本技術(shù)涉及電池，具體涉及一種電池單體、電池裝置、用電裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著電池的應(yīng)用范圍越來越廣泛，電池廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車、軍事裝備、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。

2、隨著電池的應(yīng)用和推廣，對(duì)電池的快速充電性能和能量密度的要求越來越高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)是鑒于上述課題而進(jìn)行的，其目的在于，提供一種電池單體、電池裝置、用電裝置，旨在兼顧電池良好的快充性能、良好的功率性能和高的能量密度。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種電池單體，包括電極組件和電解液；其中，電極組件包括正極極片和負(fù)極極片，正極極片包括正極集流體以及位于正極集流體至少一側(cè)的正極膜層，正極膜層包括正極活性材料，正極活性材料包括含鋰磷酸鹽，正極極片的孔隙率為20~30%；正極集流體的厚度為正極極片厚度的5%~8%；負(fù)極極片包括負(fù)極集流體以及位于負(fù)極集流體至少一側(cè)的負(fù)極膜層，負(fù)極膜層包括負(fù)極活性材料，負(fù)極活性材料包括石墨，負(fù)極極片的孔隙率為24~33%；負(fù)極集流體的厚度為負(fù)極極片厚度的2.5%~5%。

3、本技術(shù)提供的電池單體中，通過上述孔隙率的正極極片、上述孔隙率的負(fù)極極片與上述厚度的正極集流體、上述厚度的負(fù)極集流體的配合，即能縮短離子在電極材料中的傳輸距離，提升電池單體的快充性能、功率性能，又能降低非活性材料的空間占用，提升電池單體的能量密度。

4、在任意實(shí)施方式中，正極極片的孔隙率為25~30%。由此，有利于電池單體在具有良好的快充性能、功率性能的同時(shí)，兼顧高的能量密度。

5、在任意實(shí)施方式中，所述負(fù)極極片的孔隙率為25~30%。由此，有利于電池單體在具有良好的快充性能、功率性能的同時(shí)，兼顧高的能量密度。

6、在任意實(shí)施方式中，所述正極集流體的厚度為所述正極極片厚度的5%~7.5%。由此，有利于進(jìn)一步降低非活性材料的空間占用，提升電池單體的能量密度。

7、在任意實(shí)施方式中，所述負(fù)極集流體的厚度為所述負(fù)極極片厚度的3.5%~5%。由此，有利于進(jìn)一步降低非活性材料的空間占用，提升電池單體的能量密度。

8、在任意實(shí)施方式中，在電池單體的荷電狀態(tài)soc為0%的條件下，負(fù)極極片的單面負(fù)極膜層的壓實(shí)密度為1.3~1.52g/cc。由此，合適的壓實(shí)密度有利于進(jìn)一步將負(fù)極極片的孔隙率調(diào)整在合適的范圍。

9、在任意實(shí)施方式中，負(fù)極極片的單面負(fù)極膜層的面密度為0.12~0.18g/1540.25mm2。由此，合適的面密度有利于進(jìn)一步將負(fù)極極片的孔隙率調(diào)整在合適的范圍。

10、在任意實(shí)施方式中，在電池單體的荷電狀態(tài)soc為0%的條件下，所述正極極片的單面正極膜層的壓實(shí)密度為2.3~2.6g/cc。由此，合適的壓實(shí)密度有利于進(jìn)一步將正極極片的孔隙率調(diào)整在合適的范圍。

11、在任意實(shí)施方式中，正極極片的單面正極膜層的面密度為0.25~0.33g/1540.25mm2。由此，合適的面密度有利于進(jìn)一步將正極極片的孔隙率調(diào)整在合適的范圍。

12、在任意實(shí)施方式中，負(fù)極膜層包括第一膜層和第二膜層，第一膜層設(shè)置在負(fù)極集流體的至少一個(gè)表面上，第二膜層設(shè)置于第一膜層背向集流體的表面上；

13、其中，第一膜層包含第一負(fù)極活性材料；第二膜層包含第二負(fù)極活性材料；第二負(fù)極活性材料中石墨的最長徑平均粒徑小于第一負(fù)極活性材料中石墨的最長徑平均粒徑。由此，第二膜層中采用的石墨最長徑平均粒徑相對(duì)而言更小，離子在第二膜層中的離子傳輸距離相對(duì)而言更短，有利于進(jìn)一步提升電池單體的快充性能。而第一膜層中采用的石墨最長徑平均粒徑相對(duì)而言更大，第一膜層的壓實(shí)密度相對(duì)而言更高，有利于兼顧良好的能量密度。

14、在任意實(shí)施方式中，第一負(fù)極活性材料中石墨的最長徑平均粒徑為7~18μm。由此，有利于發(fā)揮第一膜層的壓實(shí)密度相對(duì)而言更高的作用。

15、在任意實(shí)施方式中，第一負(fù)極活性材料中石墨包括人造石墨、天然石墨中的至少一種。

16、在任意實(shí)施方式中，第一負(fù)極活性材料中石墨包括二次顆粒形貌的石墨。

17、在任意實(shí)施方式中，第一負(fù)極活性材料中石墨的體積分布粒徑dv50為7~15μm。

18、在任意實(shí)施方式中，第一負(fù)極活性材料中石墨包括碳包覆層，所述碳包覆層的厚度為100~500nm。碳包覆層有利于提升負(fù)極活性材料的導(dǎo)電性。

19、在任意實(shí)施方式中，第一負(fù)極活性材料中石墨的石墨化度為90~94%。

20、在任意實(shí)施方式中，第一負(fù)極活性材料還包括硅材料，所述硅材料中硅元素在所述第一負(fù)極活性材料中的質(zhì)量占比為0.5~10%。硅材料的加入有利于進(jìn)一步提升電池單體的能量密度。

21、在任意實(shí)施方式中，第二負(fù)極活性材料中石墨的最長徑平均粒徑為6~10μm。由此，有利于發(fā)揮離子在第二膜層中的離子傳輸距離相對(duì)而言更短的作用。

22、在任意實(shí)施方式中，第二負(fù)極活性材料中石墨包括人造石墨、天然石墨中的至少一種。

23、在任意實(shí)施方式中，第二負(fù)極活性材料中石墨包括二次顆粒形貌的負(fù)極活性材料。

24、在任意實(shí)施方式中，第二負(fù)極活性材料中石墨的體積分布粒徑dv50為7~15μm。

25、在任意實(shí)施方式中，第二負(fù)極活性材料中石墨包括碳包覆層，所述碳包覆層的厚度為100~500nm。碳包覆層有利于提升石墨的導(dǎo)電性。

26、在任意實(shí)施方式中，第二負(fù)極活性材料中石墨的石墨化度為90~94%。

27、在任意實(shí)施方式中，第二負(fù)極活性材料還包括硅材料，所述硅材料中硅元素在所述第二負(fù)極活性材料中的質(zhì)量占比為0.5~10%。硅材料的加入有利于進(jìn)一步提升電池單體的能量密度。

28、在任意實(shí)施方式中，第一膜層的厚度為負(fù)極膜層的總厚度的30%~70%。由此，有利于發(fā)揮第一膜層兼顧電池單體的能量密度的作用。

29、在任意實(shí)施方式中，第二膜層的厚度為所述負(fù)極膜層的總厚度的30%~70%。由此，有利于進(jìn)一步改善電池單體的快充性能。

30、在任意實(shí)施方式中，含鋰磷酸鹽包括磷酸鐵鋰，磷酸鐵鋰中包括金屬元素，所述金屬元素包括鋁、鈦、釩中的至少一種。向磷酸鐵鋰中加入上述金屬元素，有利于提升正極活性材料的壓實(shí)密度。

31、在任意實(shí)施方式中，金屬元素包括鋁，鋁在含鋰磷酸鹽中的質(zhì)量占比為0.02%~0.25%。由此，有利于發(fā)揮鋁摻雜提升正極活性材料的壓實(shí)密度、進(jìn)一步改善電池單體的循環(huán)性能的作用。

32、在任意實(shí)施方式中，金屬元素包括鈦，所述鈦在所述含鋰磷酸鹽中的質(zhì)量占比為0.15%~0.35%。由此，有利于發(fā)揮鈦摻雜提升正極活性材料的壓實(shí)密度、進(jìn)一步提升電池容量的作用。

33、在任意實(shí)施方式中，金屬元素包括釩，所述釩在所述含鋰磷酸鹽中的質(zhì)量占比為0.03%~0.2%。由此，有利于發(fā)揮釩摻雜提升正極活性材料的壓實(shí)密度、進(jìn)一步提升電池單體的充放電性能的作用。

34、在任意實(shí)施方式中，含鋰磷酸鹽包括一次顆粒形貌的含鋰磷酸鹽和二次顆粒形貌的含鋰磷酸鹽。一次顆粒和二次顆?；旌鲜褂糜欣谶M(jìn)一步調(diào)整正極活性材料的壓實(shí)密度。

35、在任意實(shí)施方式中，一次顆粒形貌的含鋰磷酸鹽的最長徑平均粒徑為300~800nm。由此，有利于縮短離子傳輸距離，進(jìn)而提升快充性能。

36、在任意實(shí)施方式中，二次顆粒形貌的含鋰磷酸鹽的最長徑平均粒徑為8μm~15μm。二次顆粒通常由粒徑更小的一次顆粒的含鋰磷酸鹽組合而成，有利于縮短離子傳輸距離。

37、在任意實(shí)施方式中，二次顆粒形貌的含鋰磷酸鹽為球狀或類球狀。

38、在任意實(shí)施方式中，含鋰磷酸鹽的體積分布粒徑dv50為5~15μm。

39、在任意實(shí)施方式中，電解液包括電解質(zhì)鹽和溶劑，溶劑包括鏈狀羧酸酯和鏈狀碳酸酯，鏈狀羧酸酯在所述電解液中的質(zhì)量占比為8.5%~40%，鏈狀碳酸酯在所述電解液中的質(zhì)量占比為8.5%~50%。在鏈狀羧酸酯類溶劑中加入一定量的鏈狀碳酸酯能夠減少鏈狀羧酸酯類溶劑在電解液中的用量，降低鏈狀羧酸酯類溶劑的副反應(yīng)程度，在保證快充性能的情況下提升電池循環(huán)性能。

40、在任意實(shí)施方式中，鏈狀羧酸酯在電解液中的質(zhì)量占比為10%~25.5%。由此，有利于電池單體的快充性能和循環(huán)性能的進(jìn)一步優(yōu)化。

41、在任意實(shí)施方式中，鏈狀碳酸酯在所述電解液中的質(zhì)量占比為10%~42.5%。由此，有利于電池單體的快充性能和循環(huán)性能的進(jìn)一步優(yōu)化。

42、在任意實(shí)施方式中，鏈狀羧酸酯包括式i所述的鏈狀羧酸酯，

43、

44、式i

45、其中，r1包括碳原子數(shù)為1~3的烷基、碳原子數(shù)為2~4的烯基中的任意一種；r1包括碳原子數(shù)為1~3的烷基。上述結(jié)構(gòu)的鏈狀羧酸酯具有合適的粘度，有利于降低離子在電解液中的傳輸阻力。

46、在任意實(shí)施方式中，鏈狀羧酸酯包括丙烯酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯中的至少一種。由此，有利于進(jìn)一步降低電解液中離子傳輸阻力。

47、在任意實(shí)施方式中，鏈狀碳酸酯包括式ii所述的鏈狀碳酸酯，

48、

49、式ii

50、其中，r3、r4獨(dú)立地包括碳原子數(shù)為1~3的烷基。鏈狀碳酸酯的加入，有利于減少電池單體在循環(huán)過程中產(chǎn)生氣體，從而提升循環(huán)性能。

51、在任意實(shí)施方式中，鏈狀碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至少一種。上述鏈狀碳酸酯具有合適的粘度，有利于降低電解液中離子傳輸阻力的同時(shí)，有利于減少電池單體在循環(huán)過程中產(chǎn)生氣體，從而提升循環(huán)性能。

52、在任意實(shí)施方式中，所述溶劑還包括環(huán)狀碳酸酯。環(huán)狀碳酸酯的加入，有利于降低電解液的溶劑化效應(yīng)，降低溶劑與離子的結(jié)合能力，使離子更容易從溶劑中解離出來，從而進(jìn)一步提高快充性能。

53、在任意實(shí)施方式中，環(huán)狀碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的至少一種。上述合適的環(huán)狀碳酸酯有利于發(fā)揮其降低電解液的溶劑化效應(yīng)的作用。

54、在任意實(shí)施方式中，環(huán)狀碳酸酯在電解液中的質(zhì)量占比為10%~51.5%。由此，有利于電池單體的快充性能的進(jìn)一步優(yōu)化。

55、在任意實(shí)施方式中，電解液中還包括第一添加劑，第一添加劑包括二氟磷酸鋰、氟磺酸鋰中的至少一種。第一添加劑的加入，有利于改善sei膜，提升電解液的離子電導(dǎo)率，進(jìn)一步改善電池單體的快充性能和循環(huán)性能。

56、在任意實(shí)施方式中，第一添加劑在電解液中的質(zhì)量占比為0.02%~2%。由此，有利于發(fā)揮第一添加劑改善sei膜，提升電解液的離子電導(dǎo)率的作用。

57、在任意實(shí)施方式中，電解液中還包括第二添加劑，第二添加劑包括碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸內(nèi)酯中的至少一種。第二添加劑的加入，有利于改善sei膜，進(jìn)一步改善電池單體的循環(huán)性能。

58、在任意實(shí)施方式中，第二添加劑在電解液中的質(zhì)量占比為3%~7%。由此，有利于發(fā)揮第二添加劑改善sei膜的作用。

59、在任意實(shí)施方式中，電解液在25℃下的離子電導(dǎo)率為11~13ms/cm。由此，合適的離子電導(dǎo)率有利于離子在電極之間快速地遷移。

60、第二方面，本技術(shù)提供一種電池裝置，包括本技術(shù)第一方面的電池單體。

61、第三方面，本技術(shù)提供一種用電裝置，包括本技術(shù)第二方面的電池裝置。