一种电池单体、电池装置和用电装置的制作方法

本技术属于电池，尤其涉及一种电池单体、电池装置和用电装置。

背景技术：

1、二次电池凭借清洁环保、可再生的突出特性，应用范围日益广泛，已深度融入消费电子产品、电动车、储能等诸多领域。随着二次电池应用范围的不断拓展，用户对电池的循环性能提出了更高的要求。然而，市场上电池的循环性能和人们的期望还有一定的差距，亟待进一步优化提升。

2、上述的陈述仅用于提供与本技术有关的背景技术信息，而不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种电池单体、电池装置和用电装置，旨在解决如何有效改善电池的循环性能的问题。

2、为实现上述申请目的，本技术采用的技术方案如下：

3、第一方面，本技术提供一种电池单体，包括负极极片，负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一侧的第一负极膜层，第一负极膜层包括第一负极活性材料和第一导电剂，第一负极活性材料包括硅基材料，第一导电剂包括鳞片状石墨，鳞片状石墨的长径比大于或等于10。

4、在本技术技术方案中，鳞片状石墨的长径比大于或等于10时可以呈现出扁平的片状形态，因此，凭借其自身的扁片状结构，使得该鳞片状石墨能够较好地填充于硅基材料颗粒的间隙之中，其较大的平面可增加和硅基材料的接触面积，极大提升了二者的接触紧密度与契合程度。同时，长径比大于或等于10的鳞片状石墨的片层间具有更大的接触面积，这极大降低了片层间相对滑移的阻力，显著降低了片层间相对滑移的难度，从而赋予其易于相对滑移的优势。

5、在电池充放电进程中，硅基材料由于活性离子的嵌入与脱出，极易发生体积膨胀，进而对与之紧密接触的鳞片状石墨产生挤压力。因此，利用长径比大于或等于10的鳞片状石墨片层间易于相对滑移的优势，硅基材料膨胀所产生的集中应力能够被有效分散至更大的范围。与此同时，石墨片层的滑动与重新排列，极大地降低了应力在局部区域过度集中的风险。加之石墨片层本身具备较好的柔韧性，在滑移时能够吸收部分应力，有力地缓解了负极极片内部因颗粒膨胀所引发的应力，极大降低了负极极片的膨胀程度，进而有效提高了电池单体的循环寿命。

6、在一些实施例中，鳞片状石墨的长径比为10-160。

7、鳞片状石墨的长径比处于上述范围，意味着其在二维平面的延展尺度远大于厚度，形态极为扁平，使得鳞片状石墨在受力时更容易发生相对滑移，如此，更有利于改善因硅基材料体积膨胀收缩导致的极片反弹现象，降低负极极片的膨胀程度，有效提高负极极片的结构稳定性，进而大幅提升电池的循环性能。

8、在一些实施例中，硅基材料的粒径与鳞片状石墨的粒径之比为1:x，其中，0.5≤x＜1。

9、合理调控硅基材料和鳞片状石墨的粒径比，能够极大程度地促进二者之间的紧密接触，这样鳞片状石墨凭借其独特的片状结构，较好地分布在硅基材料颗粒的间隙之中。

10、在一些实施例中，硅基材料的粒径为7μm-10μm，鳞片状石墨的粒径为4μm-8μm。

11、硅基材料适宜的粒径使其体积膨胀收缩相对均匀，鳞片状石墨通过适配的粒径紧密贴合硅基材料，利用自身扁平结构优势，在硅基材料体积变动时，充分发挥缓冲与应力分散作用，有效缓解负极片因应力集中产生的反弹、膨胀现象，从而有助于提高负极极片的结构完整，大幅增强电池循环稳定性。

12、在一些实施例中，鳞片状石墨的石墨化度为91％-98％。

13、鳞片状石墨的石墨化度在上述范围内，其柔韧性较好，从而使得鳞片状石墨在硅基材料充放电体积变化产生挤压时，能够有效吸收并分散应力，使得负极极片内部应力分布更为均衡，降低应力在局部区域过度累积的风险，极大地提升了负极极片的稳定性，从而有效延期电池的循环寿命。

14、在一些实施例中，硅基材料包括硅氧化合物、硅碳复合物、硅合金中的至少一种。

15、该些硅基材料具有较高的比容量，可以储存更多的活性离子。

16、在一些实施例中，在硅基材料中，硅元素的质量占比为45％-60％。

17、硅元素的质量占比在上述范围内，可以较好地发挥硅元素高比容量的优势，以提升电池能量密度。

18、在一些实施例中，第一导电剂还包括第一点状导电剂，第一点状导电剂与鳞片状石墨的质量比为1:(1-5)。

19、第一点状导电剂构建的短程电连接，与鳞片状石墨搭建的中程电连接紧密协同，于负极极片内部构建更为高效的导电网络，从而显著了提高电子的传输速率，极大降低了电极的整体电阻，优化了电池内部的反应动力学过程。这样，当电池充电时，大电流可以驱动更多活性离子以较快地速度嵌入硅基材料中，显著缩短充电时长，有效改善电池的快充性能。

20、在一些实施例中，第一导电剂还包括线状导电剂，线状导电剂、第一点状导电剂和鳞片状石墨的质量比为1:(4-6):(12-18)。

21、线状导电剂将第一点状导电剂形成的短程区域以及鳞片状石墨构建的中程区域进行贯通连接。这样电子在完成短程、中程传输后，可沿着线状导电剂快速跨越整个负极极片，实现电子在负极极片中的长程高效传输，显著提升了电子传输效率，极大地优化了电池内部的反应动力学，从而有效提升电池的快充性能与循环寿命。

22、在一些实施例中，线状导电剂包括碳纳米管、碳纤维中的至少一种。

23、该些线状导电剂具有优异的导电能力，使电子能够快速传输，从而提升电池的充放电效率。

24、在一些实施例中，第一点状导电剂包括炭黑、超导碳、乙炔黑、科琴黑、碳点中的至少一种。

25、在一些实施例中，第一负极膜层还包括第一分散剂和第一粘结剂，以第一负极膜层的总质量为100％计，第一负极活性材料的含量为80％-85％，第一导电剂的含量为10％-15％，第一分散剂的含量为1％-1.5％，第一粘结剂的含量为4％-6％。

26、通过调控第一负极膜层中各组分的含量占比，有利于各组分发挥协同增效的作用，其中，适配含量的第一负极活性材料，有助于提高电池的能量密度；适配含量的第一导电剂在负极活性材料间可以构建稳定且高效的导电网络，极大降低电子传输阻力，显著提升电池充放电速率，满足快充需求；适量的第一分散剂有助于各组分混合均匀，形成稳定均一的负极膜层；适量的第一粘结剂可以将各组分紧密粘结成稳固整体，赋予负极极片良好的机械强度，有效减少材料脱落与粉化，延长电池循环寿命。

27、在一些实施例中，负极极片还包括第二负极膜层，第二负极膜层设于第一负极膜层和负极集流体之间；

28、第二负极膜层包括第二负极活性材料，第二负极活性材料包括碳基材料。

29、碳基材料的嵌锂过程体积变化相对较小，且具有良好的柔韧性，将其分布于第二负极膜层，也就是靠近负极集流体的一侧，当第一负极膜层因硅基材料膨胀产生应力向下传导时，碳基材料能通过自身变形吸收、分散应力，降低负极极片整体反弹程度，减少因结构破坏引发的性能衰退，延长电池循环寿命。

30、在一些实施例中，第一负极膜层与第二负极膜层的厚度比为(0.6-1):1。

31、硅基材料的嵌锂能力强但体积膨胀相对较大，碳基材料嵌锂时体积变化相对较小且具有良好的导电性。因此，通过调整两层膜的厚度比，可使硅基材料和碳基材料充分发挥各自的优势，提高电池的充电速度、整体容量以及循环寿命。

32、在一些实施例中，第二负极膜层还包括第二导电剂、第二分散剂和第二粘结剂，以第二负极膜层的总质量为100％计，第二负极活性材料的含量为95％-97％，第二导电剂的含量为0.5％-1％，第二分散剂的含量为1％-1.5％，第二粘结剂的含量为2％-4％。

33、通过调控第二负极膜层中各组分的含量占比，有利于各组分发挥协同增效的作用。适量的第二负极活性材料可以稳定存储活性离子；适量第二导电剂可以搭建高效导电网络，加速电子传导，提升充放电速率；适量的第二分散剂促使各成分均匀分布；恰当比例第二粘结剂将其他各组分牢固粘结，增强负极极片的机械强度，提高充放电过程中负极极片的结构稳定，提升电池循环性能和快充性能。

34、在一些实施例中，第二导电剂包括第二点状导电剂。

35、第二点状导电剂能够较好地填充在碳基材料颗粒之间的空隙中，从而在碳基材料之间形成良好的导电通路，有效降低负极片的整体电阻。这使得电子在极片内部的传输更加高效，从而显著提升电池的充放电效率，有效改善电池的快充性能。

36、在一些实施例中，负极极片的膜片电阻为0.002ω-0.01ω。

37、负极极片的电阻范围处于较低水平，能使电流在极片中传输时遇到的阻碍较小，提高了电池的充放电效率。

38、第二方面，本技术提供一种电池装置，包括多个上述实施例的电池单体。

39、第三方面，本技术提供一种用电装置，包括多个上述实施例的电池单体或上述实施例的电池装置。