本技術(shù)涉及一種電池單體、電池裝置和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、電池單體具有容量高、壽命長等特性，因此廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備，例如手機、筆記本電腦、電瓶車、電動汽車、電動飛機、電動輪船和電動工具等等。隨著鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，對電池單體的性能，比如電池單體于高能量密度下的快速充電性能、循環(huán)性能和使用可靠性等提出了更高的要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種電池單體、電池裝置和用電裝置，能夠提升電池單體的快速充電性能和循環(huán)性能。

2、第一方面，本技術(shù)提出了一種電池單體，電池單體包括電極組件和電解液，電極組件包括沿電池單體的厚度方向?qū)盈B設(shè)置的正極極片和負(fù)極極片；正極極片包括正極集流部和設(shè)置于正極集流部至少一側(cè)的正極膜層，正極膜層包括橄欖石結(jié)構(gòu)的含鋰磷酸鹽；負(fù)極極片包括負(fù)極集流部和設(shè)置于負(fù)極集流部至少一側(cè)的負(fù)極膜層，負(fù)極膜層包括石墨顆粒；

3、電解液包括羧酸酯類溶劑、線性碳酸酯類溶劑和添加劑，其中，基于電解液的質(zhì)量計，羧酸酯類溶劑的質(zhì)量含量為10%至30%，線性碳酸酯類溶劑的質(zhì)量含量為10%至50%；添加劑的質(zhì)量含量為3%至9%，添加劑包括質(zhì)量含量≥0的1,3-丙磺酸內(nèi)酯、質(zhì)量含量≥0的碳酸乙烯酯衍生物以及質(zhì)量含量＞0的碳酸亞乙烯酯，碳酸乙烯酯衍生物包括式a所示的化合物，

4、式a，

5、式a中，q1、q2、q3和q4各自獨立地包括氫原子、鹵素原子、c1至c5烷基、或c1至c5鹵代烷基的任意一種，且q1、q2、q3、q4不同時為氫原子。

6、由此，本技術(shù)實施方式在充電過程中，由正極極片遷出的活性離子例如鋰離子經(jīng)電解液遷移至負(fù)極極片中，電解液包括羧酸酯類溶劑，能夠降低電解液的粘度，提升鋰離子在電解液的遷移速率；隨著羧酸酯類溶劑的質(zhì)量含量的增加，電解液的粘度降低，電導(dǎo)率提升，鋰離子在電解液的遷移速率能夠進一步提升，有利于快速充電性能的提升；但是隨著羧酸酯類溶劑的質(zhì)量含量的進一步增加，羧酸酯類溶劑和負(fù)極活性材料的副反應(yīng)更為嚴(yán)重，產(chǎn)氣增加；電解液還包括線性碳酸酯類溶劑，線性碳酸酯類溶劑的添加能夠使得羧酸酯類溶劑的添加量即使較低，也能夠使得電解液具有相對較高的電導(dǎo)率，提升鋰離子的遷移速率；而且由于羧酸酯類溶劑的質(zhì)量含量相對較低，減緩副反應(yīng)，減少產(chǎn)氣量；進一步地，電解液還包括添加劑，添加劑包括碳酸亞乙烯酯，碳酸亞乙烯酯和羧酸酯類溶劑的反應(yīng)電位接近，和羧酸酯類溶劑存在競爭反應(yīng)，碳酸亞乙烯酯能夠在負(fù)極側(cè)參與形成致密含有有機成分的固態(tài)電解質(zhì)界面膜sei膜，使得羧酸酯類溶劑不易穿透sei膜至負(fù)極活性材料處，由此進一步緩解羧酸酯類溶劑和負(fù)極活性材料的副反應(yīng)，進一步降低產(chǎn)氣量；而且由于添加劑在適當(dāng)含量內(nèi)，其在負(fù)極側(cè)所形成的膜阻抗不會過大，基本不會惡化快速充電性能。因此，本技術(shù)實施方式能夠提升電池單體的快速充電能力和循環(huán)性能

7、在一些實施方式中，添加劑的質(zhì)量含量為5%至8%。添加劑的質(zhì)量含量在上述范圍內(nèi)，能夠進一步改善電池單體的循環(huán)性能和快速充電性能。

8、在一些實施方式中，碳酸亞乙烯酯的質(zhì)量含量為0.8%至7%，可選為2%至6%。碳酸亞乙烯酯的質(zhì)量含量在上述范圍時，能夠在負(fù)極側(cè)形成致密的包含有機成分的sei膜，且sei膜的阻抗相對較低，能夠降低負(fù)極側(cè)副反應(yīng)，兼顧改善電池單體的循環(huán)性能和快速充電能力。

9、在一些實施方式中，1,3-丙磺酸內(nèi)酯在電解液的質(zhì)量含量為0至0.5%。1,3-丙磺酸內(nèi)酯的質(zhì)量含量在上述范圍時，所形成的sei膜的阻抗不會過高，能夠在緩解副反應(yīng)的基礎(chǔ)上降低阻抗，改善電池單體的快速充電性能和循環(huán)性能。

10、在一些實施方式中，碳酸乙烯酯衍生物在電解液的質(zhì)量含量為0至2.55%。碳酸乙烯酯衍生物能夠優(yōu)先成膜，能夠優(yōu)化sei膜的組分，降低sei膜的阻抗，有效改善電池單體的快速充電性能和循環(huán)性能。

11、在一些實施方式中，q1、q2、q3和q4中至少一者包括鹵素原子、或c1至c5鹵代烷基。在碳酸乙烯酯衍生物包括氟原子的情況下，碳酸乙烯酯衍生物能夠在負(fù)極側(cè)形成富含f和li的膜層，能夠在防護負(fù)極活性材料的基礎(chǔ)上，使得膜層的阻抗較低，能夠更有效的兼顧改善電池單體的循環(huán)性能和快速充電性能。

12、在一些實施方式中，碳酸乙烯酯衍生物包括式a-1所示的化合物至式a-3所示的化合物的至少一種，

13、

14、上述材質(zhì)能夠進一步改善電池單體的循環(huán)性能和快速充電性能。

15、在一些實施方式中，電解液的電導(dǎo)率為11ms/cm至14ms/cm，電解液的電導(dǎo)率較高，有利于改善電池單體的快速充電性能。

16、在一些實施方式中，羧酸酯類溶劑包括丙烯酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸乙酯、丙酸丁酯中的至少一種。上述材質(zhì)的粘度較低，能夠進一步改善電池單體的快速充電性能。

17、在一些實施方式中，線性碳酸酯類溶劑包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一種。上述材質(zhì)的粘度相對較低，能夠提高電解液于室溫下的電導(dǎo)率，提升電池單體的快速充電能力。

18、在一些實施方式中，電解液還包括環(huán)狀碳酸酯類溶劑，環(huán)狀碳酸酯類溶劑在電解液中的質(zhì)量含量為20%至50%。環(huán)狀碳酸酯類溶劑具有優(yōu)異的脫溶劑化能力，能夠使得鋰離子在正負(fù)極界面處快速從溶劑化結(jié)構(gòu)中釋放，提升鋰離子在界面處的傳輸速率，由此進一步提升電池單體的快速充電能力。

19、在一些實施方式中，環(huán)狀碳酸酯類溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的至少一種。上述材質(zhì)具有優(yōu)異的脫溶劑化能力，能夠提升鋰離子在界面處的傳輸速率，由此進一步提升電池單體的快速充電能力。

20、在一些實施方式中，電解液還包括鋰鹽類添加劑，鋰鹽類添加劑包括二氟磷酸鋰、氟磺酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰中的至少一種。上述添加劑能夠改善負(fù)極側(cè)的sei膜性能，有利于提升電池單體的快速充電性能，并改善循環(huán)性能。

21、在一些實施方式中，鋰鹽類添加劑在電解液的質(zhì)量含量為0.02%至0.5%。鋰鹽類添加劑和添加劑配合參與成膜，能夠優(yōu)化sei膜的膜層組分，鋰鹽類添加劑能夠參與形成富含無機物的sei膜，無機物能夠提升sei膜的高溫穩(wěn)定性和高壓穩(wěn)定性，提升電池單體的循環(huán)性能。

22、在一些實施方式中，電池單體于0%荷電狀態(tài)下，負(fù)極膜層的壓實密度為1.30g/cm3至1.52g/cm3，負(fù)極膜層的壓實密度在上述范圍時，有利于提升電池單體的能量密度，且由于負(fù)極膜層的負(fù)極活性材料堆積較為緊密，顆粒與顆粒間接觸電阻較小，能夠進一步降低極片的電阻，從而降低產(chǎn)熱，能夠降低因熱量積聚導(dǎo)致羧酸酯類溶劑分解產(chǎn)生的氣體量，改善電池單體的循環(huán)性能。

23、在一些實施方式中，負(fù)極膜層的單面涂布重量為120mg/1540.25mm2至180mg/1540.25mm2。負(fù)極膜層的單面涂布重量在上述范圍時，負(fù)極極片單位面積內(nèi)的產(chǎn)熱量不會過大，能夠提升電池單體的循環(huán)性能。

24、在一些實施方式中，石墨顆粒包括石墨本體顆粒和包覆于石墨本體顆粒表面的負(fù)極包覆層，石墨本體顆粒包括二次顆粒，負(fù)極包覆層包括碳元素。

25、在一些實施方式中，石墨本體顆粒包括人造石墨和天然石墨中的至少一種。

26、在一些實施方式中，石墨顆粒的石墨化度為90%至94%。石墨顆粒的石墨化度在上述范圍時，石墨顆粒的導(dǎo)電性能較為優(yōu)異，能夠降低負(fù)極極片的產(chǎn)熱，降低電池單體的產(chǎn)熱，并且能夠提升電池單體的快速充電性能。

27、在一些實施方式中，石墨顆粒的體積平均粒徑dv50為7μm至15μm。石墨顆粒的體積平均粒徑相對較小，使得鋰離子的固相遷移路徑較短，能夠提升電池單體的快速充電能力。

28、在一些實施方式中，負(fù)極包覆層的厚度為100nm至500nm。負(fù)極包覆層的厚度在上述范圍時，能夠進一步提升石墨顆粒的導(dǎo)電性，降低負(fù)極極片的內(nèi)阻，降低電池單體的產(chǎn)熱量，能夠改善電池單體的循環(huán)性能。

29、在一些實施方式中，負(fù)極膜層還包括硅基材料，硅基材料的硅元素在負(fù)極膜層的質(zhì)量含量為0.5%至10.0%。硅基材料中硅元素的質(zhì)量含量在上述范圍內(nèi)，能夠提升負(fù)極活性材料的容量，使得電池單體的能量密度得到改善。

30、在一些實施方式中，負(fù)極膜層包括第一負(fù)極膜層和第二負(fù)極膜層，第一負(fù)極膜層設(shè)置于負(fù)極集流部的表面；第二負(fù)極膜層設(shè)置于第一負(fù)極膜層背離負(fù)極集流部的一側(cè)，其中，第一負(fù)極膜層和第二負(fù)極膜層均包括石墨顆粒，第一負(fù)極膜層的石墨顆粒的平均最長徑大于等于第二負(fù)極膜層的石墨顆粒的平均最長徑。

31、由此，第一負(fù)極膜層和第二負(fù)極膜層中的顆粒粒徑存在差異，能夠提升電池單體的快速充電性能，具體地，在快速充電過程中，第二負(fù)極膜層的過電勢通常較高，快速充電的瓶頸主要在于第二負(fù)極膜層，而本技術(shù)實施方式中第二負(fù)極膜層中的顆粒粒徑相對較小，能夠縮短鋰離子的固相傳輸路徑，提升快速充電性能，并能夠改善負(fù)極極片表層析鋰問題。

32、在一些實施方式中，第一負(fù)極膜層的石墨顆粒的平均最長徑為7μm至18μm。第一負(fù)極膜層的石墨顆粒的平均最長徑在上述范圍時，一方面能夠縮短鋰離子的固相傳輸路徑，提升快速充電性能，另一方面，材料在制備過程中不易發(fā)生團聚，能夠提升材料的穩(wěn)定性。

33、在一些實施方式中，第二負(fù)極膜層的石墨顆粒的平均最長徑為6μm至10μm。第二負(fù)極膜層的石墨顆粒的平均最長徑在上述范圍時，一方面能夠縮短鋰離子的固相傳輸路徑，提升快速充電性能，另一方面，材料在制備過程中不易發(fā)生團聚，能夠提升材料的穩(wěn)定性，再一方面，上述粒徑范圍的第二負(fù)極膜層中負(fù)極活性材料和第一負(fù)極膜層中負(fù)極活性材料配合，有利于構(gòu)建第二負(fù)極膜層和第一負(fù)極膜層的梯度孔隙差異，降低鋰離子傳輸曲折度，提升電池單體的快速充電性能。

34、在一些實施方式中，第二負(fù)極膜層的厚度與負(fù)極膜層的厚度的比值為0.3至0.7。通過調(diào)整第一負(fù)極膜層的厚度占比，能夠進一步增加上下層的梯度孔隙差異，降低鋰離子傳輸曲折度，提升電池單體的快速充電能力。

35、在一些實施方式中，電池單體于0%soc荷電狀態(tài)下，正極膜層的壓實密度為2.3/cm3至2.6g/cm3；正極膜層的壓實密度在上述范圍時，有利于提升電池單體的能量密度，且由于正極膜層的正極活性材料堆積較為緊密，顆粒與顆粒間接觸電阻較小，能夠進一步降低極片的電阻，從而降低快速充電下的產(chǎn)熱，改善電池單體的循環(huán)性能和快速充電性能。

36、在一些實施方式中，正極膜層的單面涂布重量為250mg/1540.25mm2至330mg/1540.25mm2。正極膜層的單面涂布重量在上述范圍時，正極極片單位面積內(nèi)的產(chǎn)熱量不會過大，改善電池單體的循環(huán)性能和快速充電性能。

37、在一些實施方式中，含鋰磷酸鹽包括一次顆粒和二次顆粒中的至少一種，二次顆粒包括多個一次顆粒，且二次顆粒呈球狀和/或類球狀。鋰離子在一次顆粒中的遷移的遷移路徑較短，能夠提升鋰離子的遷移速率；而且二次顆粒呈球狀和/或類球狀，使得遷移路徑較多，能夠進一步提升鋰離子的遷移速率，改善電池單體的快速充電性能。

38、在一些實施方式中，一次顆粒的平均最長徑為300nm至800nm。一次顆粒的平均最長徑在上述范圍時，使得鋰離子的固相傳輸距離較短，能夠進一步提升鋰離子的遷移速率，改善電池單體的快速充電性能。

39、在一些實施方式中，二次顆粒的平均粒徑為5μm至15μm。二次顆粒的平均粒徑在上述范圍時，使得鋰離子的固相傳輸距離較短，能夠進一步提升鋰離子的遷移速率，改善電池單體的快速充電性能。

40、在一些實施方式中，含鋰磷酸鹽包括磷酸鹽顆粒以及位于磷酸鹽顆粒中的正極添加元素，正極添加元素包含鋁、釩、鈦和鈮中的至少一種元素。上述正極添加元素能夠改善正極活性材料的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高含鋰磷酸鹽的耐壓能力，有利于提升正極膜層的壓實密度，提升電池單體的能量密度和循環(huán)性能。

41、在一些實施方式中，鋁元素在含鋰磷酸鹽中的質(zhì)量含量為200ppm至2500ppm。鋁元素的質(zhì)量含量在上述范圍時，能夠提高含鋰磷酸鹽的耐壓能力，有利于提升正極膜層的壓實密度，提升電池單體的能量密度和循環(huán)性能。

42、在一些實施方式中，釩元素在含鋰磷酸鹽中的質(zhì)量含量為300ppm至2000ppm。釩元素的質(zhì)量含量在上述范圍時，有利于提升正極膜層的壓實密度，提升電池單體的能量密度和循環(huán)性能。

43、在一些實施方式中，鈦元素在含鋰磷酸鹽中的質(zhì)量含量為1500ppm至3500ppm。鈦元素的質(zhì)量含量在上述范圍時，能夠進一步提升正極活性材料的晶體結(jié)構(gòu)性，能夠提升循環(huán)性能。

44、在一些實施方式中，鈮元素在含鋰磷酸鹽中的質(zhì)量含量為300ppm至2000ppm。鈮元素的質(zhì)量含量在上述范圍時，能夠進一步提升正極活性材料的晶體結(jié)構(gòu)性，能夠提升循環(huán)性能。

45、在一些實施方式中，磷酸鹽顆粒包括磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰、磷酸鎳鋰、磷酸鈷鋰的一種或多種。上述材質(zhì)的循環(huán)穩(wěn)定性較為優(yōu)異，能夠改善電池單體的循環(huán)性能。

46、在一些實施方式中，含鋰磷酸鹽包括通式為lix1ay1mea1mb1p1-c1xc1yz1的化合物，其中，0.5≤x1≤1.3，0≤y1≤1.3，0.5≤x1+y1≤1.3，0.9≤a1≤1.5，0≤b1≤0.5，0.9≤a1+b1≤1.5，0≤c1≤0.5，3≤z1≤5，a包括na、k和mg的至少一種；me包括mn、fe、co和ni的至少一種；m包括b、mg、al、si、p、s、ca、sc、ti、v、cr、cu、zn、sr、y、zr、nb、mo、cd、sn、sb、te、ba、ta、w、yb、la和ce的至少一種；x包括cl、c、n的至少一種；y包括o和f的至少一種。含鋰磷酸鹽的循環(huán)穩(wěn)定性較為優(yōu)異，有利于提升電池單體的循環(huán)性能。

47、在一些實施方式中，正極極片包括至少一個正極極耳，至少一個正極極耳連接于正極集流部且沿電池單體的長度方向延伸出正極集流部，該種設(shè)置方式，有利于減少極耳的占用空間，提升電池單體的能量密度。

48、在一些實施方式中，負(fù)極極片包括至少一個負(fù)極極耳，至少一個負(fù)極極耳連接于負(fù)極集流部且沿電池單體的長度方向延伸出負(fù)極集流部。該種設(shè)置方式，有利于減少極耳的占用空間，提升電池單體的能量密度。

49、在一些實施方式中，正極極片滿足：n*w1/w2為0.9至1.0；n表示位于正極集流部同一側(cè)所有正極極耳的數(shù)量；w1表示正極極耳沿電池單體的寬度方向的平均尺寸；w2表示正極集流部沿寬度方向的尺寸。

50、由此，n*w1/w2滿足上述范圍時，正極極耳的過流面積相對較大，有利于改善電池單體的快速充電性能。

51、在一些實施方式中，負(fù)極極片滿足：m*w3/w4為0.9至1.0；m表示位于負(fù)極集流部同一側(cè)所有負(fù)極極耳的數(shù)量；w3表示負(fù)極極耳沿電池單體的寬度方向的平均尺寸；w4表示負(fù)極集流部沿寬度方向的尺寸。

52、由此，m*w3/w4滿足上述范圍時，負(fù)極極耳的過流面積相對較大，有利于改善電池單體的快速充電性能。

53、在一些實施方式中，電池單體還包括正極端子和正極轉(zhuǎn)接件，正極端子設(shè)置于電極組件沿電池單體的寬度方向的至少一側(cè)，正極端子與正極極耳通過正極轉(zhuǎn)接件連接；通過正極轉(zhuǎn)接件的連接，能夠提升正極端子和正極極耳之間的過流能力，改善電池單體的快速充電能力。

54、在一些實施方式中，電池單體還包括負(fù)極端子和負(fù)極轉(zhuǎn)接件，負(fù)極端子設(shè)置于電極組件沿寬度方向的至少一側(cè)，負(fù)極端子與負(fù)極極耳通過負(fù)極轉(zhuǎn)接件連接。通過負(fù)極轉(zhuǎn)接件的連接，能夠提升負(fù)極端子和負(fù)極極耳之間的過流能力，改善電池單體的快速充電能力。

55、在一些實施方式中，正極轉(zhuǎn)接件的厚度為1.25mm至3.00mm；正極轉(zhuǎn)接件的厚度相對較厚，過流能力較為優(yōu)異，能夠進一步改善電池單體的快速充電能力。

56、在一些實施方式中，負(fù)極轉(zhuǎn)接件的厚度為1.50mm至2.50mm。負(fù)極轉(zhuǎn)接件的厚度相對較厚，過流能力較為優(yōu)異，能夠進一步改善電池單體的快速充電能力。

57、在一些實施方式中，正極轉(zhuǎn)接件包括第一正極轉(zhuǎn)接部和第二正極轉(zhuǎn)接部，第一正極轉(zhuǎn)接部連接正極極耳，第二正極轉(zhuǎn)接部連接于第一正極轉(zhuǎn)接部且沿長度方向凸出第一正極轉(zhuǎn)接部，第二正極轉(zhuǎn)接部連接正極端子；第一正極轉(zhuǎn)接部沿寬度方向的尺寸與電池單體的寬度的比值為0.2至0.5；第一正極轉(zhuǎn)接部沿寬度方向的尺寸與電池單體的寬度的比值在上述范圍時，使得電子從正極極耳經(jīng)正極轉(zhuǎn)接件傳輸至正極端子的路徑相對較短，能夠改善電池單體7的快速充電能力。

58、在一些實施方式中，第二正極轉(zhuǎn)接部沿長度方向的尺寸與電池單體的長度的比值為0.05至0.2。第二正極轉(zhuǎn)接部沿長度方向的尺寸與電池單體的長度的比值在上述范圍時，使得電子從正極極耳經(jīng)正極轉(zhuǎn)接件傳輸至正極端子的路徑相對較短，能夠改善電池單體的快速充電能力。

59、在一些實施方式中，負(fù)極轉(zhuǎn)接件包括第一負(fù)極轉(zhuǎn)接部和第二負(fù)極轉(zhuǎn)接部，第一負(fù)極轉(zhuǎn)接部連接負(fù)極極耳，第二負(fù)極轉(zhuǎn)接部連接于第一負(fù)極轉(zhuǎn)接部且沿長度方向凸出第一負(fù)極轉(zhuǎn)接部，第二負(fù)極轉(zhuǎn)接部連接負(fù)極端子；第一負(fù)極轉(zhuǎn)接部沿寬度方向的尺寸與電池單體的寬度的比值為0.2至0.5；第一負(fù)極轉(zhuǎn)接部沿寬度方向的尺寸與電池單體的寬度的比值在上述范圍時，使得電子從負(fù)極極耳經(jīng)負(fù)極轉(zhuǎn)接件傳輸至負(fù)極端子的路徑相對較短，能夠改善電池單體的快速充電能力。

60、在一些實施方式中，第二負(fù)極轉(zhuǎn)接部沿長度方向的尺寸與電池單體的長度的比值為0.05至0.2。第二負(fù)極轉(zhuǎn)接部沿長度方向的尺寸與電池單體的長度的比值在上述范圍時，使得電子從負(fù)極極耳經(jīng)負(fù)極轉(zhuǎn)接件傳輸至負(fù)極端子的路徑相對較短，能夠改善電池單體的快速充電能力。

61、在一些實施方式中，電池單體的長度為200mm至400mm；電池單體的長度在上述范圍時，有利于提高電池單體的能量密度；而且電子在長度方向上的傳輸路徑不會過長，有利于改善電池單體的快速充電能力。

62、在一些實施方式中，電池單體的寬度為80mm至130mm；電池單體的寬度在上述范圍時，有利于提高電池單體的能量密度；而且電子在寬度方向上的傳輸路徑不會過長，有利于改善電池單體的快速充電能力。

63、在一些實施方式中，電池單體的厚度為25mm至60mm。電池單體的厚度在上述范圍時，有利于電池單體快速釋放內(nèi)部熱量，減緩由于熱量積聚導(dǎo)致電解液分解的風(fēng)險，提升電池單體的循環(huán)性能。

64、第二方面，本技術(shù)提出了一種電池裝置，電池裝置包括本技術(shù)第一方面任一實施方式的一個或多個電池單體。

65、第三方面，本技術(shù)提出了一種用電裝置，用電裝置包括本技術(shù)第二方面任一實施方式的電池裝置。