，在负极极片的负极活性材料表面依次分解，生成相应无机碳酸盐与有机物，从而在负极极片表面形成SEI膜。在电池充放电过程中，该SEI膜作为隔绝电解液与负极极片以及传导活性离子的组分稳定存在，从而保证电池的循环。但由于负极极片中负极活性材料的不断膨胀/收缩，并且这些无机碳酸盐与有机物形成的SEI膜韧性较低，导致该SEI膜会在循环过程中发生破裂。随着循环过程的不断进行，会在负极极片表面继续形成新的SEI膜，即循环过程中会发生SEI膜的不断破裂和重组，增加了活性离子消耗，降低了电池的循环寿命；同时，SEI膜的不断破裂和重组会使其厚度不断增厚，延长了离子的传输路径，降低了离子传输速率，导致界面阻抗增加，恶化循环性能。

本申请的电池单体的负极极片上形成有包含C-S键、C-Se键或C-P键中的至少一种的固体电解质界面膜，该固体电解质界面膜相比于无机碳酸盐与有机物形成的SEI膜具有更高的韧性，从而可以提高SEI膜的韧性，降低负极极片中负极活性材料的不断膨胀/收缩导致的SEI膜的不断破裂和重组，降低活性离子消耗，提高电池的循环寿命。同时所述固体电解质界面膜还包括硫阴离子、磷阴离子或硒阴离子中的至少一种。硫阴离子、磷阴离子和硒阴离子可以提高固体电解质界面膜的离子电导率，从而可以提高SEI膜的离子传导性，降低界面阻抗，提高电池的动力学性能和循环性能。

本申请实施例公开的电池单体适用于锂离子电池和钠离子电池，并且本申请实施例公开的电池可以用于使用电池作为电源的用电设备或者使用电池作为储能元件的各种储能系统。用电设备可以包括但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。

本申请第一方面提出了一种电池单体，所述电池单体包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体、负极活性材料层和固体电解质界面膜，所述负极活性材料层设在所述负极集流体的至少一侧，所述固体电解质界面膜设在所述负极活性材料层上远离所述负极集流体的至少一侧，所述固体电解质界面膜包含C-S键、C-Se键或C-P键中的至少一种以及硫阴离子、磷阴离子或硒阴离子中的至少一种。

本申请至少包括如下所述的有益效果：本申请的电池单体的负极极片上形成有包含C-S键、C-Se键或C-P键中的至少一种的固体电解质界面膜，C-S键、C-Se键和C-P键可以显著提高固体电解质界面膜的韧性，使得本申请负极极片上的固体电解质界面膜相比于无机碳酸盐与有机物形成的SEI膜具有更高的韧性，降低负极极片中负极活性材料的不断膨胀/收缩导致的SEI膜的不断破裂和重组，降低活性离子消耗，提高电池的循环寿命。同时所述固体电解质界面膜还可以包括硫阴离子、磷阴离子或硒阴离子中的至少一种，硫阴离子、磷阴离子和硒阴离子可以提高固体电解质界面膜的离子电导率，从而可以提高SEI膜的离子传导性，降低界面阻抗，提高电池的动力学性能和循环性能。

本申请，“所述固体电解质界面膜包含C-S键、C-Se键或C-P键”可以理解为固体电解质界面膜包括含有C-S键、C-Se键或C-P键的化合物，并且C-S键、C-Se键或C-P键可以采用X射线电子能谱（XPS）测试得到。

本申请的硫阴离子可以包括S^2-，磷阴离子可以包括P^3-、P^2-、P⁻，硒阴离子包括Se^2-，这些阴离子也可以采用X射线电子能谱（XPS）测试得到。

在本申请一些实施方式中，所述固体电解质界面膜的厚度可以为2nm-50nm，例如5nm-45nm，10nm-40nm，15nm-35nm，20nm-30nm，25nm-30nm。由此，该厚度的固体电解质界面膜具有优异的韧性，可以降低负极极片中负极活性材料的不断膨胀/收缩导致的SEI膜的不断破裂和重组，降低活性离子消耗，提高电池的循环寿命。

本申请中，所述固体电解质界面膜的厚度测试可以采用TEM（透射电子显微镜）或者XPS（X射线光电子能谱）深度剖析测试得到。其中通过TEM可以直接观测到循环后负极活性材料表面的SEI膜厚度；通过XPS深度剖析，利用的是SEI膜与负极活性材料在负极极片厚度方向上的成分与化学状态差异，通过惰性气体离子轰击SEI膜，对表面的SEI膜进行刻蚀，刻蚀和取谱交替操作，便可得到样品化学信息随负极极片厚度的变化规律，当刻蚀到负极活性材料的组分时停止，认为所刻蚀的深度即为SEI膜的厚度。

本申请第二方面提出了一种制备电池单体的方法，包括：

由此，本申请的电极组件中负极极片包括上述第一添加剂和/第二添加剂，化成工序中，上述添加剂可与活性离子（例如Li⁺或Na⁺）反应，反应后生成的A_xM_y（以添加剂为单质M，A为活性离子为例）能够诱导电解液中的环状溶剂开环分解形成类PEO聚合物（包含C-S键、C-Se键或C-P键中的至少之一），并且该类添加剂形成的产物A_xM_y在电解液中具有较低的溶解度，仅可微溶于电解液，因此形成的产物主要存在于负极极片的表面，难以扩散到电解液中，从而在负极极片表面形成包括类PEO聚合物和A_xM_y的SEI膜，类PEO聚合物相比于无机碳酸盐与有机物形成的SEI膜具有更高的韧性，从而可以提高SEI膜的韧性，降低负极极片中负极活性材料的不断膨胀/收缩导致的SEI膜的不断破裂和重组，降低活性离子消耗，提高电池的循环寿命。同时随着电池电压升高，SEI膜中部分A_xM_y发生氧化分解，其氧化分解产物（包括硫阴离子、磷阴离子或硒阴离子中的至少一种）以及A_xM_y相比碳酸盐具有更高的离子电导率，从而可以提高SEI膜的离子传导性，降低界面阻抗，提高电池的动力学性能和循环性能。

本申请，“类PEO聚合物”可以理解为链段结构与PEO（聚氧化乙烯）链段结构（-[-CH₂—CH₂—O-]-_n）类似的聚合物。

在本申请一些实施方式中，所述第一添加剂和/或第二添加剂的体积平均粒径D_v50可以分别独立地为10nm-20μm，例如50nm-20μm、100nm-20μm、200nm-20μm、500nm-20μm、700nm-20μm、1μm-20μm、3μm-17μm、5μm-15μm、7μm-12μm、8μm-10μm。由此，本申请在负极极片中采用该粒径的第一添加剂和/或第二添加剂，可以降低所述第一添加剂和/或第二添加剂的氧化分解电位，当所述负极极片中加入第一添加剂时，所述第一添加剂可优先于电解质盐和溶剂的氧化还原反应而与活性离子反应生成A_xM_y（以添加剂为M，A⁺为活性离子为例），形成的产物A_xM_y能够诱导电解液中的环状溶剂开环分解形成类PEO聚合物；若负极极片中加入所述第二添加剂，在对电池进行充电过程中，所述第二添加剂可优先于电解质盐和溶剂发生分解产生N离子和M离子（以第二添加剂为N_aM_b为例），并且生成的M离子也可优先于电解质盐和溶剂的氧化还原反应而与活性离子（以A⁺为活性离子为例）反应生成A_xM_y，其能够诱导电解液中的环状溶剂开环分解形成类PEO聚合物，从而在负极极片表面形成包括类PEO聚合物和A_xM_y的SEI膜，类PEO聚合物相比于无机碳酸盐与有机物形成的SEI膜具有更高的韧性，从而可以提高SEI膜的韧性，降低负极极片中负极活性材料的不断膨胀/收缩导致的SEI膜的不断破裂和重组，降低活性离子消耗，提高电池的循环寿命。在本申请一些实施方式中，所述第一添加剂和/或第二添加剂的体积平均粒径D_v50分别独立地为50nm-500nm。

本申请中，体积平均粒径D_v50是指累计体积分布百分数达到50%时所对应的粒径，例如参照标准GB/T 19077-2016，使用激光粒度分析仪（例如Malvern Master Size 3000）进行测定。

在本申请一些实施方式中，所述第一添加剂可以包括S单质、P单质、Se单质或SeS₂中的至少一种，所述第一添加剂与活性离子A⁺（A⁺包括Li⁺或Na⁺）形成的A_xM_y可以为A₂S、A₃P、A₂Se、A₆SeS₂（其包括2（A₂S）和A₂Se），并且随着电池的升高，SEI膜中的A_xM_y发生氧化分解，其氧化分解产物相较于A₂CO₄具有更高的离子电导率，从而可以提高SEI膜的离子传导性，降低界面阻抗，提高电池的动力学性能和循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述第二添加剂可以包括硫化物、硒化物或磷化物中的至少一种。作为示例，所述硫化物可以包括硫化钙、硫化锌、硫化镁、硫化铝、硫化钾或硫化钠中的至少一种；所述硒化物可以包括硒化钙、硒化锌、硒化镁、硒化铝、硒化钾或硒化钠中的至少一种；所述磷化物可以包括磷化钙、磷化锌、磷化镁、磷化铝、磷化钾或磷化钠中的至少一种。

在本申请一些实施方式中，参考图1，所述负极极片20可以包括负极集流体21和负极活性材料层22，所述负极活性材料层22形成在所述负极集流体21的至少一侧上，所述负极活性材料层22包括所述第一添加剂和/或第二添加剂。由此，当所述负极活性材料层22中加入第一添加剂时，在对电池进行充电过程中，所述负极活性材料层22中的所述第一添加剂可优先于电解质盐和溶剂的氧化还原反应而与A⁺反应生成A_xM_y（以添加剂为M，A⁺为活性离子为例），形成的产物A_xM_y能够诱导电解液中的环状溶剂开环分解形成类PEO聚合物；同时若负极活性材料层22中加入所述第二添加剂，在对电池进行充电过程中，所述第二添加剂可优先于电解质盐和溶剂发生分解产生N离子和M离子（以第二添加剂为N_aM_b为例），并且生成的M离子也可优先于电解质盐和溶剂的氧化还原反应而与活性离子（以A⁺为活性离子为例）反应生成A_xM_y，其能够诱导电解液中的环状溶剂开环分解形成类PEO聚合物，该类添加剂形成的产物A_xM_y在电解液中具有较低的溶解度，仅可微溶于电解液，因此形成的A_xM_y主要存在于负极极片20的表面，难以扩散到电解液中，从而在负极极片20表面形成包括类PEO聚合物和A_xM_y的SEI膜，类PEO聚合物相比于无机碳酸盐与有机物形成的SEI膜具有更高的韧性，从而可以提高SEI膜的韧性，降低负极极片20中负极活性材料的不断膨胀/收缩导致的SEI膜的不断破裂和重组，降低活性离子消耗，提高电池的循环寿命。同时随着电池电压升高，SEI膜中部分A_xM_y发生氧化分解，其氧化分解产物以及A_xM_y相比碳酸盐具有更高的离子电导率，从而可以提高SEI膜的离子传导性，降低界面阻抗，从而提高电池的动力学性能和循环性能。

作为示例，负极集流体21具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性材料层22设置在负极集流体21相对的两个表面中的任意一者或两者上。

在本申请一些实施方式中，所述负极集流体21可采用金属箔片或复合负极集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合负极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。复合负极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。

在本申请一些实施方式中，所述负极活性材料层22包括所述第一添加剂，基于所述负极活性材料层22的总质量，所述第一添加剂的含量可以为0.05%-5%，例如0.08%-5%、0.1%-5%、0.2%-5%、0.5%-5%、0.8%-5%、1%-5%、1.5%-4.5%、2%-4%、2.5%-3.5%、2.5%-3%等。由此，在所述负极活性材料层22中加入上述含量范围的所述第一添加剂，可以促使在负极极片20表面形成较高韧性的SEI膜，从而提高电池的循环性能。在本申请另一些实施方式中，基于所述负极活性材料层22的总质量，所述第一添加剂的含量为0.1%-1%。

在本申请一些实施方式中，所述负极活性材料层22包括所述第二添加剂，基于所述负极活性材料层22的总质量，所述第二添加剂的含量可以为0.1%-8%，例如0.3%-8%、0.5%-8%、0.7%-8%、1%-8%、1.5%-7.5%、2%-7%、2.5%-6.5%、3%-6%、3.5%-5.5%、4%-5%、4.5%-5%等。由此，在所述负极活性材料层22中加入上述含量范围的所述第二添加剂，可以促使在负极极片20表面形成较高韧性的SEI膜，从而提高电池的循环性能。在本申请另一些实施方式中，所述负极活性材料层22包括所述第二添加剂，基于所述负极活性材料层22的总质量，所述第二添加剂的含量为0.2%-6%。

在本申请一些实施方式中，所述负极活性材料层22的厚度可以为0.1mm-0.2mm，例如0.12mm-0.18mm、0.15mm-0.18mm等。由此，采用本申请厚度的负极活性材料层22，可以提高电池的容量和循环寿命。

在本申请一些实施方式中，所述负极活性材料层22还包括负极活性材料，所述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、锡基材料和钛酸锂等。所述硅基材料可包括单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物或硅合金中的至少一种。所述锡基材料可包括单质锡、锡氧化合物或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。

在本申请一些实施方式中，基于所述负极活性材料层22的总质量，所述负极活性材料的含量为90%-96%，例如91%-95%、92%-94%、93%-94%等。由此，本申请的负极活性材料层22中包括上述含量的负极活性材料，可以提高电池的容量和循环寿命。

在本申请一些实施方式中，所述负极活性材料层22还可选地包括粘结剂，所述粘结剂可包括丁苯橡胶（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。

在本申请一些实施方式中，基于所述负极活性材料层22的总质量，所述粘结剂的含量可以为1%-5%，例如1.5%-4.5%、2%-4%、2.5%-3.5%、2.5%-3%等。由此，本申请的负极活性材料层22中包括上述的含量的粘结剂，可以提高负极极片20的稳定性，从而可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述负极活性材料层22还可选地包括导电剂，所述导电剂可包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯或碳纳米纤维中的至少一种。

在本申请一些实施方式中，基于所述负极活性材料层22的总质量，所述导电剂的含量可以为0.5%-5%，例如0.5%-4.5%、1%-4%、1.5%-3.5%、2%-3%、2.5%-3%等。由此，本申请的负极活性材料层22中包括上述的含量的导电剂，可以提高负极极片20的导电性，从而可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述负极活性材料层22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。

作为示例，在负极集流体至少一侧形成包括第一添加剂和/第二添加剂的负极活性材料层的方法可以包括：先将负极活性物质、导电剂、粘接剂、所述第一添加剂和/或第二添加剂与溶剂混合搅拌，得到负极浆料，然后在负极集流体的至少一侧涂覆所述负极浆料，然后经烘干去除溶剂，即可得到在负极集流体上形成包括所述第一添加剂和/或第二添加剂的负极活性材料层。

在本申请另一些实施方式中，参考图2，所述负极极片20可以包括负极集流体21、负极活性材料层22和保护层23，所述负极活性材料层22形成在所述负极集流体21的至少一侧上，所述保护层23形成在所述负极活性材料层22上远离所述负极集流体21的一侧，所述保护层23包括所述第一添加剂和/或第二添加剂。由此，当所述保护层23中加入第一添加剂时，在对电池进行充电过程中，所述保护层23中的所述第一添加剂可优先于电解质盐和溶剂的氧化还原反应而与A⁺反应生成A_xM_y（以添加剂为M，A⁺为活性离子为例），形成的产物A_xM_y能够诱导电解液中的环状溶剂开环分解形成类PEO聚合物；同时若保护层23中加入所述第二添加剂，在对电池进行充电过程中，所述第二添加剂可优先于电解质盐和溶剂发生分解产生N离子和M离子（以第二添加剂为N_aM_b为例），并且生成的M离子也可优先于电解质盐和溶剂的氧化还原反应而与活性离子（以A⁺为活性离子为例）反应生成A_xM_y，其能够诱导电解液中的环状溶剂开环分解形成类PEO聚合物，该类添加剂形成的产物A_xM_y在电解液中具有较低的溶解度，仅可微溶于电解液，因此形成的A_xM_y主要存在于负极极片20的表面，难以扩散到电解液中，从而在负极极片20表面形成包括类PEO聚合物和A_xM_y的SEI膜，类PEO聚合物相比于无机碳酸盐与有机物形成的SEI膜具有更高的韧性，从而可以提高SEI膜的韧性，降低负极极片20中负极活性材料的不断膨胀/收缩导致的SEI膜的不断破裂和重组，降低活性离子消耗，提高电池的循环寿命。同时随着电池电压升高，SEI膜中部分A_xM_y发生氧化分解，其氧化分解产物以及A_xM_y相比碳酸盐具有更高的离子电导率，从而可以提高SEI膜的离子传导性，降低界面阻抗，提高电池的动力学性能和循环性能。另外，通过将第二添加剂添加在保护层23中，可以降低第二添加剂对负极集流体21的刻蚀。

在本申请一些实施方式中，所述保护层23包括所述第一添加剂，基于所述保护层23的总质量，所述第一添加剂的含量可以为0.05%-5%，例如0.08%-5%、0.1%-5%、0.2%-5%、0.5%-5%、0.8%-5%、1%-5%、1.5%-4.5%、2%-4%、2.5%-3.5%、2.5%-3%等。由此，在所述保护层23中加入上述含量范围的所述第一添加剂，可以促使在负极极片20表面形成较高韧性的SEI膜，从而提高电池的循环性能。在本申请另一些实施方式中，基于所述保护层23的总质量，所述第一添加剂的含量为0.1%-1%。

在本申请一些实施方式中，所述保护层23包括所述第二添加剂，基于所述保护层23的总质量，所述第二添加剂的含量为0.1%-8%，例如0.3%-8%、0.5%-8%、0.7%-8%、1%-8%、1.5%-7.5%、2%-7%、2.5%-6.5%、3%-6%、3.5%-5.5%、4%-5%、4.5%-5%等。由此，在所述保护层23中加入上述含量范围的所述第二添加剂，可以促使在负极极片20表面形成较高韧性的SEI膜，从而提高电池的循环性能。在本申请另一些实施方式中，所述保护层23包括所述第二添加剂，基于所述保护层23的总质量，所述第二添加剂的含量为0.2%-6%。

在本申请一些实施方式中，所述保护层23的厚度可以为50μm-200μm，例如60μm-190μm、70μm-180μm、80μm-170μm、90μm-160μm、100μm-150μm、110μm-140μm、120μm-130μm等。由此，通过在所述负极活性材料层22上形成该厚度的所述保护层23，可以提高电池的循环性能。在本申请另一些实施方式中，所述保护层23的厚度可以为50μm-100μm。

在本申请一些实施方式中，所述保护层23还包括负极活性材料，基于所述保护层23的总质量，所述负极活性材料的含量为90%-96%，例如91%-95%、92%-94%、93%-94%等。由此，本申请的保护层23中包括上述的含量的负极活性材料，可以提高电池的容量和循环寿命。

在本申请一些实施方式中，所述保护层23还可选地包括粘结剂，基于所述保护层23的总质量，所述粘结剂的含量可以为1%-5%，例如1.5%-4.5%、2%-4%、2.5%-3.5%、2.5%-3%等。由此，本申请的保护层23中包括上述的含量的粘结剂，可以提高负极极片20的稳定性，从而可以提高电池的循环性能。

在本申请一些实施方式中，所述保护层23还可选地包括导电剂，基于所述保护层23的总质量，所述导电剂的含量可以为0.5%-5%，例如0.5%-4.5%、1%-4%、1.5%-3.5%、2%-3%、2.5%-3%等。由此，本申请的保护层23中包括上述的含量的导电剂，可以提高负极极片20的导电性，从而可以提高电池的循环性能。

需要说明的是，本申请保护层23中的负极活性材、导电剂和粘结剂的具体类型同于上述负极活性材料层22中，此处不再赘述。

作为示例，在负极集流体至少一侧形成负极活性材料层，并在所述负极活性材料层上远离所述负极集流体的一侧形成包括所述第一添加剂和/或第二添加剂的保护层的方法可以包括：先将负极活性物质、导电剂、粘接剂与溶剂混合搅拌，得到负极浆料，然后在负极集流体的至少一侧涂覆所述负极浆料，经烘干去除溶剂，然后将所述第一添加剂和/或第二添加剂与负极活性材料、导电剂和粘接剂与溶剂混合搅拌，得到保护层浆料，将保护层浆料涂覆在负极活性材料层的远离所述负极集流体的一侧上，经烘干去除溶剂，即可得到在负极活性材料层上形成包括所述第一添加剂和/或第二添加剂的保护层。

在本申请一些实施方式中，所述电解液包括溶剂，所述溶剂包括环状溶剂，由此，当所述负极极片中加入第一添加剂时，在对电池进行充电过程中，所述第一添加剂可优先于电解质盐和溶剂的氧化还原反应而与A⁺反应生成A_xM_y（以添加剂为M，A⁺为活性离子为例），形成的产物A_xM_y能够诱导电解液中的环状溶剂开环分解形成类PEO聚合物；同时若负极极片中加入所述第二添加剂，在对电池进行充电过程中，所述第二添加剂可优先于电解质盐和溶剂发生分解产生N离子和M离子（以第二添加剂为N_aM_b为例），并且生成的M离子也可优先于电解质盐和溶剂的氧化还原反应而与活性离子（以A⁺为活性离子为例）反应生成A_xM_y，其能够诱导电解液中的环状溶剂开环分解形成类PEO聚合物，该类添加剂形成的产物A_xM_y在电解液中具有较低的溶解度，仅可微溶于电解液，因此形成的A_xM_y主要存在于负极极片20的表面，难以扩散到电解液中，从而在负极极片20表面形成包括类PEO聚合物和A_xM_y的SEI膜，类PEO聚合物相比于无机碳酸盐与有机物形成的SEI膜具有更高的韧性，从而可以提高SEI膜的韧性，降低负极极片20中负极活性材料的不断膨胀/收缩导致的SEI膜的不断破裂和重组，降低活性离子消耗，提高电池的循环寿命。

作为示例，所述环状溶剂可以包括碳酸亚乙烯酯、碳酸亚丁酯、环丁砜、碳酸乙烯酯（EC）、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸丙烯酯（PC）或1,4-丁内酯中的至少之一。

在本申请一些实施方式中，基于所述溶剂的总质量，所述环状溶剂的质量浓度为10%-70%，例如15%-65%、20%-60%、25%-55%、30%-50%、35%-45%、35%-40%。由此，本申请的电解液中加入该含量范围的环状溶剂，利于在负极极片表面形成包括类PEO聚合物和A_xM_y的SEI膜，类PEO聚合物相比于无机碳酸盐与有机物形成的SEI膜具有更高的韧性，从而可以提高SEI膜的韧性，降低负极极片中负极活性材料的不断膨胀/收缩导致的SEI膜的不断破裂和重组，降低活性离子消耗，提高电池的循环寿命。在本申请另一些实施方式中，基于所述溶剂的总质量，所述环状溶剂的质量浓度为20%-50%。由此，可以提高电池的循环性能。

在本申请的一些实施方式中，所述电解液还可以包括电解质盐和其他溶剂。

在本申请一些实施方式中，当所述电池为锂离子电池时，电解质盐可包括六氟磷酸锂、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、二氟二草酸磷酸锂或四氟草酸磷酸锂中的至少一种。

在本申请一些实施方式中，当所述电池为钠离子电池时，所述电解质钠盐可以包括六氟磷酸钠、二氟草酸硼酸钠、四氟硼酸钠、双草酸硼酸钠、高氯酸钠、六氟砷酸钠、双(氟磺酰)亚胺钠、三氟甲基磺酸钠或双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的至少之一。

在本申请一些实施方式中，其他溶剂可包括碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、氟代碳酸亚乙烯酯、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、二甲砜、甲乙砜或二乙砜中的至少一种。

在本申请一些实施方式中，所述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。

通常情况下，电极组件包括正极极片、负极极片和隔离膜。隔离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。

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、聚丙烯或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。

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活性材料层。

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，正极活性材料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。

在本申请一些实施方式中，所述正极集流体可采用金属箔片或复合正极集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合正极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。复合正极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。

在本申请一些实施方式中，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，当所述正极极片用于锂离子电池时，正极活性材料可采用本领域公知的用于锂离子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：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。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正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物（如LiCoO₂）、锂镍氧化物（如LiNiO₂）、锂锰氧化物（如LiMnO₂、LiMn₂O₄）、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物（如LiNi_1/3Co_1/ ₃Mn_1/3O₂（也可以简称为NCM₃₃₃）、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（也可以简称为NCM₅₂₃）、LiNi_0.5Co_0.25Mn_0.25O₂（也可以简称为NCM₂₁₁）、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（也可以简称为NCM₆₂₂）、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（也可以简称为NCM₈₁₁）、锂镍钴铝氧化物（如LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂）或其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂（如LiFePO₄（也可以简称为LFP））、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂（如LiMnPO₄）、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂或磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。

作为示例，当所述正极极片用于钠离子电池时，正极活性材料可采用本领域公知的用于钠离子电池的正极活性材料。作为示例，所述正极活性材料可以包括但不限于层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类似物中的至少之一。

作为上述层状过渡金属氧化物的示例，例如可以列举出：

Na_1-xCu_hFe_kMn_lM¹ _mO_2-y，其中M¹包括Li、Be、B、Mg、Al、K、Ca、Ti、Co、Ni、Zn、Ga、Sr、Y、Nb、Mo、In、Sn或Ba中的至少一种，0<x≤0.33，0<h≤0.24，0≤k≤0.32，0<l≤0.68，0≤m<0.1，h+k+l+m＝1，0≤y<0.2；

Na_0.67Mn_0.7Ni_zM² _0.3-zO₂，其中M²包括Li、Mg、Al、Ca、Ti、Fe、Cu、Zn或Ba中的至少一种，0<z≤0.1；

Na_aLi_bNi_cMn_dFe_eO₂，其中0.67<a≤1，0<b<0.2，0<c<0.3，0.67<d+e<0.8，b+c+d+e＝1。

作为上述聚阴离子化合物的示例，例如可以列举出：

A¹ _fM³ _g(PO₄)_iO_jX¹ _3-j，其中A¹包括H、Li、Na、K或NH₄中的至少一种，M³包括Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、V、Cu或Zn中的至少一种，X¹为F、Cl或Br中的至少一种，0<f≤4，0<g≤2，1≤i≤3，0≤j≤2；

Na_nM⁴PO₄X²，其中M⁴包括Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn中的至少一种，X²为F、Cl或Br中的至少一种，0<n≤2；

Na_pM⁵ _q(SO₄)₃，其中M⁵包括Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn中的至少一种，0<p≤2，0<q≤2；

Na_sMn_tFe_3-t(PO₄)₂(P₂O₇)，其中0<s≤4，0≤t≤3，例如t为0、1、1.5、2或3。

作为上述普鲁士蓝类似物的示例，例如可以列举出：

A_uM⁶ _v[M⁷(CN)₆]_w·xH₂O，其中A包括H⁺、NH₄ ⁺、碱金属阳离子或碱土金属阳离子中的至少一种，M⁶和M⁷各自独立地包括过渡金属阳离子中的至少一种，0<u≤2，0<v≤1，0<w≤1，0<x<6。例如A包括H⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、NH₄ ⁺、Rb⁺、Cs⁺、Fr⁺、Be²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺或Ra²⁺中的至少一种，M⁶和M⁷各自独立地包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn或W中的至少阳离子。

电池在充放电过程中会伴随Li或Na的脱嵌及消耗，电池在放电到不同状态时Li或Na的摩尔含量不同。本申请中关于正极材料的列举中，Li或Na的摩尔含量为材料初始状态，即投料前状态，正极材料应用于电池体系中，经过充放电循环，Li或Na的摩尔含量会发生变化。

本申请中关于正极材料的列举中，O的摩尔含量仅为理论状态值，晶格释氧会导致氧的摩尔含量发生变化，实际O的摩尔含量会出现浮动。

在本申请一些实施方式中，正极活性材料层还可选地包括粘结剂。作为示例，所述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-六氟丙烯共聚物或含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。

在本申请一些实施方式中，正极活性材料层还可选地包括导电剂。作为示例，所述导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯或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。

在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离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，二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。

在一些实施方式中，二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。二次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，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3是作为一个示例的方形结构的电池单体1。

在一些实施方式中，参照图4，外包装可包括壳体11和盖板13。其中，壳体11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11具有与容纳腔连通的开口，盖板13能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件12。电极组件12封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件12中。电池单体1所含电极组件12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。

图5是作为一个示例的电池模块2。参照图5，在电池模块2中，多个电池单体1可以是沿电池模块2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1进行固定。

可选地，电池模块2还可以包括具有容纳空间的外壳，多个电池单体1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6和图7是作为一个示例的电池包3。参照图6和图7，在电池包3中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块2。电池箱包括上箱体31和下箱体32，上箱体31能够盖设于下箱体32，并形成用于容纳电池模块2的封闭空间。多个电池模块2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，所述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。所述二次电池、电池模块、或电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述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。

作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池、电池模块或电池包。

图8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二次电池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，可以采用电池作为电源。

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、正极极片的制备

正极极片的制备

将正极活性材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）、导电剂炭黑（Super P）、粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF）按质量比96：3：1在适量的溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）中混合均匀，得到正极浆料，将正极浆料涂布于正极集流体铝箔双侧表面上（涂布面密度为0.4g/1540.25mm²），通过烘干、冷压，在正极集流体双侧表面上形成正极活性材料层（单侧活性物质层的厚度为0.2mm）分条、裁切工序，得到正极极片。

2、负极极片的制备

将负极活性材料人造石墨、导电剂炭黑（Super P）、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）和添加剂S（体积平均粒径D_v50为200nm）按质量比96：1：1.5：1：0.5在适量的溶剂去离子水中混合均匀，得到负极浆料，将负极浆料涂布于负极集流体铜箔双侧表面上（涂布面密度为0.15g/1540.25mm²），通过烘干、冷压，在负极集流体双侧表面上形成负极活性材料层（单侧负极活性材料层的厚度为0.15mm），最后经分条、裁切工序，得到负极极片。

3、电解液的制备

在氩气气氛手套箱中（H₂O<0.1ppm，O₂<0.1ppm），将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按质量比30：70进行混合，得到溶剂，将充分干燥的电解质盐LiPF₆溶解于上述溶剂中，混合均匀后获得浓度为1mol/L的电解液。

4、隔离膜

以聚丙烯膜作为隔离膜。

5、电池单体的制备

将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到电极组件；将电极组件置于外包装中，将上述制备好的电解液注入到干燥后的锂离子电池中，经过真空封装、静置、化成、整形工序，获得电池单体。

实施例2-19以及对比例1的电池单体的制备方法同于实施例1，区别在于制备负极极片和电解液的组成不同，具体如表1所示。

对实施例1和对比例1的电池单体进行拆解，拆解出负极极片进行XPS测试（设备型号为Thermo Scientific Nexsa G2，灵敏度：450W Al Kα/Ag Lα单色X射线源；能量分辨≤0.45eV；束斑直径：Φ15μm。通过测量样品表面元素结合能以及化学位移，判断样品元素组成及其化学状态。具体步骤包括：1、制样：将样品用绝缘胶粘在铜片上，再把铜片粘在样品托上；2.进样：放入进样室，抽真空、对样品台拍照；3、测试：选择测试方法、开启X射线源，点击样品进行测试，采集整体的宽谱及不同元素的窄谱，4、数据处理：对谱峰的C 1s图谱进行校正；对不同元素的窄谱进行分峰拟合，得到表面元素的化学状态），图9为实施例1电池单体拆解的负极极片的C1s谱图，图10为对比例1电池单体拆解的负极极片的C1s谱图，可以看出图9的谱图中存在C-S键的特征峰，而图10的谱图中没有C-S键的特征峰，即实施例1的电池单体的负极极片表面的SEI膜中包括C-S键的化合物。图11为实施例1电池单体拆解的负极极片的S2p谱图，图12为对比例1电池单体拆解的负极极片的S2p谱图，图11的谱图中存在C-S键的特征峰和S^2-的阴离子的特征峰，而图12的谱图中没有C-S键的特征峰和S^2-的阴离子的特征峰，即实施例1的电池单体的负极极片表面的SEI膜中包括含有C-S键的化合物和S^2-的阴离子的化合物，表明通过在负极活性材料层中加入添加剂硫单质，经化成后可以在负极极片表面形成包括含有C-S键的化合物和S^2-阴离子化合物的SEI膜。

表1

实施例20

负极极片的制备

将负极活性材料人造石墨、导电剂炭黑（Super P）、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）按质量比96：1.5：1.5：1在适量的溶剂去离子水中混合均匀，得到负极浆料，将负极浆料涂布于负极集流体铜箔双侧表面上（涂布面密度为0.15g/1540.25mm²），通过烘干、冷压，在负极集流体双侧表面上形成负极活性材料层（单侧负极活性材料层的厚度为0.15mm），将负极活性材料人造石墨、导电剂炭黑（Super P）、粘结剂丁苯橡胶（SBR）、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）和添加剂S（体积平均粒径D_v50为200nm）按质量比96：1：1.5：1：0.5在适量的溶剂去离子水中混合均匀，得到保护层浆料，将保护层浆料涂布于双侧的负极活性材料层表面上，通过烘干、冷压，在负极活性材料层上形成保护层（其厚度为100μm），最后经分条、裁切工序，得到负极极片。

其余步骤如正极极片、电解液、隔离膜和电池单体的制备同于实施例1。

实施例21-38以及对比例2的电池单体的制备方法同于实施例20，区别在于制备负极极片和电解液的组成不同，具体如表2所示。

表2

对实施例1-38和对比例1-2所得电池单体的循环性能和直流电阻进行表征，表征结果如表3所示。

（1）电池单体的循环性能测试：

控制环境温度为25℃，电池以1C充电到4.25V，随后恒压充电到0.05C，静置10min，然后1C放电到2.8V，记录放电容量为C₀，按照上述充放电流程进行300个循环，第300圈的放电容量为C₁，电芯的循环容量保持率=C₁/C₀*100%。

（2）电池单体的直流电阻测试：

控制环境温度为25℃，电池1C充电到4.25V，随后恒压充电到0.05C，静置30min，然后1C放电0.5h，静置30min，记录静置后的电压V₁，随后4C放电30s，采点间隔0.1S，记录放电结束时的电压V₂，电池DCR（直流内阻）=(V₁-V₂)/I，I=4C。

表3

结论：实施例1-19与对比例1相比，实施例1-19的负极极片的负极活性材料层中加入第一添加剂或第二添加剂，而对比例1的负极极片中未加入第一添加剂或第二添加剂，由表3可知，实施例1-19电池单体的循环性能优于对比例1，且实施例1-19电池单体的直流电阻低于对比例1，表明通过在负极活性材料层中加入本申请的第一添加剂或第二添加剂，可以提高电池单体的循环性能和动力学性能。

实施例20-38与对比例2相比，实施例20-38的负极极片的保护层中加入第一添加剂或第二添加剂，而对比例2的负极极片中未加入第一添加剂或第二添加剂，由表3可知，实施例20-38电池单体的循环性能优于对比例2，且实施例20-3电池单体的直流电阻低于对比例2，表明通过在负极极片的保护层中加入本申请的第一添加剂或第二添加剂，可以提高电池单体的循环性能和动力学性能。

综上所述，本申请的在负极极片中加入本申请的第一添加剂或第二添加剂，可以提高电池单体的循环性能和动力学性能。

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

1.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体、负极活性材料层和固体电解质界面膜，所述负极活性材料层设在所述负极集流体的至少一侧，所述固体电解质界面膜设在所述负极活性材料层上远离所述负极集流体的至少一侧，所述固体电解质界面膜包含C-S键、C-Se键或C-P键中的至少一种以及硫阴离子、磷阴离子或硒阴离子中的至少一种，

制备所述电池单体的方法包括：

提供电极组件，所述电极组件包括负极极片，

所述负极极片包括负极集流体；

负极活性材料层，所述负极活性材料层形成在所述负极集流体的至少一侧上，所述负极活性材料层包括第一添加剂和/或第二添加剂以及负极活性材料，所述第一添加剂包括硫单质、硒单质、磷单质或二硫化硒中的至少一种，所述第二添加剂包括硒化物或磷化物中的至少一种，所述负极活性材料包括人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料或钛酸锂中的至少一种；

所述负极活性材料层包括所述第一添加剂，所述第一添加剂为硫单质，基于所述负极活性材料层的总质量，所述第一添加剂的含量为0.5%-5%；和/或，所述第一添加剂为硒单质、磷单质或二硫化硒中的至少一种，基于所述负极活性材料层的总质量，所述第一添加剂的含量为0.05%-5%；和/或，所述负极活性材料层包括所述第二添加剂，基于所述负极活性材料层的总质量，所述第二添加剂的含量为0.1%-8%；

或者，所述负极极片包括负极集流体；

负极活性材料层，所述负极活性材料层形成在所述负极集流体的至少一侧上，所述负极活性材料层包括负极活性材料；

保护层，所述保护层形成在所述负极活性材料层上远离所述负极集流体的至少一侧，所述保护层包括所述第一添加剂和/或所述第二添加剂；

所述保护层包括所述第一添加剂，所述第一添加剂为硫单质，基于所述保护层的总质量，所述第一添加剂的含量为0.5%-5%；和/或，所述第一添加剂为硒单质、磷单质或二硫化硒中的至少一种，基于所述保护层的总质量，所述第一添加剂的含量为0.05%-5%；和/或，所述保护层包括所述第二添加剂，基于所述保护层的总质量，所述第二添加剂的含量为0.1%-8%；

将所述电极组件设置在具有容纳腔的外壳中，并将电解液注入到所述容纳腔内，经封装工序、抽真空工序、化成工序，得到电池单体，所述电解液包括溶剂，所述溶剂包括环状溶剂。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述硒化物包括硒化钙、硒化锌、硒化镁、硒化铝、硒化钾或硒化钠中的至少一种；

和/或，所述磷化物包括磷化钙、磷化锌、磷化镁、磷化铝、磷化钾或磷化钠中的至少一种。

3.一种制备权利要求1或2所述电池单体的方法，其特征在于，包括：

提供电极组件，所述电极组件包括负极极片，

所述负极极片包括负极集流体；

或者，所述负极极片包括负极集流体；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一添加剂和/第二添加剂的体积平均粒径D_v50为10nm-20μm。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述负极活性材料层的厚度为0.1mm-0.2mm。

6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述保护层的厚度为50μm-200μm。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述溶剂的总质量，所述环状溶剂的质量浓度为10%-70%。

8.根据权利要求3或7所述的方法，其特征在于，所述环状溶剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸亚丁酯、环丁砜、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或1,4-丁内酯中的至少一种。

9.一种电池，其特征在于，包括权利要求1或2所述的电池单体或权利要求3-8中任一项所述的方法得到的电池单体。

10.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求9所述的电池。