电池单体、电池装置以及用电装置的制作方法

本申请涉及电池，具体涉及一种电池单体、电池装置以及用电装置。

背景技术：

1、电池在实际作业中，一些体系会受活性锂损失的影响，存在首圈库伦效率低，循环前期衰减快的问题。

2、因此，开发一种能克服上述缺陷的电池单体是至关重要的。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供一种电池单体、电池装置以及用电装置，所述电池单体具有优异的初始容量、长期循环性能和动力学性能，尤其是具有优异的长期循环性能。

2、第一方面，本申请提供一种电池单体，所述电池单体包括正极极片；

3、所述正极极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体至少一个表面的正极膜层；

4、所述正极膜层包括复合正极活性材料；

5、所述复合正极活性材料具有核壳结构；

6、核层包括正极活性材料，壳层包括含锂硫化物，所述含锂硫化物包括li、m和s元素，m包括fe、mn、ti中的至少一种。

7、本申请实施方式的技术方案中，以上述含锂硫化物作为正极活性材料的壳层，得到上述复合正极活性材料，可以改善电池单体存在首圈库伦效率低和循环前期衰减快的问题，整体提升了电池单体的初始容量、长期循环性能和动力学性能，尤其是长期循环性能。具体地，含锂硫化物的电压平台较低，基本不需要高压活化即可释放出足够克容量；而在放电时，适当调整下限电压，含锂硫化物提供的活性锂一部分可回嵌至正极活性材料的位点，从而提升首圈放电克容量；而含锂硫化物基本不嵌入活性锂，一部分活性锂以lic6的形式存储在阳极，随活性锂消耗后补充至体系内，之后含锂硫化物继续在充放电过程中发挥作用，降低正极活性材料的极化；除此之外，壳层可以抑制正极活性材料中过渡金属的溶出和吸湿，改善循环性能，并且含锂硫化物可以整体提升复合正极活性材料的碱性，分解电解液在循环过程中产生的有机酸，促进循环；因此，其可以提升电池单体的初始容量和长期循环性能；而且，上述含锂硫化物属于层状化合物，活性离子的传输通道是二维的，硫自身直径较大，活性离子的传输路径较宽，因此，其形成的复合正极活性材料可以改善电池单体的动力学性能。

8、在一些实施方式中，所述含锂硫化物的化学式为lixmytizs2，其中0.01≤x≤1.5，0≤y≤1，0≤z≤1，y和z不同时等于0；m包括fe、mn、ti中的至少一种。

9、本申请实施方式的技术方案中，上述含锂硫化物可以在电池单体的循环过程中很好地发挥作用，例如在放电时，适当调整下限电压，含锂硫化物提供的活性锂可回嵌至正极活性材料的位点甚至可以使正极活性材料达到满嵌，在循环过程中，也能很好地进行充放电；因此，上述可以进一步提升电池单体的长期循环性能和动力学性能。

10、在一些实施方式中，以所述复合正极活性材料的质量为100％计，所述含锂硫化物的质量含量为1.2％-10％，可选地为2.5％-10％。

11、本申请实施方式的技术方案中，含锂硫化物的质量含量在上述范围内，对正极活性材料中活性离子的脱嵌影响较小，形成的复合正极活性材料前期衰减程度低，甚至基本不衰减，而且可以保持相对较长的循环圈数，因此，提升了电池单体的长期保持率。

12、在一些实施方式中，以所述复合正极活性材料的质量为100％计，所述含锂硫化物中硫的质量含量为0.5％-6％，可选地为1.5％-6％。

13、本申请实施方式的技术方案中，含锂硫化物中硫元素在复合正极活性材料中的质量含量在上述范围内，可以提供更低的充电及放电电压平台，实现很好地补锂效果。

14、在一些实施方式中，所述壳层还包括碳。

15、本申请实施方式的技术方案中，壳层中设置碳，可以与含锂硫化物配合使用，可以降低正极活性材料的极化，提升正极活性材料的克容量，因此，可以改善电池单体存在首圈库伦效率低和循环前期衰减快的问题。

16、在一些实施方式中，以所述复合正极活性材料的质量为100％计，所述碳的质量含量为0.5％-2％。

17、本申请实施方式的技术方案中，碳的质量含量在上述范围内，可以在核层表面形成均匀包覆的壳层，进一步降低正极活性材料的极化，提升正极活性材料的克容量，因此，可以改善电池单体存在首圈库伦效率低和循环前期衰减快的问题。

18、在一些实施方式中，所述壳层的厚度为0.01-0.2μm。

19、本申请实施方式的技术方案中，壳层的厚度在上述范围内，一方面可以充分发挥其自身的作用，改善电池单体在循环前期衰减快的问题，另一方面对活性离子的脱嵌和电池内阻影响较小，减少了壳层对电池单体电化学性能的影响，使得电池单体的综合性能较好。

20、在一些实施方式中，所述复合正极活性材料的比表面积为9.5～13.5m2/g。

21、本申请实施方式的技术方案中，复合正极活性材料的比表面积在上述范围内，利于与电解质的接触，降低材料的阻抗和极化，可以优化电池单体的综合性能，尤其是改善了其长期循环性能。

22、在一些实施方式中，所述复合正极活性材料的电子电导率为10-3～10-5s/cm。

23、本申请实施方式的技术方案中，复合正极活性材料的电子电导率在上述范围内，电导率相对较高，降低材料的阻抗和极化，利于阴极脱锂，可以提升电池单体的长期循环性能。

24、在一些实施方式中，所述复合正极活性材料的平均粒径为1-2μm。

25、本申请实施方式的技术方案中，复合正极活性材料的平均粒径在相对合适的范围内，利于正极活性材料克容量发挥，整体改善了电池单体的初始容量、长期循环性能和动力学性能，尤其是改善了其长期循环性能。

26、在一些实施方式中，所述正极活性材料包括含锂磷酸盐材料。

27、本申请实施方式的技术方案中，含锂磷酸盐材料具有多方面的优势，比如安全性能和成本低，但是其自身形成的电芯首圈库伦效率低，负极成膜过程中消耗的活性离子多，造成了前期衰减快，采用含锂硫化物作为其壳层，含锂硫化物电压平台一般低于含锂磷酸盐材料，在放电时基本不需要活化，而且适当调整下限电压，甚至可以使含锂磷酸盐材料达到满嵌状态，有效改善其自身的不足，拓宽其应用维度。

28、第二方面，本申请提供一种电池装置，所述电池装置包括多个根据第一方面所述的电池单体。

29、第三方面，本申请提供一种用电装置，所述用电装置包括第一方面所述的电池单体，或，第二方面所述的电池装置。

30、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

1.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括正极极片；

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述含锂硫化物的化学式为lixmytizs2，其中0.01≤x≤1.5，0≤y≤1，0≤z≤1，y和z不同时等于0；m包括fe、mn、ti中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的电池单体，其特征在于，以所述复合正极活性材料的质量为100％计，所述含锂硫化物的质量含量为1.2％-10％。

4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，以所述复合正极活性材料的质量为100％计，所述含锂硫化物的质量含量为2.5％-10％。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电池单体，其特征在于，以所述复合正极活性材料的质量为100％计，所述含锂硫化物中硫的质量含量为0.5％-6％。

6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，以所述复合正极活性材料的质量为100％计，所述含锂硫化物中硫的质量含量为1.5％-6％。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电池单体，其特征在于，所述壳层还包括碳。

8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，以所述复合正极活性材料的质量为100％计，所述碳的质量含量为0.5％-2％。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电池单体，其特征在于，所述壳层的厚度为0.01-0.2μm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电池单体，其特征在于，所述复合正极活性材料的比表面积为9.5～13.5m2/g。

11.根据权利要求1-10任一项所述的电池单体，其特征在于，所述复合正极活性材料的电子电导率为10-3～10-5s/cm。

12.根据权利要求1-11任一项所述的电池单体，其特征在于，所述复合正极活性材料的平均粒径为1-2μm。

13.根据权利要求1-12任一项所述的电池单体，其特征在于，所述正极活性材料包括含锂磷酸盐材料。

14.一种电池装置，其特征在于，所述电池装置包括多个根据权利要求1-13任一项所述的电池单体。

15.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求1-13任一项所述的电池单体，或，权利要求14所述的电池装置。