WO2025200216A1 - 电池单体、电池和用电装置 - Google Patents

电池单体、电池和用电装置

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WO2025200216A1
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negative electrode
battery cell
positive electrode
graphite
film layer
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吴凯
张帆
赵延杰
石鹏
林江辉
孟阵
古力
宋育倩
张宇
李星
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Contemporary Amperex Technology Co Ltd
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Contemporary Amperex Technology Co Ltd
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present application relates to a battery cell, a battery and an electrical device.
  • batteries have been widely used in energy storage systems such as hydropower, thermal, wind, and solar power stations, as well as in power tools, electric bicycles, electric motorcycles, electric vehicles, military equipment, aerospace, and other fields.
  • energy storage systems such as hydropower, thermal, wind, and solar power stations
  • power tools electric bicycles, electric motorcycles, electric vehicles, military equipment, aerospace, and other fields.
  • the requirements for battery volume energy density are becoming increasingly higher.
  • the battery integration and volume energy density can be improved.
  • the long sheet structure of battery cells has insufficient heat dissipation area, resulting in a sharp increase in internal battery temperature during the cycle, which seriously affects the battery's performance and service life.
  • the present application is made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a battery cell, a battery and an electrical device, which can improve the volume energy density of the battery while effectively reducing the temperature rise of the battery cell, improving the bonding strength of the negative electrode sheet, and comprehensively improving the safety performance and performance of the battery.
  • the negative electrode plate of the present application includes multiple regions in the thickness direction.
  • a second graphite with a relatively large pore structure inside the particles is used, which can improve the thermal conductivity of the negative electrode film layer and effectively reduce the internal temperature rise phenomenon of the long-sheet battery cell;
  • a first graphite with a relatively small pore structure inside the particles is used, which can improve the adhesion between the first graphite and the current collector, reduce the powder loss of the negative electrode plate during the process and the demolding phenomenon during the battery cycle, and comprehensively improve the safety performance and performance of the battery.
  • a is 500 mm to 2000 mm; and/or b is 80 mm to 200 mm; and/or c is 8 mm to 25 mm.
  • a is 650 mm to 700 mm; and/or b is 110 mm to 120 mm; and/or c is 13 mm to 16 mm.
  • the present invention adopts a method of using a relatively large particle size in the first region close to the current collector.
  • the first graphite with less pore structure has relatively small ductility under cold pressing pressure, which reduces the ductility of the electrode film layer, reduces the ductility difference between the electrode film layer and the current collector, and reduces the breakage phenomenon during the cold pressing process of the electrode.
  • the thickness of the negative electrode current collector is 4 ⁇ m-5.8 ⁇ m.
  • the thickness of the negative electrode current collector is within an appropriate range, it can take into account both the energy density of the battery cell and the risk of cold-pressed fracture, and comprehensively improve the performance and preparation performance of the battery cell.
  • the first graphite includes artificial graphite
  • the second graphite includes natural graphite
  • the first graphite is artificial graphite
  • the second graphite is natural graphite
  • the technical solution of adopting the first graphite including artificial graphite and the second graphite including natural graphite can achieve the design purpose of the pore volume inside the second graphite particles being greater than the pore volume inside the first graphite particles.
  • the crystal development of natural graphite is relatively complete and has excellent conductivity, which is beneficial to reducing the membrane resistance of the negative electrode plate and improving the rate performance of long-sheet battery cells.
  • artificial graphite has the advantages of high particle uniformity and high isotropy, and is not easy to break during the battery cycle, which is beneficial to improving the cycle stability of the negative electrode film layer, improving the cycle performance of the battery, and comprehensively improving the electrochemical performance of the battery cell.
  • the artificial graphite and natural graphite satisfy at least one of the following conditions:
  • volume distribution particle size Dv50 of the artificial graphite is smaller than the volume distribution particle size Dv50 of the natural graphite
  • the specific surface area of the artificial graphite is smaller than the specific surface area of the natural graphite
  • the ratio Id/Ig of the peak intensity Id from 1250 cm -1 to 1500 cm -1 to the peak intensity Ig from 1500 cm- 1 to 1650 cm -1 in the Raman spectrum of the artificial graphite is smaller than the ratio Id/Ig of the peak intensity Id from 1250 cm - 1 to 1500 cm-1 to the peak intensity Ig from 1500 cm -1 to 1650 cm - 1 in the Raman spectrum of the natural graphite.
  • the volume distribution particle size Dv50 of the artificial graphite is 8 ⁇ m-12 ⁇ m; and/or, The volume distribution particle size Dv50 of the natural graphite is 15 ⁇ m-25 ⁇ m;
  • the specific surface area of the artificial graphite is 0.8 m 2 /g-1.5 m 2 /g; and/or the specific surface area of the natural graphite is 1.2 m 2 /g-2.0 m 2 /g;
  • the ratio of the peak intensity Id from 1250 cm -1 to 1500 cm -1 to the peak intensity Ig from 1500 cm -1 to 1650 cm -1 in the Raman spectrum of the artificial graphite, Id/Ig, is 0.04-0.34; and/or the ratio of the peak intensity Id from 1250 cm - 1 to 1500 cm -1 to the peak intensity Ig from 1500 cm -1 to 1650 cm -1 in the Raman spectrum of the natural graphite, Id/Ig, is 0.3-0.85.
  • the first region and the second region satisfy at least one of the following conditions:
  • the surface density of the negative electrode film layer is 0.145g/ 1540mm2-0.180g / 1540mm2 ;
  • the compaction density of the negative electrode film layer is 1.40 g/cm 3 -1.65 g/cm 3 ;
  • the thickness of the negative electrode film layer is 58 ⁇ m-91 ⁇ m.
  • the first region comprises a first adhesive and the second region comprises a second adhesive
  • the negative electrode sheet satisfies: w1% ⁇ w2%,
  • w1% is the mass percentage of the first binder, based on the total mass of the first region; w2% is the mass percentage of the second binder, based on the total mass of the second region.
  • the bonding strength between the first region close to the current collector and the current collector can be improved, thereby reducing the powdering of the negative electrode during the manufacturing process and the demolding during the battery cycle. phenomenon, and improve the safety and performance of battery cells.
  • the w1% is 1.2%-2.0%; and/or the w2% is 0.8%-1.5%.
  • the negative electrode plate further includes a negative electrode primer layer, which is located between the negative electrode current collector and the negative electrode film layer; the negative electrode primer layer includes a negative electrode primer layer binder and a negative electrode primer layer conductor.
  • the negative electrode undercoat layer satisfies at least one of the following conditions:
  • the mass percentage of the negative electrode undercoat layer binder is 10%-50%; and/or, based on the total mass of the negative electrode undercoat layer, the mass percentage of the negative electrode undercoat layer conductive agent is 50%-90%.
  • the thickness of the positive electrode current collector is within an appropriate range, it can further take into account the energy density of the battery cell and the risk of cold-pressed fracture, and comprehensively improve the use performance and preparation performance of the battery cell.
  • the positive electrode active material of lithium iron phosphate and its modified compounds has a stable structure and relatively little heat and gas generation during the battery cycle, and is suitable for long-sheet battery cells.
  • the positive electrode film layer includes flaky graphite.
  • Flake graphite can improve the conductivity of the electrode and improve the rate performance of the battery cell.
  • the flaky graphite includes primary particles.
  • the primary particles of flaky graphite have a small particle size, good dispersibility in the positive electrode slurry, and are evenly distributed in the positive electrode film layer, further improving the conductivity of the electrode.
  • the positive electrode film layer satisfies at least one of the following conditions:
  • the surface density of the positive electrode film layer is 0.320 g/1540 mm 2 -0.380 g/1540 mm 2 ;
  • the compaction density of the positive electrode film layer is 2.35 g/cm 3 -2.85 g/cm 3 ;
  • the thickness of the positive electrode film layer is 70 ⁇ m-105 ⁇ m.
  • the thickness of the positive electrode bottom coating is 1 ⁇ m-3 ⁇ m;
  • FIG5 is a schematic diagram of an electrical device using a battery as a power source according to an embodiment of the present application.
  • range disclosed in the present application is limited in the form of lower limit and upper limit, and given range is limited by selecting a lower limit and an upper limit, and the selected lower limit and upper limit define the boundary of special range.
  • the scope limited in this way can be to include end value or not include end value, and can be arbitrarily combined, that is, any lower limit can form a range with any upper limit combination.
  • any lower limit can form a range with any upper limit combination.
  • the scope of 60-120 and 80-110 is listed for specific parameters, it is understood that the scope of 60-110 and 80-120 is also expected.
  • the minimum range value 1 and 2 are listed, and if the maximum range value 3,4 and 5 are listed, then the following range can all be expected: 1-3, 1-4, 1-5, 2-3, 2-4 and 2-5.
  • the method includes steps (a) and (b), indicating that the method may include steps (a) and (b) performed sequentially, or may include steps (b) and (a) performed sequentially.
  • the method may further include step (c), indicating that step (c) may be added to the method in any order, for example, the method may include steps (a), (b) and (c), or may include steps (a), (c) and (b), or may include steps (c), (a) and (b), etc.
  • the term "or” is used in this application to be inclusive.
  • the phrase “A or B” means “A, B, or both A and B.” More specifically, the condition “A or B” is satisfied if any of the following conditions are met: A is true (or exists) and B is false (or does not exist); A is false (or does not exist) and B is true (or exists); or both A and B are true (or exist).
  • a:b:c can be selected as 2000:200:25, 2000:200:8, 2000:80:25, 2000:80:8, 500:200:25, 500:200:8, 500:80:25, 700:120:13, 700:120:16, 700:110:13, 700:110:16, 650:120:16, 650:110:13, 650:120:13 or any range therebetween.
  • the battery cell of the present application is a long sheet-type battery cell.
  • the integration of the battery can be improved to obtain a battery with a high energy density.
  • the thickness direction Z of the battery cell is the thickness direction of the negative electrode sheet.
  • the length a of a battery cell can be measured using a laser thickness gauge. Three to five random points can be selected during the test and the average value calculated.
  • the width b of a battery cell can also be measured using a laser thickness gauge. Three to five random points can be selected during the test and the average value calculated.
  • the thickness c of a battery cell can also be measured using a laser thickness gauge. Nine random points can be selected during the test and the average value calculated.
  • the ratios of length, width, and thickness (a:b:c) within a battery cell can be calculated using the length a, thickness c, and width b obtained from the above tests.
  • the battery cell 5 includes an electrode assembly and an outer package.
  • the electrode assembly includes a negative electrode sheet.
  • FIG. 1 to FIG. 3 are schematic diagrams of embodiments of the negative electrode sheet of the present application.
  • the negative electrode plate 10 includes a negative electrode current collector 101 and a negative electrode film layer 102 formed on at least one surface of the negative electrode current collector 101.
  • the negative electrode film layer 102 has a first surface 102a away from the negative electrode current collector 101 and a second surface 102b opposite to the first surface 102a.
  • the thickness of the negative electrode film layer 102 on one side of the negative electrode plate is denoted as H.
  • the region within a thickness range of 0.3H from the second surface 102b of the negative electrode film layer is denoted as a first region 1021 of the negative electrode film layer.
  • the region within a thickness range of 0.3H from the first surface 102a of the negative electrode film layer is denoted as a second region 1022 of the negative electrode film layer.
  • the first region 1021 includes a first active material, which includes a first graphite.
  • the second region 1022 includes a second active material, which includes a second graphite.
  • the pore volume inside a single particle of the second graphite is greater than the pore volume inside a single particle of the first graphite.
  • the negative electrode current collector 101 has two surfaces facing each other in its thickness direction.
  • the layer 102 is disposed on either or both of the two opposing surfaces of the negative electrode current collector.
  • the intermediate region 1023 located between the first region 1021 and the second region 1022 includes the first active material and/or the second active material.
  • the intermediate region 1023 includes both the first active material and the second active material.
  • the intermediate region 1023 includes both a layer structure comprising the first active material and a layer structure comprising the second active material.
  • the two layer structures may also have a layer interface.
  • the intermediate region 1023 may be compositionally identical to the first region 1021 , whereby the first active material is distributed over a thickness range of 0.7H from the second surface 102b of the negative electrode film layer.
  • the intermediate region 1023 may be compositionally identical to the second region 1022 , whereby the second active material is distributed over a thickness range of 0.7H from the first surface 102a of the negative electrode film layer.
  • the comparison of the internal pore volume of a single particle of the first graphite in the first region and the internal pore volume of a single particle of the second graphite in the second region can be tested using any method known in the art, for example: disassembling a battery cell to obtain a negative electrode plate, cutting the plate into pieces of 6 mm*6 mm in size, and using a cross-section polisher (e.g., an IB-09010CP argon ion cross-section polisher from JEOL, Japan) to prepare a cross section of the negative electrode plate; then, referring to JY/T010-1996, using a scanning electron microscope (e.g., a Sigma 300 scanning electron microscope from ZEISS, Germany) to scan a longitudinal cross section of the negative electrode plate; Multiple test areas are randomly selected from the test sample, and images of the multiple test areas are obtained using a scanning electron microscope.
  • a cross-section polisher e.g., an IB-09010CP argon ion cross-section polish
  • the thickness H of the negative electrode film layer on one side of the negative electrode sheet can be The test is performed using a method known in the art.
  • a micrometer such as Mitutoyo 293-100, with an accuracy of 0.1 ⁇ m is used for measurement.
  • the negative electrode sheet of this application includes multiple regions along its thickness.
  • a second graphite with relatively large pores within the particles is used in the second region away from the current collector. This improves the thermal conductivity of the negative electrode film layer and effectively reduces the internal temperature rise of long-sheet battery cells.
  • a first graphite with relatively small pores within the particles is used in the first region near the current collector. This improves the adhesion between the first region and the current collector, reduces powder loss during the manufacturing process and film release during battery cycling, and comprehensively improves the safety and performance of the battery.
  • this multi-layer design can improve the temperature rise of battery cells that are long in length and thin in thickness, and further improves the adhesion of the negative electrode film layer.
  • the first graphite is artificial graphite or natural graphite
  • the second graphite is artificial graphite or natural graphite
  • the pore volume inside a single particle of the second graphite is greater than the pore volume inside a single particle of the first graphite
  • the purpose of reducing the internal temperature rise of the battery cell and improving the adhesion of the negative electrode film layer can be achieved.
  • different preparation methods can be used to prepare artificial graphites with different internal pore volumes of particles.
  • the second graphite uses artificial graphite with a larger internal pore volume of a single particle
  • the first graphite uses artificial graphite with a smaller internal pore volume of a single particle.
  • a can be selected as 500 mm, 600 mm, 700 mm, 800 mm, 900 mm, 1000 mm, 1100 mm, 1200 mm, 1300 mm, 1400 mm, 1500 mm, 1600 mm, 1700 mm, 1800 mm, 1900 mm, 2000 mm or any range therebetween.
  • b is 80 mm to 200 mm. In some embodiments, b is 110 mm to 120 mm.
  • b can be selected as 80 mm, 90 mm, 100 mm, 110 mm, 120 mm, 130 mm, 140 mm, 150 mm, 160 mm, 170 mm, 180 mm, 190 mm, 200 mm or any range therebetween.
  • the c is 8 mm to 25 mm. In some embodiments, the c is 13 mm to 16 mm.
  • the c can be selected as 8mm, 9mm, 10mm, 11mm, 12mm, 13mm, 14mm, 15mm, 16mm, 17mm, 18mm, 19mm, 20mm, 21mm, 22mm, 23mm, 24mm, 25mm or any range of values therebetween.
  • the battery cell By controlling the length, width and height of the battery cell within an appropriate range, the battery cell has a relatively large heat dissipation area, which is beneficial to reducing the internal temperature rise of the battery cell. At the same time, it can also take into account the integration of long-sheet battery cells in the battery, which is beneficial to obtaining a battery with high energy density.
  • the thickness of the negative electrode current collector is less than or equal to 6 ⁇ m.
  • the thickness of the negative electrode current collector is any one of less than or equal to 6 ⁇ m, less than or equal to 5 ⁇ m, less than or equal to 4 ⁇ m, and less than or equal to 3 ⁇ m.
  • the thickness of the negative electrode current collector can be tested using methods known in the art. For example, it can be measured using a micrometer (eg, Mitutoyo 293-100, with an accuracy of 0.1 ⁇ m).
  • a micrometer eg, Mitutoyo 293-100, with an accuracy of 0.1 ⁇ m.
  • the thickness of the negative electrode current collector can be reduced.
  • reducing the thickness of the current collector will reduce the toughness of the current collector, which will significantly increase the elongation difference between the electrode film layer and the current collector during the cold pressing process, and greatly increase the risk of electrode breakage.
  • the present application adopts a first graphite with a relatively small pore structure inside the particles in the first region close to the current collector.
  • the first graphite with a small pore structure has relatively small ductility under cold pressing pressure, which reduces the ductility of the electrode film layer, reduces the ductility difference between the electrode film layer and the current collector, and reduces the breakage phenomenon during the cold pressing process of the electrode.
  • the thickness of the negative electrode current collector is 4 ⁇ m-5.8 ⁇ m. In some embodiments, the thickness of the negative electrode current collector can be 4 ⁇ m, 4.2 ⁇ m, 4.4 ⁇ m, 4.6 ⁇ m, 4.8 ⁇ m, 5.0 ⁇ m, 5.2 ⁇ m, 5.4 ⁇ m, 5.6 ⁇ m, 5.8 ⁇ m or any other thickness. The range of values between the two.
  • the negative electrode film layer of the present application adopts a multi-layer structure design, and different film layers contain artificial graphite and natural graphite respectively, combining the respective advantages of artificial graphite and natural graphite to comprehensively improve the cycle performance and rate performance of the battery.
  • the first graphite is artificial graphite and the second graphite is natural graphite, which can improve the cycle performance and rate performance of the battery.
  • the degree of graphitization of artificial graphite and natural graphite can be tested using methods known in the art.
  • an X-ray diffractometer such as a Bruker D8 Discover
  • d002 is the average interlayer spacing of the (002) plane in the crystal structure of the graphite material expressed in nanometers (nm).
  • Active materials with low graphitization often have larger interlayer spacing, which facilitates the intercalation and deintercalation of active ions.
  • the Id/Ig of the Raman spectra of artificial graphite and natural graphite can be tested using methods known in the art.
  • a solid laser with a wavelength of 523nm is used as a light source, a beam diameter of 1.2 ⁇ m, a power of 1mW, 100 points are sampled in a 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m area, and the peak intensity Id (exemplified as peak height) of each point at 1250cm -1 to 1500cm- 1 is calculated respectively.
  • the ratio of Id/Ig of the peak intensity Ig (exemplified as peak height) from 1500cm -1 to 1650cm -1 is taken, and the median of the Id/Ig values of 100 points is taken as the Id/Ig of the graphite material.
  • the volume distribution particle size Dv50 of the natural graphite is 15 ⁇ m-25 ⁇ m. In some embodiments, the volume distribution particle size Dv50 of the natural graphite can be selected from 15 ⁇ m, 16 ⁇ m, 17 ⁇ m, 18 ⁇ m, 19 ⁇ m, 20 ⁇ m, 21 ⁇ m, 22 ⁇ m, 23 ⁇ m, 24 ⁇ m, 25 ⁇ m, or any range therebetween.
  • the degree of graphitization of the artificial graphite is 80%-94%. In some embodiments, the degree of graphitization of the artificial graphite can be 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, or any range therebetween.
  • the degree of graphitization of the natural graphite is 92%-98%. In some embodiments, the degree of graphitization of the natural graphite can be 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or any range therebetween.
  • the specific surface area of the artificial graphite is 0.8 m 2 /g-1.5 m 2 /g. In some embodiments, the specific surface area of the artificial graphite can be 0.8 m 2 /g, 0.9 m 2 /g, 1.0 m 2 /g, 1.2 m 2 /g, 1.3 m 2 /g, 1.4 m 2 /g, 1.5 m 2 /g, or any range therebetween.
  • the ratio of the peak intensity Id between 1250 cm -1 and 1500 cm -1 to the peak intensity Ig between 1500 cm -1 and 1650 cm -1 in the Raman spectrum of the artificial graphite, Id/Ig is 0.04-0.34. In some embodiments, the ratio of the peak intensity Id between 1250 cm - 1 and 1500 cm- 1 to the peak intensity Ig between 1500 cm- 1 and 1650 cm -1 in the Raman spectrum of the artificial graphite, Id/Ig, can be 0.04, 0.08, 0.12, 0.14, 0.18, 0.20, 0.24, 0.28, 0.30, 0.34, or any range therebetween.
  • the Raman spectrum of the natural graphite is from 1250 cm-1 to The ratio of the peak intensity Id at 1500 cm-1 to the peak intensity Ig from 1500 cm-1 to 1650 cm-1, Id/Ig, is 0.3-0.85. In some embodiments, the ratio of the peak intensity Id at 1250 cm -1 to 1500 cm- 1 to the peak intensity Ig from 1500 cm -1 to 1650 cm -1 in the Raman spectrum of the natural graphite, Id/Ig, can be 0.30, 0.38, 0.42, 0.48, 0.50, 0.54, 0.58, 0.60, 0.64, 0.68, 0.72, 0.78, 0.80, 0.85, or any range therebetween.
  • the parameters of the artificial graphite and natural graphite mentioned above may be design parameters in the process of preparing the negative electrode film layer, and may also include parameters of materials obtained by testing the negative electrode sheets obtained by disassembling the battery cells.
  • the first region has a tapped density of 1.35 g/cm 3 -1.6 g/cm 3 , 1.35 g/cm 3 , 1.40 g/cm 3 , 1.45 g/cm 3 , 1.50 g/cm 3 , 1.55 g/cm 3 , 1.6 g/cm 3 , or any range therebetween.
  • the second region has a tapped density of 1.45 g/cm 3 -1.70 g/cm 3 , 1.45 g/cm 3 , 1.50 g/cm 3 , 1.55 g/cm 3 , 1.6 g/cm 3 , 1.65 g/cm 3 , 1.70 g/cm 3 , or any range therebetween.
  • the compacted density of the second region has a meaning well known in the art and can be tested using methods known in the art.
  • the battery cell is disassembled to obtain the negative electrode pole piece, which is punched into small discs with an area of S1.
  • the discs are weighed and recorded as M1.
  • the thickness H of the negative electrode film layer on one side is measured using a micrometer.
  • Powder from the second region is scraped from the side of the negative electrode pole piece away from the current collector, and the thickness change is monitored using a micrometer.
  • the scraped thickness is controlled to 0.3H so that all the scraped powder comes from the second region.
  • the pole piece after the powder is scraped is weighed and recorded as M2.
  • the compacted density of the second region P2 (M1-M2)/(0.3H ⁇ S1).
  • the compaction density of the first region has a meaning well known in the art and can be tested using methods known in the art. Disassemble the battery cell to obtain the negative electrode sheet, punch it into small discs with an area of S1, and use a micrometer to measure the thickness H of the negative electrode film layer on one side. Scrape the powder of the first region from the side of the negative electrode sheet away from the current collector, and monitor the thickness change with a micrometer. The scraped thickness is controlled to 0.7H, so that the remaining film layer is all the first region. Weigh the sheet after scraping the powder and record it as M3, then The negative electrode film layer of the weighed negative electrode sheet is completely wiped off, and the weight of the negative electrode current collector is weighed and recorded as M4. The compaction density P1 of the first region is (M3-M4)/(0.3H ⁇ S1).
  • Controlling the compaction density of the first region and the second region within an appropriate range can increase the compaction density of the negative electrode film layer and the energy density of the battery cell.
  • the appropriate compaction density also allows the electrolyte to fully infiltrate the negative electrode sheet during the cycle, thereby improving the cycle performance and rate performance of the battery.
  • the areal density of the first region is 0.140 g/1540 mm 2 -0.175 g/mm 2 .
  • the areal density of the first region can be 0.140 g/1540 mm 2 , 0.145 g/mm 2 , 0.150 g/1540 mm 2 , 0.155 g/mm 2 , 0.160 g/1540 mm 2 , 0.165 g/mm 2 , 0.170 g/1540 mm 2 , 0.175 g/mm 2 or any range therebetween.
  • the areal density of the second region is 0.150 g/mm 2 -0.185 g/mm 2 .
  • the areal density of the second region can be 0.150 g/1540 mm 2 , 0.155 g/mm 2 , 0.160 g/1540 mm 2 , 0.165 g/mm 2 , 0.170 g/1540 mm 2 , 0.175 g/mm 2 , 0.180 g/1540 mm 2 , 0.185 g/mm 2 or any range therebetween.
  • Controlling the coating surface density of the first region and the second region within an appropriate range can increase the coating surface density of the negative electrode film layer and improve the energy density of the battery cell.
  • the appropriate coating surface density also allows the electrolyte to fully infiltrate the negative electrode plate during the cycle, thereby improving the cycle performance and rate performance of the battery.
  • the surface density of the negative electrode film layer is 0.145g/ 1540mm2-0.180g / 1540mm2 .
  • the surface density of the negative electrode film layer can be 0.145g/ mm2 , 0.150g/1540mm2, 0.155g/ mm2 , 0.160g/ 1540mm2 , 0.165 g/mm 2 , 0.170 g/1540 mm 2 , 0.175 g/mm 2 , 0.180 g/mm 2 or any range therebetween.
  • the compact density of the negative electrode film layer is 1.40 g/cm 3 -1.65 g/cm 3 , 1.40 g/cm 3 , 1.45 g/cm 3 , 1.50 g/cm 3 , 1.55 g/cm 3 , 1.6 g/cm 3 , 1.65 g/cm 3 , or any range therebetween.
  • the thickness of the negative electrode film layer is 58 ⁇ m-91 ⁇ m. In some embodiments, the thickness of the negative electrode film layer can be selected from 58 ⁇ m, 60 ⁇ m, 65 ⁇ m, 70 ⁇ m, 75 ⁇ m, 80 ⁇ m, 85 ⁇ m, 91 ⁇ m, or any range therebetween.
  • the thickness of the negative electrode film layer can be tested using methods known in the art. For example, a micrometer (such as Mitutoyo 293-100, with an accuracy of 0.1 ⁇ m) is used for measurement.
  • a micrometer such as Mitutoyo 293-100, with an accuracy of 0.1 ⁇ m
  • Controlling the coating surface density, compaction density or thickness of the negative electrode film layer within an appropriate range can increase the loading amount of the active material while allowing the electrolyte to fully infiltrate the negative electrode film layer, taking into account the energy density, rate performance and cycle performance of the battery.
  • the compaction density, coating surface density or thickness of the first region, the second region and the negative electrode film layer can be design parameters in the process of preparing the negative electrode film layer, and also include parameters obtained by testing the negative electrode sheets obtained by disassembling the battery cell.
  • the weight percentage of the conductive agent in the negative electrode undercoat layer is 50%-90% based on the total weight of the negative electrode undercoat layer. In some embodiments, the weight percentage of the conductive agent in the negative electrode undercoat layer can be 50%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, or any range therebetween, based on the total weight of the negative electrode undercoat layer.
  • the bonding force and conductivity between the current collector and the film layer can be taken into account, and the performance of the negative electrode sheet can be comprehensively improved.
  • the negative electrode bottom coating conductive agent may include superconducting carbon, conductive graphite, One or more of acetylene black, carbon black, Ketjen black, carbon dots, carbon nanotubes, graphene, and carbon nanofibers.
  • the negative electrode undercoat layer may further optionally include other additives.
  • the other additives may include thickeners, such as sodium carboxymethyl cellulose (CMC), PTC thermistor materials, and the like.
  • the negative electrode current collector may be a metal foil or a composite current collector.
  • metal foils copper foil, copper alloy foil, aluminum foil, and aluminum alloy foil may be used.
  • the composite current collector may include a polymer material base layer and a metal material layer formed on at least one surface of the polymer material base layer.
  • the metal material may include one or more of copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, titanium, titanium alloy, silver, and silver alloy.
  • the polymer material base layer may include one or more of polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polystyrene (PS), and polyethylene (PE).
  • the first region, the second region, and the middle region of the negative electrode film layer may optionally further include a negative electrode conductor and/or a negative electrode binder.
  • the negative electrode conductive agent may include one or more of superconducting carbon, conductive graphite, acetylene black, carbon black, Ketjen black, carbon dots, carbon nanotubes, graphene, and carbon nanofibers.
  • the negative electrode film layer may also optionally include other additives.
  • other additives may include thickeners, such as sodium carboxymethyl cellulose (CMC), PTC thermistor materials, etc.
  • the negative electrode sheet can be prepared according to the following method: providing a first negative electrode slurry containing a first negative electrode active material and a second negative electrode slurry containing a second negative electrode active material; coating the first negative electrode slurry on a negative electrode collector, coating the second negative electrode slurry on the first negative electrode slurry, and obtaining a negative electrode sheet after drying and cold pressing.
  • the negative electrode sheet can be prepared as follows: providing a first negative electrode slurry containing a first negative electrode active material, The second negative electrode slurry of the two negative electrode active materials and the negative electrode primer slurry; the negative electrode primer slurry is applied on the negative electrode current collector, the first negative electrode slurry is applied on the primer slurry, and the second negative electrode slurry is applied on the first negative electrode slurry. After drying and cold pressing, the negative electrode sheet is obtained.
  • the negative electrode undercoat layer binder, the negative electrode undercoat layer conductive agent, and optional auxiliary agents may be dispersed in a solvent (eg, deionized water) to form an undercoat slurry.
  • a solvent eg, deionized water
  • the second negative electrode active material, an optional conductive agent, an optional binder, and other optional auxiliary agents may be dispersed in a solvent (eg, deionized water) to form a second negative electrode slurry.
  • a solvent eg, deionized water
  • the first negative electrode slurry and the second negative electrode slurry can be applied simultaneously in one application or in two separate applications. In some embodiments, the first negative electrode slurry and the second negative electrode slurry are applied simultaneously in one application. Applying them simultaneously in one application can reduce the negative electrode film resistance, thereby further improving the power performance and cycle performance of the battery.
  • the electrode assembly further comprises a positive electrode sheet, wherein the positive electrode sheet comprises a positive electrode current collector and a positive electrode film layer located on at least one side of the positive electrode current collector;
  • the positive electrode film layer includes a positive electrode active material, and the positive electrode active material includes one or more of lithium iron phosphate and modified compounds thereof.
  • the compaction density of the positive electrode film layer is 2.35 g/cm 3 -2.85 g/cm 3 .
  • the thickness of the positive electrode film layer is 70 ⁇ m-105 ⁇ m. In some embodiments, the thickness of the positive electrode film layer can be 70 ⁇ m, 75 ⁇ m, 80 ⁇ m, 85 ⁇ m, 90 ⁇ m, 95 ⁇ m, 105 ⁇ m or any range therebetween.
  • the thickness of the positive electrode film layer can be tested using methods known in the art. As an example, it can be measured using a micrometer (such as Mitutoyo 293-100, with an accuracy of 0.1 ⁇ m).
  • the compaction density, coating area density or thickness of the positive electrode film layer can be either design parameters in the process of preparing the positive electrode film layer or parameters obtained by testing the positive electrode sheets obtained by disassembling the battery cells.
  • Controlling the coating surface density, compaction density or thickness of the positive electrode film layer within an appropriate range can increase the loading amount of the active material while allowing the electrolyte to fully infiltrate the positive electrode film layer, taking into account the battery's energy density, rate performance and cycle performance.
  • the positive electrode plate further includes a positive electrode primer layer, which is located between the positive electrode current collector and the positive electrode film layer; the positive electrode primer layer includes a positive electrode primer layer binder and a positive electrode primer layer conductor.
  • Providing a primer layer in the positive electrode sheet can improve the conductivity and adhesion between the current collector and the positive electrode film layer, which is beneficial to improving the rate performance and cycle performance of the battery.
  • the thickness of the positive electrode undercoat layer is 1 ⁇ m-3 ⁇ m. In some embodiments, the thickness of the positive electrode undercoat layer can be 1 ⁇ m, 1.5 ⁇ m, 2 ⁇ m, 2.5 ⁇ m, 3 ⁇ m, or any range therebetween.
  • the thickness of the positive electrode undercoat layer can be tested using any method known in the art.
  • the thickness of the positive electrode undercoat layer can be tested from the longitudinal cross-section of the positive electrode sheet obtained above.
  • the thickness of the positive electrode bottom coating is within an appropriate range, which can improve the conductivity and adhesion between the current collector and the membrane layer, while also reducing the impact of an overly thick bottom coating on the energy density of the battery.
  • the weight percentage of the positive electrode undercoat layer binder is 10%-50% based on the total weight of the positive electrode undercoat layer. In some embodiments, the weight percentage of the positive electrode undercoat layer binder is 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, or any range therebetween based on the total weight of the positive electrode undercoat layer.
  • the mass percentage of the conductive agent in the positive electrode undercoat layer is 50%-90%.
  • the mass percentage of the conductive agent in the positive electrode undercoat layer can be selected as 50%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90% or any numerical range therebetween, based on the total mass of the positive electrode undercoat layer.
  • the bonding force and conductivity between the current collector and the film layer can be taken into account, and the performance of the positive electrode sheet can be comprehensively improved.
  • the positive electrode undercoat binder includes one or more of polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-propylene terpolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer and fluorine-containing acrylic resin, but the embodiments of the present application are not limited to this.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-propylene terpolymer vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer
  • the positive electrode undercoat conductive agent may include one or more of superconducting carbon, conductive graphite, acetylene black, carbon black, Ketjen black, carbon dots, carbon nanotubes, graphene, and carbon nanofibers.
  • the positive electrode film layer may further optionally include a positive electrode binder.
  • a positive electrode binder may include one or more of polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-propylene terpolymer, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, and fluorine-containing acrylic resin.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene terpolymer
  • the positive electrode film layer may further include a positive electrode conductive agent.
  • the positive electrode conductive agent may include one or more of superconducting carbon, conductive graphite, acetylene black, carbon black, Ketjen black, carbon dots, carbon nanotubes, graphene, and carbon nanofibers.
  • the positive electrode film is typically formed by coating a positive electrode slurry onto a positive electrode current collector, drying it, and cold pressing it.
  • the positive electrode slurry is typically formed by dispersing the positive electrode active material, positive electrode binder, and positive electrode conductive agent in a solvent and stirring them uniformly.
  • the solvent can be, but is not limited to, N-methylpyrrolidone (NMP) or deionized water.
  • the electrode assembly includes a separator located between the negative electrode sheet and the positive electrode sheet, wherein the separator includes a porous substrate and a composite coating.
  • the composite coating is located on the side of the porous substrate facing the negative electrode sheet, and the composite coating includes an inorganic particle layer and an adhesive layer located on the side of the inorganic particle layer away from the porous substrate.
  • the inorganic particle layer comprises aluminum oxide
  • the adhesive layer includes polyvinylidene fluoride particles.
  • the natural graphite had a volume particle size (Dv50) of 20 ⁇ m, a BET specific surface area of 1.56 m2 /g, a degree of graphitization of 98.0%, and a Raman spectrum peak intensity (Id/Ig) of 0.36 between the peak intensity (Id) from 1250 cm ⁇ 1 to 1500 cm ⁇ 1 and the peak intensity (Ig) from 1500 cm ⁇ 1 to 1650 cm ⁇ 1 .
  • LiFePO4 was mixed with conductive carbon black and polyvinylidene fluoride in a weight ratio of 97:1:2.
  • An appropriate amount of NMP solvent was added and stirred evenly to obtain a positive electrode slurry.
  • the positive electrode slurry was coated on both surfaces of a 12 ⁇ m-thick aluminum foil to form a positive electrode film. After drying and cold pressing, a positive electrode sheet was obtained.
  • the compacted density of the positive electrode film was 2.5g/ cm3 .
  • Example 1 Compared with Example 1, the natural graphite in the second slurry was replaced with artificial graphite. For specific parameters, see Table 1.

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Abstract

一种电池单体、电池和用电装置，电池单体包括电极组件，电极组件包括负极极片，负极极片包括负极膜层，负极膜层具有远离负极集流体的第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，负极膜层的厚度为H，从负极膜层的第二表面至0.3H的厚度范围内的区域为负极膜层的第一区域，从负极膜层的第一表面至0.3H的厚度范围内的区域为负极膜层的第二区域，第一区域包括第一活性材料，第一活性材料包括第一石墨，第二区域包括第二活性材料，第二活性材料包括第二石墨，在负极极片的纵向切面图中，第二石墨的单个颗粒的内部的孔隙量大于第一石墨的单个颗粒的内部的孔隙量；电池单体的长度为a，电池单体的宽度为b，电池单体的厚度为c，其中a:b:c＝(2000～500):(200～80):(25～8)。

Description

电池单体、电池和用电装置
交叉引用
本申请引用2024年3月28日递交的名称为“电池单体、电池和用电装置”的第2024103631856号中国专利申请，其通过引用被全部并入本申请。
技术领域
本申请涉及一种电池单体、电池和用电装置。
背景技术
近年来，电池被广泛应用于水力、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。随着社会的发展和各领域的应用，对电池的体积能量密度提出的要求也越来越高，通过将电池单体调整为长片型结构，可以提高电池的集成度，提高电池的体积能量密度，然而长片型结构的电池单体存在散热面积不足的问题，导致循环循环过程电池内部的温度急剧上升，进而严重影响到电池的使用性能和使用寿命。
发明内容
本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种电池单体、电池和用电装置，其能提高电池体积能量密度的同时，还能够有效减少电池单体的温升现象，提高负极极片的粘结力，综合改善提高电池的安全性能和使用性能。
本申请的第一方面提供一种电池单体，所述电池单体包括电极组件；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以及形成于所述负极集流体至少一个表面上的负极膜层，所述负极膜层具有远离所述负极集流体的第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述负极极片的单侧的负极膜层的厚度记为H， 从所述负极膜层的第二表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第一区域，从所述负极膜层的第一表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第二区域，其中，所述第一区域包括第一活性材料，所述第一活性材料包括第一石墨，所述第二区域包括第二活性材料，所述第二活性材料包括第二石墨，在所述负极极片的纵向切面图中，所述第二石墨的单个颗粒的内部的孔隙量大于所述第一石墨的单个颗粒的内部的孔隙量；所述电池单体的长度记为a，所述电池单体的宽度记为b，所述电池单体的厚度记为c，其中a:b:c＝(2000～500):(200～80):(25～8)。
本申请的负极极片在厚度方向包括多个区域，在远离集流体的第二区域中采用颗粒内部具有相对多的孔隙结构的第二石墨，能够提高负极膜层的导热性，能够有效减少长片型电池单体的内部温升现象；在靠近集流体的第一区域中采用颗粒内部具有相对少的孔隙结构的第一石墨，能够提高第一石墨与集流体的粘结力，降低负极极片在制程过程中的掉粉和在电池循环过程中的脱膜现象，综合改善提高电池的安全性能和使用性能。
在任意实施方式中，所述a为500mm-2000mm；和/或，所述b为80mm-200mm；和/或，所述c为8mm-25mm。
在任意实施方式中，所述a为650mm-700mm；和/或，所述b为110mm-120mm；和/或，所述c为13mm-16mm。
控制电池单体的长度、宽度和高度在合适范围内，电池单体具有相对多的散热面积，有利于降低电池单体的内部温升现象，同时还能兼顾长片型电池单体在电池中的集成度，有利于获得高能量密度的电池。
在任意实施方式中，所述负极集流体的厚度小于等于6μm。
为了进一步提高电池单体和电池的体积能量密度，可以降低负极集流体的厚度提高活性材料的负载量，然而降低集流体的厚度会影响集流体的韧性，使得冷压过程中极片膜层与集流体的延展率差显著增大，极片断带风险大大提高。
本申请通过在紧靠集流体的第一区域中采用颗粒内部具有相对 少的孔隙结构的第一石墨，孔隙结构少的第一石墨在冷压压力下的延展性也相对小，减少极片膜层的延展，降低极片膜层和集流体的延展差，减少极片冷压过程中的断带现象。
在任意实施方式中，所述负极集流体的厚度为4μm-5.8μm。
负极集流体的厚度在合适范围内，可以兼顾电池单体的能量密度和冷压断带风险，综合改善电池单体的使用性能和制备性能。
在任意实施方式中，所述第一石墨包括人造石墨，所述第二石墨包括天然石墨。
在任意实施方式中，所述第一石墨为人造石墨，所述第二石墨为天然石墨。
采用第一石墨包括人造石墨和第二石墨包括天然石墨的技术方案，能达到第二石墨颗粒内部的孔隙量大于所述第一石墨颗粒内部的孔隙量的设计目的，同时天然石墨的晶体发育较完善，具有优异的导电性，有利于降低负极极片的膜片电阻，有利于提高长片型电池单体的倍率性能，同时人造石墨具有颗粒均匀性高和各向同性高的优点，在电池循环过程中不易破碎，有利于提高负极膜层的循环稳定性，提高电池的循环性能，综合改善电池单体的电化学性能。
在任意实施方式中，所述人造石墨和天然石墨满足如下条件中的至少一者：
(1)所述人造石墨的体积分布粒径Dv50小于所述天然石墨的体积分布粒径Dv50；
(2)所述人造石墨的比表面积小于所述天然石墨的比表面积；
(3)所述人造石墨的石墨化度小于所述天然石墨的石墨化度；
(4)所述人造石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig小于所述天然石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm- 1的峰强度Ig比值Id/Ig。
在任意实施方式中，所述人造石墨和天然石墨满足如下条件中的至少一者：
(1)所述人造石墨的体积分布粒径Dv50为8μm-12μm；和/或， 所述天然石墨的体积分布粒径Dv50为15μm-25μm；
(2)所述人造石墨的石墨化度为80％-94％；和/或，所述天然石墨的石墨化度为92％-98％；
(3)所述人造石墨的比表面积为0.8m2/g-1.5m2/g；和/或，所述天然石墨的比表面积为1.2m2/g-2.0m2/g；
(4)所述人造石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig为0.04-0.34；和/或，所述天然石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig为0.3-0.85。
在任意实施方式中，所述第一区域和第二区域满足如下条件中的至少一者：
(1)所述第一区域的压实密度为1.35g/cm3-1.6g/cm3；和/或，所述第二区域的压实密度为1.45g/cm3-1.70g/cm3；
(2)所述第一区域的面密度为0.140g/1540mm2-0.175g/1540mm2；和/或，所述第二区域的面密度为0.150g/1540mm2-0.185g/1540mm2。
在任意实施方式中，所述负极膜层满足如下条件中的至少一者：
(1)所述负极膜层的面密度为0.145g/1540mm2-0.180g/1540mm2；
(2)所述负极膜层的压实密度为1.40g/cm3-1.65g/cm3；
(3)所述负极膜层的厚度为58μm-91μm。
在任意实施方式中，所述第一区域包括第一粘结剂，所述第二区域包括第二粘结剂；
所述负极极片满足：w1％≥w2％，
其中w1％为所述第一粘结剂的质量百分含量，基于所述第一区域的总质量计；w2％为所述第二粘结剂的质量百分含量，基于所述第二区域的总质量计。
通过调控第一区域中的粘结剂的质量含量高于第二区域中的粘结剂的质量含量，能够提高紧靠集流体的第一区域与集流体的粘结力，降低负极极片在制程过程中的掉粉和在电池循环过程中的脱膜 现象，提高电池单体的安全性能和使用性能。
在任意实施方式中，所述w1％为1.2％-2.0％；和/或，所述w2％为0.8％-1.5％。
在任意实施方式中，所述负极极片还包括负极底涂层，所述负极底涂层位于所述负极集流体和所述负极膜层之间；所述负极底涂层包括负极底涂层粘结剂和负极底涂层导电剂。
在负极极片中设置底涂层，能够提高集流体与负极膜层的导电性，有利于提高电池的倍率性能和循环性能。
在任意实施方式中，所述负极底涂层满足如下条件中的至少一者：
(1)所述负极底涂层的厚度为1μm-3μm；
(2)基于所述负极底涂层的总质量，所述负极底涂层粘结剂的质量百分含量为10％-50％；和/或，基于所述负极底涂层的总质量，所述负极底涂层导电剂的质量百分含量为50％-90％。
在任意实施方式中，所述电极组件还包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及位于所述正极集流体至少一侧的正极膜层；
所述正极集流体的厚度小于等于15μm。
正极集流体的厚度在较小的范围内，可以进一步提高电池单体和电池的体积能量密度。
在任意实施方式中，所述正极集流体的厚度为11μm-14μm。
正极集流体的厚度在合适范围内，可以进一步兼顾电池单体的能量密度和冷压断带风险，综合改善电池单体的使用性能和制备性能。
在任意实施方式中，所述正极膜层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括磷酸铁锂及其改性化合物中的一种或多种。
磷酸铁锂及其改性化合物的正极活性材料具有结构稳定，且在电池循环过程中具有相对少的产热和产气现象，适用于长片型电池单体。
在任意实施方式中，所述正极膜层包括鳞片状石墨。
鳞片状石墨能够提高极片的导电性，提高电池单体的倍率性能。
在任意实施方式中，所述鳞片状石墨包括一次颗粒。
一次颗粒的鳞片状石墨的粒径较小，在正极浆料中具有良好的分散性，在正极膜层中均匀分布，进一步提高极片的导电性。
在任意实施方式中，所述正极膜层满足如下条件中的至少一者：
(1)所述正极膜层的面密度为0.320g/1540mm2-0.380g/1540mm2；
(2)所述正极膜层的压实密度为2.35g/cm3-2.85g/cm3；
(3)所述正极膜层的厚度为70μm-105μm。
在任意实施方式中，所述正极极片还包括正极底涂层，所述正极底涂层位于所述正极集流体和所述正极膜层之间；所述正极底涂层包括正极底涂层粘结剂和正极底涂层导电剂。
在正极极片中设置底涂层，能够提高集流体与正极膜层的导电性，有利于提高电池单体的倍率性能和循环性能。
在任意实施方式中，所述正极底涂层满足如下条件中的至少一者：
(1)所述正极底涂层的厚度为1μm-3μm；
(2)基于所述正极底涂层的总质量，所述正极底涂层粘结剂的质量百分含量为10％-50％；和/或，基于所述正极底涂层的总质量，所述正极底涂层导电剂的质量百分含量为50％-90％。
在任意实施方式中，所述电极组件包括位于所述负极极片和所述正极极片之间的隔离膜，所述隔离膜包括多孔基材以及复合涂层，所述复合涂层位于所述多孔基材面对所述负极极片的一侧，所述复合涂层包括无机颗粒层以及位于所述无机颗粒层远离所述多孔基材一侧的粘接层，
其中所述无机颗粒层包括氧化铝；
所述粘接层包括聚偏氟乙烯颗粒。
本申请的正极活性材料为磷酸铁锂系列，其在电池循环过程中具有相对少的体积膨胀，负极活性材料为石墨材料，其在电池循环过程中具有一定的体积膨胀，另外为了进一步提高电池单体的体积能量密度，会考虑减薄隔离膜，因此将复合涂层进行单侧设置，且 将复合涂层设置为面对负极极片，在缓解负极极片的体积膨胀的同时，还能进一步提高电池单体的体积能量密度。
隔离膜上的包含氧化铝的无机颗粒层能够形成刚性骨架，使得隔离膜在高温时具有优良的热稳定性和尺寸稳定性，能降低长片型电池单体内部的温升现象对隔离膜的影响，同时隔离膜上包含聚偏氟乙烯颗粒的粘接层可以提高隔离膜的浸润能力和保液能力，与负极极片直接接触的聚偏氟乙烯颗粒在电池组装过程中热压软化，隔离膜与负极极片相粘合，提高电池硬度，改善电池界面。
在任意实施方式中，所述隔离膜满足如下条件中的至少一者：
(1)所述隔离膜的厚度为9μm-12μm；
(2)所述多孔基材的厚度为6μm-8μm；
(3)所述粘接层的厚度为0.8μm-2μm；
(4)所述无机颗粒层的厚度为0.8μm-1.5μm。
在任意实施方式中，所述电池单体包括外包装，所述外包装包括布氏硬度小于等于30HB的材料。
外包装为硬度小于等于30HB的材料具有安全系数高、电池容量大、设计多元化的优点，有利于提高电池单体在二次电池中的集成度，提高电池的体积能量密度。
在任意实施方式中，所述外包装包括铝塑膜、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或多种。
在任意实施方式中，所述电极组件包括多个正极极片以及多个所述负极极片，多个正极极片和多个所述负极极片沿所述电池单体的厚度方向交替层叠，且电极组件的隔离膜是连续的。
电极组件采用叠片工艺，可以提高电芯的空间利用率，适用于长片型电池单体。
本申请的第二方面提供一种电池，包括第一方面所述的电池单体。
本申请的第三方面提供一种用电装置，包括第二方面所述的电池。
附图说明
图1是本申请的负极极片的一实施方式的示意图；
图2是本申请的负极极片的另一实施方式的示意图；
图3是本申请的负极极片的又一实施方式的示意图；
图4是本申请一实施方式的电池单体的示意图；
图5是本申请一实施方式的电池用作电源的用电装置的示意图。
附图标记：
10负极极片，101负极集流体，102负极膜层，102a第一表面，
102b第二表面，1021第一区域，1022第二区域，1023中间区域，
5电池单体，51电极端子。
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60-120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。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。
现有技术中会将电池单体调整为长片型结构，用于提高电池的集成度，提高电池的体积能量密度，然而长片型结构的电池单体存在散热面积不足的问题，导致循环循环过程电池内部的温度急剧上升，进而严重影响到电池的使用性能和使用寿命。
基于此，本申请提供一种电池单体，电池单体的长度记为a，电池单体的宽度记为b，电池单体的厚度记为c，其中a:b:c＝(2000～500):(200～80):(25～8)。
在一些实施方式中，a:b:c可选为2000:200:25、2000:200:8、2000:80:25、2000:80:8、500:200:25、500:200:8、500:80:25、 700:120:13、700:120:16、700:110:13、700:110:16、650:120:16、650:110:13、650:120:13或任意二者间的数值范围。
本申请的电池单体为长片型电池单体，将长片型电池单体组装形成电池时，可以提高电池的集成度，得到高能量密度的电池。
电池单体5的长度a、电池单体的宽度b、电池单体的厚度c是指电池单体5的主体部在长度方向X、宽度方向Y、厚度方向Z上的尺寸，其不包括凸出于电池单体的主体部的电极端子51的尺寸。
沿长度方向X两个电极端子51分别位于电池单体的两侧。
电池单体的厚度方向Z为负极极片的厚度方向。
电池单体的长度a可以通过激光测厚仪测量获得，测试时可以随机取3-5个点，然后取平均值。电池单体的宽度b可以通过激光测厚仪测量获得，测试时可以随机取3-5个点，然后取平均值。电池单体的厚度c可以通过激光测厚仪测量获得，测试时可以随机取9个点，然后取平均值。电池单体中长度、宽度和厚度的比值a:b:c可以利用上述测试得到的长度a、厚度c和宽度b计算得到。
如图4所示，电池单体5包括电极组件和外包装。
电极组件包括负极极片，图1至图3是本申请的负极极片的实施方式的示意图。如图1至图3所示，负极极片10包括负极集流体101以及形成于所述负极集流体101至少一个表面上的负极膜层102，负极膜层102具有远离所述负极集流体101的第一表面102a以及与第一表面102a相对设置的第二表面102b，负极极片的单侧的负极膜层102的厚度记为H，从所述负极膜层的第二表面102b至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第一区域1021，从所述负极膜层的第一表面102a至0.3H的厚度范围内的区域记为负极膜层的第二区域1022，所述第一区域1021包括第一活性材料，所述第一活性材料包括第一石墨，所述第二区域1022包括第二活性材料，所述第二活性材料包括第二石墨，在所述负极极片的纵向切面图中，所述第二石墨的单个颗粒的内部的孔隙量大于所述第一石墨的单个颗粒的内部的孔隙量。
负极集流体101具有在自身厚度方向相对的两个表面，负极膜 层102设置于负极集流体的两个相对表面中的任意一者或两者上。
在一些实施方案中，位于所述第一区域1021和所述第二区域1022之间的中间区域1023包括所述第一活性材料和/或所述第二活性材料。例如，如图1所示，中间区域1023同时包括第一活性材料和第二活性材料，此时，中间区域1023同时包括具有所述第一活性材料的层结构和具有所述第二活性材料的层结构，上述两层结构还可具有层界面。或者，如图2所示，中间区域1023在组成上可与第一区域1021相同，由此，所述第一活性材料在负极膜层102厚度方向上的分布区域为自从负极膜层的第二表面102b至0.7H的厚度范围内；或者，如图3所示，中间区域1023在组成上可与第二区域1022相同，由此，所述第二活性材料在负极膜层102厚度方向上的分布区域为自从负极膜层的第一表面102a至0.7H的厚度范围内。
第一区域内的第一石墨的单个颗粒的内部的孔隙量与第二区域内的第二石墨的单个颗粒的内部的孔隙量的比较可以使用本领域任一已知的方法进行测试，示例如下：拆解电池单体，得到负极极片，将极片剪成6mm*6mm大小，采用截面抛光仪(例如日本JEOL公司的IB-09010CP型氩离子截面抛光仪)制备负极极片的截面；然后参考JY/T010-1996，使用扫描电子显微镜(例如德国ZEISS公司的Sigma 300型扫描电子显微镜)扫描负极极片的纵向切面图；在该测试样品中任取多个测试区域，采用扫描电子显微镜获取多个测试区域的图像，最后通过使用ImageJ软件对获得的表征第一区域和第二区域中单个石墨颗粒的内部的扫描图像进行阈值分割，灰白衬度区域为颗粒，黑色衬度区域为孔隙，以单个石墨颗粒的范围内，黑色衬度区域的面积与单个石墨颗粒的总面积的比值作为单个石墨颗粒的内部的孔隙量，测试时可以随机取10个第一区域内的第一石墨和10个第二区域内的第二石墨进行单个石墨颗粒的内部的孔隙量的测试，然后取平均值。得到第一区域内的第一石墨的单个颗粒的内部的孔隙量与第二区域内的第二石墨的单个颗粒的内部的孔隙量的比较的结果。
本申请中，负极极片的单侧的负极膜层的厚度H可以采用本领 域已知的方法进行测试，作为示例，采用万分尺(例如Mitutoyo293-100型，精度为0.1μm)进行测量。
本申请负极极片在厚度方向包括多个区域，在远离集流体的第二区域中采用颗粒内部具有相对大的孔隙量的第二石墨，能够提高负极膜层的导热性，能够有效减少长片型电池单体的内部温升现象；在靠近集流体的第一区域中采用颗粒内部具有相对少的孔隙量的第一石墨，能够提高第一区域与集流体的粘结力，降低负极极片在制成过程中的掉粉和在电池循环过程中的脱膜现象，综合改善提高电池的安全性能和使用性能。相比于单一石墨材料制备得到单层极片，该极片通过多层设计能够改善长度方向较长、厚度方向较薄的电池单体的温升现象，还能进一步提高负极膜层的粘结力。
在一些实施方式中，第一石墨是人造石墨或天然石墨，第二石墨是人造石墨或天然石墨，在负极极片的纵向切面图中，第二石墨的单个颗粒的内部的孔隙量大于第一石墨的单个颗粒的内部的孔隙量。
如前文所述，控制第二石墨的单个颗粒的内部的孔隙量大于第一石墨的单个颗粒的内部的孔隙量，可以达到减少电池单体的内部温升现象和提高负极膜层的粘结力的目的，可以对第一石墨或第二石墨的种类不做限制，例如可以采用不同的制备方法制备出颗粒内部的孔隙量大小不同的人造石墨，第二石墨采用单个颗粒的内部的孔隙量较大的人造石墨，第一石墨采用单个颗粒的内部的孔隙量较小的人造石墨。
在一些实施方式中，所述a为500mm-2000mm。在一些实施方式中，所述a为650mm-700mm。
在一些实施方式中，所述a可选为500mm、600mm、700mm、800mm、900mm、1000mm、1100mm、1200mm、1300mm、1400mm、1500mm、1600mm、1700mm、1800mm、1900mm、2000mm或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述b为80mm-200mm。在一些实施方式中，所述b为110mm-120mm。
在一些实施方式中，所述b可选为80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述c为8mm-25mm。在一些实施方式中，所述c为13mm-16mm。
在一些实施方式中，所述c可选为8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm或任意二者间的数值范围。
控制电池单体的长度、宽度和高度在合适范围内，电池单体具有相对多的散热面积，有利于降低电池单体的内部温升现象，同时还能兼顾长片型电池单体在电池中的集成度，有利于获得高能量密度的电池。
在一些实施方式中，所述负极集流体的厚度小于等于6μm。
在一些实施方式中，所述负极集流体的厚度小于等于6μm、小于等于5μm、小于等于4μm、小于等于3μm中的任意一种。
负极集流体的厚度可以采用本领域已知的方法进行测试，作为示例，采用万分尺(例如Mitutoyo293-100型，精度为0.1μm)进行测量。
为了进一步提高电池单体和二次电池的体积能量密度，可以降低负极集流体的厚度，然而降低集流体的厚度会降低集流体的韧性，使得冷压过程中极片膜层与集流体的延展率差显著增大，极片断带风险大大提高。
本申请通过在紧靠集流体的第一区域中采用颗粒内部具有相对少的孔隙结构的第一石墨，孔隙结构少的第一石墨在冷压压力下的延展性也相对小，减少极片膜层的延展，降低极片膜层和集流体的延展差，减少极片冷压过程中的断带现象。
在一些实施方式中，所述负极集流体的厚度为4μm-5.8μm。在一些实施方式中，所述负极集流体的厚度可选为4μm、4.2μm、4.4μm、4.6μm、4.8μm、5.0μm、5.2μm、5.4μm、5.6μm、5.8μm或任 意二者间的数值范围。
负极集流体的厚度在合适范围内，可以兼顾电池单体的能量密度和冷压断带风险，综合改善电池单体的使用性能和制备性能。
在一些实施方式中，所述第一石墨包括人造石墨，所述第二石墨包括天然石墨。
采用人造石墨作为第一石墨和天然石墨作为第二石墨，能达到第二石墨的单个颗粒的内部的孔隙量大于所述第一石墨的单个颗粒内部的孔隙量的设计目的，同时天然石墨的晶体发育较完善，具有优异的导电性，有利于降低负极极片的膜片电阻，有利于提高长片型电池单体的倍率性能，同时人造石墨具有颗粒均匀性高和各向同性高的优点，在电池循环过程中不易破碎，有利于提高负极膜层的循环稳定性，提高电池的循环性能。
本申请的负极膜层采用多层结构设计，且不同的膜层分别包含人造石墨和天然石墨，综合了人造石墨和天然石墨的各自优点，综合改善电池的循环性能和倍率性能。
在一些实施方式中，第一石墨是人造石墨，第二石墨是天然石墨，改善电池的循环性能和倍率性能更优。
在一些实施方式中，基于所述第一活性材料的质量计，所述人造石墨的质量含量大于等于80％，可选为80％-100％。在一些实施方式中，基于所述第一活性材料的质量计，所述人造石墨的质量含量可选为80％、90％、100％或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，基于所述第二活性材料的质量计，所述天然石墨的质量含量大于等于80％，可选为80％-100％。
在一些实施方式中，基于所述第二活性材料的质量计，所述天然石墨的质量含量可选为80％、90％、100％或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述人造石墨的体积分布粒径Dv50小于所述天然石墨的体积分布粒径Dv50。
从负极极片上远离集流体的一侧刮取第二区域的粉体，并通过万分尺监控厚度变化，将刮取厚度控制在0.3H，使刮取获得的粉体 全部来自第二区域。用强力胶带将负极膜从集流体上完全撕下，从负极膜靠近集流体的一侧刮取第一区域的粉体，并通过万分尺监控厚度变化，将刮取厚度控制在0.3H，使刮取获得的粉体全部来自第一区域。分别称取50mg收集的第一区域样品和第二区域样品，第一区域样品或第二区域样品进行抽滤，烘干，再将烘干的样品在400℃下烧结2h，去除粘结剂和导电剂，即得到第一区域或第二区域的负极活性材料。
在本文中，术语“Dv50”指在粒度分布曲线中，颗粒的累计体积分布数达到50％时所对应的粒径。
本申请中，材料的体积分布粒径Dv50可以采用本领域已知的方法进行测试，作为示例，参照GB/T 19077-2016，采用激光粒度分析仪进行测定。测试仪器可以为英国马尔文仪器有限公司的Mastersizer 3000型激光粒度分析仪。
较小的粒径有助于提高膜层中的孔结构，使第二区域的孔隙率高于第一区域的孔隙率，使与电解液直接接触的第二区域中的孔结构不容易被堵塞，有利于提高电解液的浸润性，提高电池在长期循环过程中的动力学性能。
在一些实施方式中，所述人造石墨的比表面积小于所述天然石墨的比表面积。
本申请中，人造石墨和天然石墨的比表面积可以采用本领域已知的方法进行测试，作为示例，参照GB/T 19587-2017，采用氮气吸附比表面积分析测试方法测试，并用BET(Brunauer Emmett Teller)法计算得出。测试仪器可以为美国Micromeritics公司的Tri-Star 3020型比表面积孔径分析测试仪。
天然石墨具有相对大的比表面积，具有足够的吸附位点，可促进活性离子的吸附，改善电池的动力学性能。
在一些实施方式中，所述人造石墨的石墨化度小于所述天然石墨的石墨化度。
在本文中，术语“石墨化度”指衡量碳原子形成密排六方石墨晶体结构的程度的指标。
本申请中，人造石墨和天然石墨的石墨化度可以采用本领域已知的方法进行测试。作为示例，使用X射线衍射仪(如BrukerD8Discover)进行测试，参考JISK0131-1996、JB/T4220-2011，得到石墨材料晶体结构中(002)晶面的平均层间距d002，然后根据公式g＝(0.344-d002)/(0.344-0.3354)×100％计算得出石墨化度。上式中，d002是以纳米(nm)表示的石墨材料晶体结构中(002)晶面的平均层间距。
低石墨化度的活性材料往往具有较大的层间距，有利于活性离子的脱嵌。位于负极极片远离集流体侧的第一区域中的人造石墨具有低的石墨化度有利于在提高电池动力学性能的同时减小活性离子脱嵌过程中造成的极片体积膨胀，综合改善电池的循环稳定性。
在一些实施方式中，所述人造石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig小于所述天然石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig。
本申请中，人造石墨和天然石墨的拉曼光谱的Id/Ig可以采用本领域已知的方法进行测试。作为示例，本申请中参照GB/T 40219-2021，采用LabRAM HR Evolution型激光显微拉曼光谱仪进行测试。其中，采用波长523nm的固体激光器作为光源，光束直径1.2μm，功率1mW，在100μm×100μm区域采点100个，分别计算每个点在1250cm-1至1500cm-1的峰强Id(示例为峰高度)与1500cm-1至1650cm-1的峰强Ig(示例为峰高度)的Id/Ig的比值，取100个点的Id/Ig值的中位数作为石墨材料的Id/Ig。
拉曼光谱的Id/Ig可以用于表征活性材料表面的无序度。负极极片中位于远离集流体的第二区域中天然石墨的Id/Ig大于第一区域中人造石墨的Id/Ig，意味着极片外侧第二区域中活性材料相对于第一区域中的活性材料具有更高的平均无序度。在高无序度的材料中，活性离子更容易在活性材料中嵌入和脱出，能够有效减小离子脱嵌过程中的体积膨胀，改善电池的循环性能；同时，电解液也更容易实现与活性材料的浸润，进而提高电池的动力学性能。
在一些实施方式中，所述人造石墨的体积分布粒径Dv50为8μm-12μm。在一些实施方式中，所述人造石墨的体积分布粒径Dv50可选为8μm、9μm、10μm、11μm、12μm或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述天然石墨的体积分布粒径Dv50为15μm-25μm。在一些实施方式中，所述天然石墨的体积分布粒径Dv50可选为15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述人造石墨的石墨化度为80％-94％。在一些实施方式中，所述人造石墨的石墨化度可选为80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述天然石墨的石墨化度为92％-98％。在一些实施方式中，所述天然石墨的石墨化度可选为92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述人造石墨的比表面积为0.8m2/g-1.5m2/g。在一些实施方式中，所述人造石墨的比表面积可选为0.8m2/g、0.9m2/g、1.0m2/g、1.2m2/g、1.3m2/g、1.4m2/g、1.5m2/g或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述天然石墨的比表面积为1.2m2/g-2.0m2/g。在一些实施方式中，所述天然石墨的比表面积可选为1.2m2/g、1.3m2/g、1.4m2/g、1.5m2/g、1.6m2/g、1.7m2/g、1.8m2/g、1.9m2/g、2.0m2/g或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述人造石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig为0.04-0.34。在一些实施方式中，所述人造石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig可选为0.04、0.08、0.12、0.14、0.18、0.20、0.24、0.28、0.30、0.34或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述天然石墨的拉曼光谱中1250cm-1至 1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig为0.3-0.85。在一些实施方式中，所述天然石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig可选为0.30、0.38、0.42、0.48、0.50、0.54、0.58、0.60、0.64、0.68、0.72、0.78、0.80、0.85或任意二者间的数值范围。
上述人造石墨和天然石墨的参数既可以为制备负极膜层过程中的设计参数，也包括拆解电池单体得到的负极极片进行测试得到的材料的参数。
在一些实施方式中，所述第一区域的压实密度为1.35g/cm3-1.6g/cm3。在一些实施方式中，所述第一区域的压实密度可选为1.35g/cm3、1.40g/cm3、1.45g/cm3、1.50g/cm3、1.55g/cm3、1.6g/cm3或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述第二区域的压实密度为1.45g/cm3-1.70g/cm3。在一些实施方式中，所述第二区域的压实密度可选为1.45g/cm3、1.50g/cm3、1.55g/cm3、1.6g/cm3、1.65g/cm3、1.70g/cm3或任意二者间的数值范围。
在一些实施方案中，第二区域的压实密度为本领域公知的含义，可以用本领域已知的方法进行测试。拆解电池单体，得到负极极片，冲切成面积为S1的小圆片，称其重量，记录为M1，并使用万分尺测得单侧的负极膜层的厚度H，从负极极片上远离集流体的一侧刮取第二区域的粉体，并通过万分尺监控厚度变化，刮取厚度控制为0.3H，使刮取获得的粉体全部来自第二区域，对刮取粉体后的极片进行称重，记录为M2，第二区域的压实密度P2＝(M1-M2)/(0.3H×S1)。
在一些实施方案中，第一区域的压实密度为本领域公知的含义，可以用本领域已知的方法进行测试。拆解电池单体，得到负极极片，冲切成面积为S1的小圆片，并使用万分尺测得单侧的负极膜层的厚度H，从负极极片上远离集流体的一侧刮取第一区域的粉体，并通过万分尺监控厚度变化，将刮取厚度控制为0.7H，使得剩下的膜层全部为第一区域，对刮取粉体后的极片进行称重，记录为M3，然后 将上述称重后的负极极片的负极膜层全部擦拭掉，称量负极集流体的重量，记录为M4，第一区域的压实密度P1＝(M3-M4)/(0.3H×S1)。
控制第一区域和第二区域的压实密度在合适范围内，可以提高负极膜层的压实密度，提高电池单体的能量密度，同时合适的压实密度也使得电解液在循环过程中可以充分浸润负极极片，提高电池的循环性能和倍率性能。
在一些实施方式中，所述第一区域的面密度为0.140g/1540mm2-0.175g/mm2。在一些实施方式中，所述第一区域的面密度可选为0.140g/1540mm2、0.145g/mm2、0.150g/1540mm2、0.155g/mm2、0.160g/1540mm2、0.165g/mm2、0.170g/1540mm2、0.175g/mm2或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述第二区域的面密度为0.150g/mm2-0.185g/mm2。在一些实施方式中，所述第二区域的面密度可选为0.150g/1540mm2、0.155g/mm2、0.160g/1540mm2、0.165g/mm2、0.170g/1540mm2、0.175g/mm2、0.180g/1540mm2、0.185g/mm2或任意二者间的数值范围。
第一区域或第二区域的面密度可以采用本领域已知的方法进行测试。示例如下，利用前述测试得到的负极极片的纵向切片图可以得到第一区域混合第二区域的厚度，记为H1和H2，再结合前述测试得到的第一区域的压实密度P1或第二区域的压实密度P2，可以得到第一区域的涂布面密度W1＝P1×H1，第二区域的涂布面密度W2＝P2×H2。
控制第一区域和第二区域的涂布面密度在合适范围内，可以提高负极膜层的涂布面密度，提高电池单体的能量密度，同时合适的涂布面密度也使得电解液在循环过程中可以充分浸润负极极片，提高电池的循环性能和倍率性能。
在一些实施方式中，所述负极膜层的面密度为0.145g/1540mm2-0.180g/1540mm2。在一些实施方式中，所述负极膜层的面密度可选为0.145g/mm2、0.150g/1540mm2、0.155g/mm2、0.160g/1540mm2、 0.165g/mm2、0.170g/1540mm2、0.175g/mm2、0.180g/mm2或任意二者间的数值范围。
负极膜层的面密度可以采用本领域已知的方法进行测试。作为示例，拆解电池单体，得到负极极片，冲切成面积为S1的小圆片，称其重量，记录为M5。然后将上述称重后的负极极片的负极膜层擦拭掉，称量负极集流体的重量，记录为M0，负极膜层的面密度＝(M5-M0)/S1。
在一些实施方式中，所述负极膜层的压实密度为1.40g/cm3-1.65g/cm3。在一些实施方式中，所述负极膜层的压实密度可选为、1.40g/cm3、1.45g/cm3、1.50g/cm3、1.55g/cm3、1.6g/cm3、1.65g/cm3或任意二者间的数值范围。
负极膜层的压实密度可以采用本领域已知的方法进行测试。作为示例，拆解电池单体，得到负极极片，冲切成面积为S1的小圆片，称其重量，记为M5，并使用万分尺测得单侧的负极膜层的厚度H。然后将上述称重后的极片膜层擦拭掉，称量负极集流体的重量，记为M0，则负极膜层的压实密度PD＝(M5-M0)/[H×S1]。
在一些实施方式中，所述负极膜层的厚度为58μm-91μm。在一些实施方式中，所述负极膜层的厚度可选为58μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、91μm或任意二者间的数值范围。
负极膜层的厚度可以采用本领域已知的方法进行测试，作为示例，采用万分尺(例如Mitutoyo293-100型，精度为0.1μm)进行测量。
控制负极膜层的涂布面密度、压实密度或厚度在合适范围内，可以在提高活性材料的负载量的同时，还使得电解液能充分浸润负极膜层，兼顾电池的能量密度、倍率性能和循环性能。
上述第一区域、第二区域和负极膜层的压实密度、涂布面密度或厚度既可以为制备负极膜层过程中的设计参数，也包括拆解电池单体得到的负极极片进行测试得到的参数。
在一些实施方式中，所述第一区域包括第一粘结剂，所述第二区域包括第二粘结剂；
所述负极极片满足：w1％≥w2％，
其中w1％为所述第一粘结剂的质量百分含量，基于所述第一区域的总质量计；w2％为所述第二粘结剂的质量百分含量，基于所述第二区域的总质量计。
第一区域和第二区域中粘结剂的含量可以使用本领域已知的方法测定。示例地，可以采用以下方法测定：拆解电池单体，得到待测的负极极片，将待测试的负极极片裁剪成20cm×10cm的极片；准备干净刀片，从负极膜层的第一区域和第二区域分别刮粉取样。
从负极极片上远离集流体的一侧刮取第二区域的粉体，并通过万分尺监控厚度变化，将刮取厚度控制在0.3H，使刮取获得的粉体全部来自第二区域。用强力胶带将负极膜从集流体上完全撕下，从负极膜靠近集流体的一侧刮取第一区域的粉体，并通过万分尺监控厚度变化，将刮取厚度控制在0.3H，使刮取获得的粉体全部来自第一区域。
分别称取50mg收集的第一区域样品和第二区域样品，放置于氧化铝坩埚中并抖平，使用热重分析仪对样品中粘结剂含量进行检测(气氛为氮气气氛，氮气流速为20mL/min)，将样品以10℃/min的升温速度，从室温(25℃±5℃)升温至600℃，此时样品损失的质量百分比为不同区域的粘结剂含量。
通过调控第一区域中的粘结剂的质量含量高于第二区域中的粘结剂的质量含量，能够提高紧靠集流体的第一区域的粘结力，降低负极极片在制程过程中的掉粉和在电池循环过程中的脱膜现象，提高电池的安全性能和使用性能。
在一些实施方式中，所述w1％为1.2％-2.0％。在一些实施方式中，所述w1％可选为1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述w2％为0.8％-1.5％。在一些实施方式中，所述w2％可选为0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.5％或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述负极极片还包括负极底涂层，所述负 极底涂层位于所述负极集流体和所述负极膜层之间；所述负极底涂层包括负极底涂层粘结剂和负极底涂层导电剂。
在负极极片中设置底涂层，能够提高集流体与负极膜层的导电性和粘结性，有利于提高电池的倍率性能和循环性能。
在一些实施方式中，所述负极底涂层的厚度为1μm-3μm。在一些实施方式中，所述负极底涂层的厚度可选为1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm或任意二者间的数值范围。
负极底涂层的厚度可以使用本领域任一已知的方法进行测试，例如，从前述得到的负极极片的纵向切面图中可以测试得到负极底涂层的厚度。
负极底涂层的厚度在合适范围内，能够提高集流体与膜层的导电性和粘结性，同时也减少过厚的底涂层对电池的能量密度的影响。
在一些实施方式中，基于所述负极底涂层的总质量，所述负极底涂层粘结剂的质量百分含量为10％-50％。在一些实施方式中，基于所述负极底涂层的总质量，所述负极底涂层粘结剂的质量百分含量可选为10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，基于所述负极底涂层的总质量，所述负极底涂层导电剂的质量百分含量为50％-90％。在一些实施方式中，基于所述负极底涂层的总质量，所述负极底涂层导电剂的质量百分含量可选为50％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或任意二者间的数值范围。
控制底涂层中的粘结剂和导电剂在合适范围内，可以兼顾集流体与膜层之间的粘结力和导电性，综合改善负极极片的使用性能。
在一些实施例中，负极底涂层粘结剂包括丁苯橡胶(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)中的一种或多种，本申请实施例对此并不限定。
在一些实施例中，负极底涂层导电剂可包括超导碳、导电石墨、 乙炔黑、碳黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。在一些实施例中，负极底涂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)、PTC热敏电阻材料等。
在一些实施例中，负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，可采用铜箔、铜合金箔、铝箔、铝合金箔。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、银和银合金中的一种或多种。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)中的一种或多种。
在一些实施例中，负极膜层的第一区域、第二区域和中间区域还可选地包括负极导电剂和/或负极粘结剂。
在一些实施例中，负极粘结剂包括丁苯橡胶(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)中的一种或多种，本申请实施例对此并不限定。
在一些实施例中，负极导电剂可包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、碳黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。在一些实施例中，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)、PTC热敏电阻材料等。
在一些实施方式中，负极极片可以按照如下方法制备：提供包含第一负极活性材料的第一负极浆料和包含第二负极活性材料的第二负极浆料；将第一负极浆料涂布在负极集流体上，第二负极浆料涂布在第一负极浆料上，经干燥、冷压后，获得负极极片。
在一些实施方式中，在一些实施方式中，负极极片可以按照如下方法制备：提供包含第一负极活性材料的第一负极浆料、包含第 二负极活性材料的第二负极浆料和负极底涂浆料；将负极底涂浆料在负极集流体上，第一负极浆料涂布底涂浆料上，将第二负极浆料涂布在第一负极浆料上，经干燥、冷压后，获得负极极片。
在一些实施例中，可以将负极底涂层粘结剂和负极底涂层导电剂以及可选助剂分散于溶剂(例如去离子水)中，形成底涂浆料。
在一些实施例中，可以将第一负极活性材料以及可选的导电剂、可选的粘结剂和其它可选助剂分散于溶剂(例如去离子水)中，形成第一负极浆料。
在一些实施例中，可以将第二负极活性材料以及可选的导电剂、可选的粘结剂和其它可选助剂分散于溶剂(例如去离子水)中，形成第二负极浆料。
第一负极浆料和第二负极浆料可以一次同时涂布，也可以分两次涂布。在一些实施例中，第一负极浆料和第二负极浆料为一次同时涂布。一次同时涂布可以降低负极膜层电阻，从而能进一步改善电池的功率性能和循环性能。
在一些实施方式中，所述电极组件还包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及位于所述正极集流体至少一侧的正极膜层；
所述正极集流体的厚度小于等于15μm。
在一些实施方式中，所述正极集流体的厚度小于等于15μm、小于等于14μm、小于等于13μm、小于等于12μm、小于等于11μm、小于等于10μm中的任意一种。
正极集流体的厚度可以采用本领域已知的方法进行测试，作为示例，采用万分尺(例如Mitutoyo293-100型，精度为0.1μm)进行测量。
正极集流体具有在自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置于正极集流体的两个相对表面中的任意一者或两者上。
正极集流体的厚度在较小的范围内，可以进一步提高电池单体和二次电池的体积能量密度。
在一些实施方式中，所述正极集流体的厚度为11μm-14μm。在一些实施方式中，所述正极集流体的厚度可选为11μm、12μm、 13μm、14μm或任意二者间的数值范围。
正极集流体的厚度在合适范围内，可以进一步兼顾电池单体的能量密度和冷压断带风险，综合改善电池单体的使用性能和制备性能。
在一些实施例中，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，金属材料可包括铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银和银合金中的一种或多种。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)中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述正极膜层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括磷酸铁锂及其改性化合物中的一种或多种。
在一些实施方式中，磷酸铁锂的改性化合物包括磷酸铁锂的掺杂改性化合物和磷酸铁锂包覆改性化合物。
磷酸铁锂的掺杂改性化合物是指将改性元素掺杂在磷酸铁锂本体内，磷酸铁锂包覆改性化合物是指将改性元素以包覆层的形式存在于磷酸铁锂本体表面，改性元素包括Na、K、Ca、Ba、Sb、Ti、Zr、W、Sr、Nb、Mo、Si、Mg、B、Cr、Ta、C中的一种或多种。
磷酸铁锂及其改性化合物的正极活性材料具有结构稳定，且在电池循环过程中具有相对少的产热和产气现象，适用于长片型电池单体。
在一些实施方式中，所述正极膜层包括鳞片状石墨。
正极膜层的鳞片状石墨可以使用本领域任一已知的方法进行测试，示例如下：拆解电池单体，得到正极极片，将极片剪成6mm*6mm大小，采用截面抛光仪(例如日本JEOL公司的IB-09010CP型氩离子截面抛光仪)制备正极极片的截面；然后参考JY/T010-1996，使用扫描电子显微镜(例如德国ZEISS公司的Sigma 300型扫描电子显微镜)扫描正极极片的纵向切面图，从切面图中确认是否存在鳞片状石墨得存在，鳞片状石墨呈层状结构，其形似鱼鳞状。
鳞片状石墨能够提高极片的导电性，提高电池单体的倍率性能。
在一些实施方式中，所述鳞片状石墨包括一次颗粒。
本文中，一次颗粒均为本领域公知的含义。“一次颗粒”通常指非团聚的颗粒。鳞片状石墨是否属于一次颗粒可以通过使用上述的正极极片的纵向切面图进行确认。
一次颗粒的鳞片状石墨的粒径较小，在正极浆料中具有良好的分散性，在正极膜层中均匀分布，进一步提高极片的导电性。
在一些实施方式中，所述正极膜层的面密度为0.320g/1540mm2-0.380g/1540mm2。
在一些实施方式中，所述正极膜层的面密度可选为0.320g/1540mm2、0.330g/1540mm2、0.340g/1540mm2、0.350g/1540mm2、0.360g/1540mm2、0.370g/1540mm2、0.380g/1540mm2或任意二者间的数值范围。
正极膜层的面密度可以采用本领域已知的方法进行测试。作为示例，拆解电池单体，得到正极极片，冲切成面积为S1的小圆片，称其重量，记为M6。然后将上述称重后的正极极片的正极膜层擦拭掉，称量正极集流体的重量，记录为M0，正极膜层的面密度＝(M6-M0)/S1。
在一些实施方式中，所述正极膜层的压实密度为2.35g/cm3-2.85g/cm3。
在一些实施方式中，所述正极膜层的压实密度可选为2.35g/cm3、2.45g/cm3、2.50g/cm3、2.55g/cm3、2.6g/cm3、2.65g/cm3、2.70g/cm3、2.75g/cm3、2.80g/cm3、2.85g/cm3或任意二者间的数值范围。
正极膜层的压实密度可以采用本领域已知的方法进行测试。作为示例，拆解电池单体，得到正极极片，冲切成面积为S1的小圆片，称其重量，记为M5，并使用万分尺测得单侧的正极膜层的厚度T。然后将上述称重后的极片膜层擦拭掉，称量正极集流体的重量，记为M0。则正极膜层的压实密度PD＝(M5-M0)/[T×S1]。
在一些实施方式中，所述正极膜层的厚度为70μm-105μm。在一些实施方式中，所述正极膜层的厚度可选为70μm、75μm、80μm、 85μm、90μm、95μm、105μm或任意二者间的数值范围。
正极膜层的厚度可以采用本领域已知的方法进行测试，作为示例，采用万分尺(例如Mitutoyo293-100型，精度为0.1μm)进行测量。
上述正极膜层的压实密度、涂布面密度或厚度既可以为制备正极膜层过程中的设计参数，也包括拆解电池单体得到的正极极片进行测试得到的参数。
控制正极膜层的涂布面密度、压实密度或厚度在合适范围内，可以在提高活性材料的负载量的同时，还使得电解液能充分浸润正极膜层，兼顾电池的能量密度、倍率性能和循环性能。
在一些实施方式中，所述正极极片还包括正极底涂层，所述正极底涂层位于所述正极集流体和所述正极膜层之间；所述正极底涂层包括正极底涂层粘结剂和正极底涂层导电剂。
在正极极片中设置底涂层，能够提高集流体与正极膜层的导电性和粘结性，有利于提高电池的倍率性能和循环性能。
在一些实施方式中，所述正极底涂层的厚度为1μm-3μm。在一些实施方式中，所述正极底涂层的厚度可选为1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm或任意二者间的数值范围。
正极底涂层的厚度可以使用本领域任一已知的方法进行测试，例如，从前述得到的正极极片的纵向切面图中可以测试得到正极底涂层的厚度。
正极底涂层的厚度在合适范围内，能够提高集流体与膜层的导电性和粘结性，同时也减少过厚的底涂层对电池的能量密度的影响。
在一些实施方式中，基于所述正极底涂层的总质量，所述正极底涂层粘结剂的质量百分含量为10％-50％。在一些实施方式中，基于所述正极底涂层的总质量，所述正极底涂层粘结剂的质量百分含量可选为10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，基于所述正极底涂层的总质量，所述正极底涂层导电剂的质量百分含量为50％-90％。在一些实施方式中，基 于所述正极底涂层的总质量，所述正极底涂层导电剂的质量百分含量可选为50％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或任意二者间的数值范围。
控制底涂层中的粘结剂和导电剂在合适范围内，可以兼顾集流体与膜层之间的粘结力和导电性，综合改善正极极片的使用性能。
在一些实施例中，正极底涂层粘结剂包括聚偏二氟乙烯(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一种或多种，本申请实施例对此并不限定。
在一些实施例中，正极底涂层导电剂可包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、碳黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。
在一些实施例中，正极膜层还可选地包括正极粘结剂。本申请对正极粘结剂的种类没有特别的限制。在一些实施例中，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一种或多种。
在一些实施例中，正极膜层还可选地包括正极导电剂。本申请对正极导电剂的种
类没有特别的限制。在一些实施例中，作为示例，正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一种或多种。
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、正极粘结剂、正极导电剂等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。
在一些实施方式中，所述电极组件包括位于所述负极极片和所述正极极片之间的隔离膜，所述隔离膜包括多孔基材以及复合涂层， 所述复合涂层位于所述多孔基材面对所述负极极片的一侧，所述复合涂层包括无机颗粒层以及位于所述无机颗粒层远离所述多孔基材一侧的粘接层，
其中所述无机颗粒层包括氧化铝；
所述粘接层包括聚偏氟乙烯颗粒。
本申请的正极活性材料为磷酸铁锂系列，其在电池循环过程中具有相对少的体积膨胀，负极活性材料为石墨材料，其在电池循环过程中具有一定的体积膨胀，另外为了进一步提高电池单体的体积能量密度，会考虑减薄隔离膜，因此将复合涂层单边设置，且面对负极极片，在缓解负极极片的体积膨胀的同时，还能进一步提高电池单体的体积能量密度。
隔离膜上的包含氧化铝的无机颗粒层形成刚性骨架，使得隔离膜在高温时具有优良的热稳定性和尺寸稳定性，能降低长片型电池单体内部的温升现象对隔离膜的影响，同时隔离膜上包含聚偏氟乙烯颗粒的粘接层可以提高隔离膜的浸润能力和保液能力，与负极极片直接接触的聚偏氟乙烯颗粒在电池组装过程中热压软化，和负极极片相粘合，提高电池硬度，改善电池界面。
在一些实施方式中，所述隔离膜的厚度为9μm-12μm。在一些实施方式中，所述隔离膜的厚度可选为9μm、10μm、11μm、12μm或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述多孔基材的厚度为6μm-8μm。在一些实施方式中，所述多孔基材的厚度可选为6μm、7μm、8μm或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述粘接层的厚度为0.8μm-2μm。在一些实施方式中，所述粘接层的厚度可选为0.8μm、1μm、1.5μm、2μm或任意二者间的数值范围。
在一些实施方式中，所述无机颗粒层的厚度为0.8μm-1.5μm。在一些实施方式中，所述无机颗粒层的厚度可选为0.8μm、1μm、1.5μm或任意二者间的数值范围。
隔离膜、多孔基材、无机颗粒层和粘接层的厚度可以使用本领 域任一已知的方法进行测试，示例如下：拆解电池单体，得到隔离膜，用离子束切割仪将隔离膜切断，形成断面；随后，使用扫描电子显微镜测量隔离膜及其各个层的断面的厚度。
在一些实施方式中，多孔基材包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。多孔基材可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在多孔基材为多层复合薄膜时，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，无机颗粒层还包括粘结剂，粘结剂可选为聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶中一种或多种。
在一些实施方式中，粘接层还包括粘结剂，粘结剂可选为聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶中一种或多种。
在一些实施方式中，隔离膜可以按照如下方法制备：提供包含的氧化铝的无机颗粒层浆料和包含聚偏氟乙烯颗粒的粘接层浆料；将无机颗粒层浆料涂布在多孔基材上，粘接层浆料涂布在无机颗粒层浆料上，经干燥、冷压后，获得隔离膜。
在一些实施例中，可以将氧化铝和粘结剂以及可选助剂分散于溶剂(例如去离子水)中，形成无机颗粒层浆料。
在一些实施例中，可以将聚偏氟乙烯颗粒和粘结剂以及可选助剂分散于溶剂(例如NMP)中，形成粘接层浆料。
在一些实施方式中，所述电极单体包括外包装，所述外包装包括布氏硬度小于等于30HB的材料。
外包装材料的布氏硬度可按照《GBT231-1984-金属布氏硬度试验方法》规定的方式测试得到。
可选地，外包装材料的布氏硬度小于等于30HB，即用淬火钢球压头测量的硬度值小于或等于30。
外包装为布氏硬度小于等于30HB的材料具有安全系数高、电池容量大、设计多元化的优点，有利于提高电池单体在二次电池中集成度，提高电池的体积能量密度。
在一些实施方式中，所述外包装包括铝塑膜、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述电极组件包括多个正极极片以及多个所述负极极片，多个正极极片和多个所述负极极片沿所述电池单体的厚度方向交替层叠，且电极组件的隔离膜是连续的。
电极组件采用叠片工艺，正极极片和负极极片沿厚度方向Z交替层叠，可以提高电芯的空间利用率，适用于长片型电池单体。
在电池单体中，容纳于外包装内的电极组件可以是一个，也可以是多个。电极组件为多个时，多个电极组件在电池单体的厚度方向Z上依次排布。
电池单体还包括电解质。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。例如，电解质可以是液态的、凝胶态的或全固态的。
在一些实施方式中，所述电解质采用电解液。所述电解液包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中，溶剂可选自碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。
在一些实施方式中，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。
电池单体的制备方法是公知的。在一些实施例中，可将正极极片、隔离膜、负极极片和电解质组装形成电池单体。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，烘干后注入上述电解质，经过真空封装、静置、化成等工序，得到电池单体。多个电池单体还可以进一步经由串联或并联或混联组成电池模块。多个电池模块还可以经由串联或并联或混联形成电池包。在一些实施例中，多个电池单体还可以直接组成电池包。
本申请的实施例中所提到的电池可以为包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池单体、电池模块或电池包等。电池单体是组成电池的最小单元，其独自能够实现充放电的功能。电池单体有多个时，多个电池单体通过汇流部件串联、并联或混联。在一些实施例中，电池可以为电池模块；电池单体有多个时，多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。在一些实施例中，电池可以为电池包，电池包包括箱体和电池单体，电池单体或电池模块容纳于箱体中。在一些实施例中，箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如，箱体的部分可以成为车辆的底板的至少一部分，或者，箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。在一些实施例中，电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
本申请实施例提到的电池单体可以包括锂离子电池单体
本申请实施例还提供一种用电装置，用电装置包括本申请实施例提供的电池。电池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、平板电脑、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的类型，例如电池单体、电池模块或电池包。
图5是作为一个示例的用电装置的示意图。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
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。
一、制备方法
实施例1
1)负极极片的制备
第一浆料：将人造石墨、导电剂碳纳米管、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96.5％:1.2％:0.8％:1.5％混合后，加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得第一浆料。其中人造石墨的体积粒径Dv50为10μm，BET比表面积为1.22m2/g，石墨化度为93.3％，拉曼光谱中1250cm- 1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig为0.08。
第二浆料：将天然石墨、导电剂碳纳米管、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比97％:1.0％:0.8％:1.2％混合后，加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得第二浆料。其中天然石墨的体积粒径Dv50为20μm，BET比表面积为1.56m2/g，石墨化度为98.0％，拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig为0.36。
负极极片：通过双腔涂布设备，将第一浆料和第二浆料同时挤 出。第一浆料涂布在厚度为5μm的铜箔上，第二浆料涂布在第一浆料上；经干燥得到极片，其中第一浆料的涂布重量为0.150g/1540mm2，第二浆料的涂布重量为0.160g/1540mm2，将初始极片进行冷压，将冷压后的极片进行切边、分条、裁片等工序，得到负极极片。
2)正极极片
将LiFePO4与导电炭黑、聚偏氟乙烯按照重量比97:1:2混合，加入适量溶剂NMP，搅拌均匀，获得正极浆料。将正极浆料涂布在厚度为12μm铝箔的两个表面上形成正极膜层，经干燥、冷压后，获得正极极片，其中正极膜层的压实密度2.5g/cm3。
3)电解液
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照体积比1:1:1进行混合得到有机溶剂，然后将LiPF6溶解于上述有机溶剂中，配制成浓度为1mol/L的电解液。
4)隔离膜
将氧化铝、丙烯酸嵌段聚合物分散剂、聚偏氟乙烯粘结剂按照重量比93:0.5:6.5分散于去离子水溶剂中，形成无机颗粒层浆料；
将聚偏氟乙烯颗粒、N-十二烷基二甲胺、聚二甲基硅氧烷按照质量比80:10:10分散于丙酮溶剂中，形成粘接层浆料；
将无机颗粒层浆料涂布在多孔聚乙烯基材上，粘接层浆料涂布在无机颗粒层浆料上，经干燥、冷压后，获得隔离膜。
5)电池单体的制备
与上述制备的正极极片和负极极片组装得到叠片式电极组件；将电极组件置于软包材料铝塑膜中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成等工序，得到电池，其中隔离膜的粘接层位于多孔聚乙烯面对负极极片的一侧。
实施例2-5
与实施例1相比，实施例2-5调整了电池单体的长度、宽度或高度，具体参见表1。
实施例6-8
与实施例1相比，实施例6-8调整了铜箔集流体的厚度，具体参见表1。
实施例9-10
与实施例1相比，实施例9-10调整了第一浆料和第二浆料的涂布面密度，具体参见表1。
对比例1
与实施例1相比，将第一浆料中的人造石墨替换天然石墨，将第二浆料中的天然石墨替换成人造石墨，具体参数参见表1。
对比例2
与实施例1相比，将第一浆料中的人造石墨替换天然石墨，具体参数参见表1。
对比例3
与实施例1相比，将将第二浆料中的天然石墨替换成人造石墨，具体参数参见表1。
二、测试方法
1、负极膜片的延展率
将实施例和对比例中干燥后的负极极片两侧边缘的铜箔去除，然后在负极极片上划取3段平整直线(不能刺穿负极膜片)，直线平行于负极膜片的长度方向，量取3段直线长度，分别记为L1、L2、L3；将负极极片置于冷压机上进行冷压，使得负极膜层的压实密度为1.6g/cm3，量取冷压后这3段直线的长度，分别记为L1’、L2’、L3’。按照E＝(L’-L)/L公式计算负极膜层延伸率，结果分别记为E1、E2、E3，三个数据取平均值，记为负极膜片的延展率。
2、负极极片的膜片电阻
在负极极片左、中、右处裁剪烘干后的负极膜层，裁剪为3mm直径的小圆片。开启元能科技极片电阻仪电源，将其置于极片电阻仪“探头”合适位置，点击“开始”按钮，待示数稳定，读取即可。每个小圆片测试两个位置，最后计算六次测量的平均值，即为该极片 的膜层电阻。
3、负极极片的粘结力
参考GB-T2790-1995国标《胶粘剂180°剥离强度实验方法》，本申请实施例和对比例的粘结力测试过程如下：
用刀片截取宽度为30mm，长度为100-160mm的试样，将专用双面胶贴于钢板上，胶带宽度20mm，长度90-150mm。将前面截取的极片试样的负极膜层面贴在双面胶上，后用2kg压辊沿同一个方向滚压三次。将宽度与极片等宽，长度为250mm的纸带固定于极片集流体上，并且用皱纹胶固定。打开三思拉力机电源(灵敏度为1N)，指示灯亮，调整限位块到合适位置，将钢板未贴极片的一端用下夹具固定。将纸带向上翻折，用上夹具固定，利用拉力机附带的手动控制器上的“上行”和“下行”按钮调整上夹具的位置。然后进行测试并读取数值。将极片受力平衡时的力除以胶带的宽度作为单位长度的极片的粘结力，以表征负极膜层与集流体之间的粘结强度。
4、电池单体内部的温升现象
在将正极极片和负极极片组进行叠片式组装过程中，埋入感温线。在25℃环境温度下，将电池单体以0.33C恒流充电至电压为3.65V，之后以3.65V恒压充电至电流为0.05C，静置5分钟后，将电池以0.33C恒流放电至电压为2.5V，此为一个充放电过程。在一个充放电过程中，用感温线测试并记录此过程中电极组件大面的温升(即充放电前后的温度差异)。
三、各实施例、对比例测试结果分析
按照上述方法分别制备各实施例和对比例的电池单体，并测量各项参数，结果见下表。
表1
表2
从实施例1-10与对比例1对比可见，第二石墨的单个颗粒的内部的孔隙量大于第一石墨的单个颗粒的内部的孔隙量，能够有效减少电池单体的内部温升现象，同时还能提高负极极片的粘结力，降低负极膜层的延展率，降低集流体与负极膜层的延展率差，降低负极集流体的断带风险，综合改善提高电池单体的安全性能和使用性能。
从实施例1-10与对比例2相比，相比于负极膜层中只包含单个颗粒的内部的孔隙量较大的天然石墨第二石墨，本申请的负极极片可以提高负极极片的粘结力，降低负极膜层的延展率，降低集流体与负极膜层的延展率差，降低负极集流体的断带风险。
从实施例1-10与对比例3对比可见，相比于负极膜层中只包含单个颗粒的内部的孔隙量较小的人造石墨第一石墨，本申请的负极极片可以降低膜片电阻，减少电池单体的内部温升现象。
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 (30)

  1. 一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括电极组件；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以及形成于所述负极集流体至少一个表面上的负极膜层，所述负极膜层具有远离所述负极集流体的第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述负极极片的单侧的负极膜层的厚度记为H，从所述负极膜层的第二表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第一区域，从所述负极膜层的第一表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第二区域，
    其中，所述第一区域包括第一活性材料，所述第一活性材料包括第一石墨，所述第二区域包括第二活性材料，所述第二活性材料包括第二石墨，在所述负极极片的纵向切面图中，所述第二石墨的单个颗粒的内部的孔隙量大于所述第一石墨的单个颗粒的内部的孔隙量；
    所述电池单体的长度记为a，所述电池单体的宽度记为b，所述电池单体的厚度记为c，其中a:b:c＝(2000～500):(200～80):(25～8)。
  2. 根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述a为500mm-2000mm；和/或，所述b为80mm-200mm；和/或，所述c为8mm-25mm。
  3. 根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述a为650mm-700mm；和/或，所述b为110mm-120mm；和/或，所述c为13mm-16mm。
  4. 根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极集 流体的厚度小于等于6μm。
  5. 根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述负极集流体的厚度为4μm-5.8μm。
  6. 根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一石墨包括人造石墨，所述第二石墨包括天然石墨。
  7. 根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一石墨为人造石墨，所述第二石墨为天然石墨。
  8. 根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述人造石墨和天然石墨满足如下条件中的至少一者：
    (1)所述人造石墨的体积分布粒径Dv50小于所述天然石墨的体积分布粒径Dv50；
    (2)所述人造石墨的比表面积小于所述天然石墨的比表面积；
    (3)所述人造石墨的石墨化度小于所述天然石墨的石墨化度；
    (4)所述人造石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig小于所述天然石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm- 1的峰强度Ig比值Id/Ig。
  9. 根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述人造石墨和天然石墨满足如下条件中的至少一者：
    (1)所述人造石墨的体积分布粒径Dv50为8μm-12μm；和/或，所述天然石墨的体积分布粒径Dv50为15μm-25μm；
    (2)所述人造石墨的石墨化度为80％-94％；和/或，所述天然石墨的石墨化度为92％-98％；
    (3)所述人造石墨的比表面积为0.8m2/g-1.5m2/g；和/或，所述天然石墨的比表面积为1.2m2/g-2.0m2/g；
    (4)所述人造石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig为0.04-0.34；和/或，所述天然石墨的拉曼光谱中1250cm-1至1500cm-1的峰强度Id和1500cm-1至1650cm-1的峰强度Ig比值Id/Ig为0.3-0.85。
  10. 根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一区域和第二区域满足如下条件中的至少一者：
    (1)所述第一区域的压实密度为1.35g/cm3-1.6g/cm3；和/或，所述第二区域的压实密度为1.45g/cm3-1.70g/cm3；
    (2)所述第一区域的面密度为0.140g/1540mm2-0.175g/1540mm2；和/或，所述第二区域的面密度为0.150g/1540mm2-0.185g/1540mm2。
  11. 根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述负极膜层满足如下条件中的至少一者：
    (1)所述负极膜层的面密度为0.145g/1540mm2-0.180g/1540mm2；
    (2)所述负极膜层的压实密度为1.40g/cm3-1.65g/cm3；
    (3)所述负极膜层的厚度为58μm-91μm。
  12. 根据权利要求1至5任一项所述的电池单体，其特征在于，所述第一区域包括第一粘结剂，所述第二区域包括第二粘结剂；
    所述负极极片满足：w1％≥w2％，
    其中w1％为所述第一粘结剂的质量百分含量，基于所述第一区域的总质量计；w2％为所述第二粘结剂的质量百分含量，基于所述第二区域的总质量计。
  13. 根据权利要求12所述的电池单体，其特征在于，所述w1％为1.2％-2.0％；和/或，所述w2％为0.8％-1.5％。
  14. 根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述负极极片还包括负极底涂层，所述负极底涂层位于所述负极集流体和所述负极膜层之间；所述负极底涂层包括负极底涂层粘结剂和负极底涂层导电剂。
  15. 根据权利要求14所述的电池单体，其特征在于，所述负极底涂层满足如下条件中的至少一者：
    (1)所述负极底涂层的厚度为1μm-3μm；
    (2)基于所述负极底涂层的总质量，所述负极底涂层粘结剂的质量百分含量为10％-50％；和/或，基于所述负极底涂层的总质量，所述负极底涂层导电剂的质量百分含量为50％-90％。
  16. 根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件还包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及位于所述正极集流体至少一侧的正极膜层；
    所述正极集流体的厚度小于等于15μm。
  17. 根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述正极集流体的厚度为11μm-14μm。
  18. 根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述正极膜层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括磷酸铁锂及其改性化合物中的一种或多种。
  19. 根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述正极膜层包括鳞片状石墨。
  20. 根据权利要求19所述的电池单体，其特征在于，所述鳞片状石墨包括一次颗粒。
  21. 根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述正极膜层满足如下条件中的至少一者：
    (1)所述正极膜层的面密度为0.320g/1540mm2-0.380g/1540mm2；
    (2)所述正极膜层的压实密度为2.35g/cm3-2.85g/cm3；
    (3)所述正极膜层的厚度为70μm-105μm。
  22. 根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述正极极片还包括正极底涂层，所述正极底涂层位于所述正极集流体和所述正极膜层之间；所述正极底涂层包括正极底涂层粘结剂和正极底涂层导电剂。
  23. 根据权利要求22所述的电池单体，其特征在于，所述正极底涂层满足如下条件中的至少一者：
    (1)所述正极底涂层的厚度为1μm-3μm；
    (2)基于所述正极底涂层的总质量，所述正极底涂层粘结剂的质量百分含量为10％-50％；和/或，基于所述正极底涂层的总质量，所述正极底涂层导电剂的质量百分含量为50％-90％。
  24. 根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件包括位于所述负极极片和所述正极极片之间的隔离膜，所述隔离膜包括多孔基材以及复合涂层，所述复合涂层位于所述多孔基材面对所述负极极片的一侧，所述复合涂层包括无机颗粒层以及位于所述无机颗粒层远离所述多孔基材一侧的粘接层，
    其中所述无机颗粒层包括氧化铝；
    所述粘接层包括聚偏氟乙烯颗粒。
  25. 根据权利要求24所述的电池单体，其特征在于，所述隔离膜满足如下条件中的至少一者：
    (1)所述隔离膜的厚度为9μm-12μm；
    (2)所述多孔基材的厚度为6μm-8μm；
    (3)所述粘接层的厚度为0.8μm-2μm；
    (4)所述无机颗粒层的厚度为0.8μm-1.5μm。
  26. 根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体包括外包装，所述外包装包括布氏硬度小于等于30HB的材料。
  27. 根据权利要求26所述的电池单体，其特征在于，所述外包装包括铝塑膜、聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或多种。
  28. 根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件包括多个正极极片以及多个所述负极极片，多个正极极片和多个所述负极极片沿所述电池单体的厚度方向交替层叠，且电极组件的隔离膜是连续的。
  29. 一种电池，包括权利要求1至28中任一项所述的电池单体。
  30. 一种用电装置，包括权利要求29所述的电池。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117976818A (zh) * 2024-03-28 2024-05-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池和用电装置
DE212024000303U1 (de) * 2024-09-03 2026-04-09 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Batteriezelle, Batterievorrichtung und stromverbrauchende Vorrichtung
CN119833724A (zh) * 2025-02-17 2025-04-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子二次电池及其制备方法、用电装置
CN121394509A (zh) * 2025-07-07 2026-01-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池和用电装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020175361A1 (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
CN113036298A (zh) * 2019-12-06 2021-06-25 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极极片及含有它的二次电池、装置
CN113875049A (zh) * 2020-04-30 2021-12-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、其制备方法和含有该二次电池的装置
US20220328831A1 (en) * 2020-10-15 2022-10-13 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Secondary battery, preparation method thereof, and battery module, battery pack, and apparatus associated therewith
CN115939306A (zh) * 2022-09-16 2023-04-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极片、电极组件、电池单体、电池和用电设备
WO2024020964A1 (zh) * 2022-07-28 2024-02-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、其制备方法及含有该二次电池的装置
CN117976818A (zh) * 2024-03-28 2024-05-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池和用电装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12334538B2 (en) * 2018-08-29 2025-06-17 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
EP4075541A4 (en) * 2019-12-13 2024-03-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. SECONDARY BATTERY WITH ANHYDROUS ELECTROLYTE
CN112952270A (zh) * 2021-03-10 2021-06-11 安徽利维能动力电池有限公司 一种用于刀片电池的排列固定结构
CN218632205U (zh) * 2021-04-26 2023-03-14 厦门海辰储能科技股份有限公司 一种防止热失控的电池顶盖及电池
CN113437250B (zh) * 2021-06-21 2022-06-10 宁德新能源科技有限公司 电化学装置和电子装置
CN114649500A (zh) * 2022-04-01 2022-06-21 宁德新能源科技有限公司 负极极片、电化学装置及电子设备
WO2024048733A1 (ja) * 2022-08-31 2024-03-07 パナソニックエナジー株式会社 二次電池用負極、二次電池、および二次電池用負極の製造方法
WO2024048732A1 (ja) * 2022-08-31 2024-03-07 パナソニックエナジー株式会社 二次電池用負極、二次電池、および二次電池用負極の製造方法
CN218414889U (zh) * 2022-10-31 2023-01-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池及用电装置
CN115986223A (zh) * 2022-12-06 2023-04-18 珠海冠宇电池股份有限公司 卷绕式电芯和电池
CN116230953A (zh) * 2023-02-13 2023-06-06 楚能新能源股份有限公司 极片、电芯模组、电芯以及制造极片的方法
CN219350546U (zh) * 2023-02-17 2023-07-14 东软睿驰汽车技术（沈阳）有限公司 刀片模组及电池包
CN116435503A (zh) * 2023-04-10 2023-07-14 厦门海辰储能科技股份有限公司 负极材料层、负极极片及其制备方法、二次电池、电池包、用电设备
CN116683087A (zh) * 2023-06-26 2023-09-01 中国第一汽车股份有限公司 一种动力电池及车辆
CN116666733B (zh) * 2023-07-28 2024-02-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池和用电装置
CN117254118A (zh) * 2023-11-17 2023-12-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池和用电装置
CN117747961A (zh) * 2024-01-04 2024-03-22 宁德新能源科技有限公司 一种电化学装置和电子装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020175361A1 (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
CN113036298A (zh) * 2019-12-06 2021-06-25 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极极片及含有它的二次电池、装置
CN113875049A (zh) * 2020-04-30 2021-12-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、其制备方法和含有该二次电池的装置
US20220328831A1 (en) * 2020-10-15 2022-10-13 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Secondary battery, preparation method thereof, and battery module, battery pack, and apparatus associated therewith
WO2024020964A1 (zh) * 2022-07-28 2024-02-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、其制备方法及含有该二次电池的装置
CN115939306A (zh) * 2022-09-16 2023-04-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 负极片、电极组件、电池单体、电池和用电设备
CN117976818A (zh) * 2024-03-28 2024-05-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池和用电装置

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