电池单体、电池和用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池和用电装置。

背景技术

近年来，锂离子电池的应用领域越来越广泛，例如风力、水力、火力发电和太阳能电站等储能电源领域，以及电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。在锂离子电池取得极大发展的同时，对其能量密度、循环性能和安全性能等也提出了更高的要求。

因此，如何使锂离子电池兼顾能量密度和安全性能，是一个亟需解决的问题。

发明内容

本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的是提供一种电池单体、电池和用电装置，该电池单体的能量密度和安全性能被提高。

本申请的第一方面提供了一种电池单体，包括：电极组件，所述电极组件包括正极极片和负极极片；电解液，所述电解液包括第一电解质盐，所述第一电解质盐的分子式为：

其中，R

本申请实施例中，电池单体包括电极组件和电解液；进一步地，电极组件包括正极极片和负极极片，电解液中含有第一电解质盐，第一电解质盐的分子式为

在一种可能的实施例中，所述第一电解质盐为双氟磺酰亚胺锂。

本申请实施例中，为了提升电池单体的能量密度和安全性能，在电解液中添加第一电解质盐，其中，第一电解质盐中的R

在一种可能的实施方式中，基于100重量份的所述电解液计，所述第一电解质盐的含量W

本申请实施例中，第一电解质盐一方面因较大的离子解离能，可以解离出可以贡献容量的更多活性锂离子；另一方面还具有较高的耐热性，可以提高电解液整体的耐热性，而被添加在电解液中。但是第一电解质盐也有一些不良影响，例如会导致集流体腐蚀，如果一味地提高第一电解质盐在电解液中的含量，最终将会腐蚀集流体，从而非但不能提升电池的能量密度和安全性能，还会导致整个电池断路。因此通过使第一电解质盐占据电解液总体含量的10％-16％，既可以维护电池的正常功能，又可以使第一电解质盐发挥作用，提升电池的能量密度和安全性能。

在一种可能的实施方式中，所述负极极片包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体的至少一侧的负极活性物质层；所述第一电解质盐的含量W

本申请实施例中，减小负极集流体的厚度有助于进一步提升电池的能量密度；但是同时因负极集流体厚度减小，负极集流体的散热会变差，内阻会变大，最终导致电池的安全性能和功率也会变差。因此，通过使第一电解质盐的重量份与负极集流体厚度的比值保持在1-10g·μm

在一种可能的实施方式中，所述负极活性物质的压实密度P与所述第一电解质盐的含量W

本申请实施例中，适当的提高涂覆在负极集流体上的负极活性物质的压实密度，可以提升电池的能量密度。通过使负极活性物质的压实密度与第一电解质盐的重量份的比值保持在0.05-0.5g

在一种可能的实施方式中，所述负极集流体的厚度H

本申请实施例中，当负极集流体的厚度过厚，即大于10μm时，会导致电池的能量密度降低；当负极集流体的厚度过薄，即小于2μm时，或导致电池的安全性能和功率降低。通过使负极集流体的厚度维持在2-10μm，尤其是3-7μm，可以使电池兼顾较高的能量密度、安全性能和功率性能。

在一种可能的实施方式中，所述负极活性物质的压实密度P为1-2g·cm

本申请实施方例中，当负极活性物质的压实密度过高，即大于2g/cm

在一种可能的实施方式中，所述电解液还包括第二电解质盐，所述第二电解质盐为六氟磷酸锂。

本申请实施例中，为了提升电池的能量密度和安全性能，在电解液中添加了第一电解质盐，具体的，第一电解质盐可以为双氟磺酰亚胺锂盐。但是第一电解质盐会腐蚀正极集流体，因此需在电解液中添加能够抑制第一电解质盐腐蚀的成分。通过在电解液中添加第二电解质盐，即六氟磷酸锂，可以抑制正极集流体腐蚀，减小第一电解质盐的副作用。

在一种可能的实施方式中，基于100重量份的所述电解液计，所述第二电解质盐的含量W

本申请实施例中，为了抑制第一电解质盐对正极集流体的腐蚀作用，在电解液中添加第二电解质盐。但是若第二电解质盐占据电解液的比例过高时，因六氟磷酸锂的热稳定性较差和容易水解，会导致电池的循环性能降低和容量快速衰减；若第二电解质盐占据电解液的比例过低时，第二电解质盐抑制第一电解质盐的效果将会不明显。通过使第二电解质盐在电解液中的含量维持在1％-15％，尤其是2％-10％，既可以维持电池的循环性能和容量正常，也可以避免正极集流体被腐蚀。

在一种可能的实施方式中，所述正极极片包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体的至少一侧的正极活性物质层；所述第一电解质盐的含量W

本申请实施例中，为了抑制第一电解质盐对正极集流体的腐蚀作用，在电解液中添加了第二电解质盐。利用第一电解质盐的重量份与第二电解质盐的重量份和正极集流体的厚度的比值可以直接判断正极集流体的腐蚀强度。通过将该比值的范围保持在0.05-1μm

在一种可能的实施方式中，所述正极集流体的厚度H

本申请实施例中，通过使正极集流体的厚度维持在5-20μm，尤其是8-15μm，一方面可以减小第一电解质盐对正极集流体所产生的腐蚀危害，又可以不降低电池的能量密度。

在一种可能的实施方式中，所述电解液还包括氟代碳酸乙烯酯。

本申请实施例中，为了提升电池的能量密度和安全性能，在电解液中添加了第一电解质盐。但第一电解质盐会与电池循环中所产生的LiC

在一种可能的实施方式中，所述氟代碳酸乙烯酯的含量W

本申请实施例中，为了避免第一电解质盐与LiC

在一种可能的实施方式中，基于100重量份的所述电解液计，所述氟代碳酸乙烯酯的含量W

本申请实施例中，通过使氟代碳酸乙烯酯在电解液中的占比维持在2％-10％，尤其是2％-5％，一方面可以避免因添加了过多氟代碳酸乙烯酯而导致的电解液不稳定，又可以避免第一电解质盐与LiC

在一种可能的实施方式中，所述正极活性物质包括锂过渡金属复合氧化物，所述锂过渡金属复合氧化物包含锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴铝氧化物中的至少一种。

本申请实施例中，将包含锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴铝氧化物中的至少一种的锂过渡金属复合氧化物作为电池的正极活性材料时，具有价格低廉、环境友好、热稳定性优良以及较高的比容量。

在一种可能的实施方式中，所述负极活性物质包括硬碳、石墨、碳纤维中的至少一种，可选为石墨。

本申请实施例中，通过使负极材料为硬碳、石墨、碳纤维中的至少一种，特别是石墨，能够保证锂离子自由的脱嵌，从而维持锂离子的正常迁移。

本申请的第二方面提供了一种电池，包括根据本申请第一方面中任一项实施例所述的电池单体。

本申请的第三方面提供了一种用电装置，包括根据本申请第一方面中任一项实施例所述的电池单体或第二方面所述的电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施方式的电池单体的结构示意图；

图2是本申请一实施方式的电极组件的结构示意图；

图3是本申请一实施方式的电池单体的示意图；

图4是本申请一实施方式的电池的示意图；

图5是本申请另一实施方式的电池的结构示意图；

图6是本申请一实施方式的用电装置的结构示意图。

具体实施方式

以下，适当地参照附图详细说明了本申请的电极组件、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，有省略对公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。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定范围的边界。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，本申请的所有实施例以及可选实施例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，可选是顺序进行的。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。

本申请中使用的术语“以上”、“以下”、“大于”或“小于”包含本数，例如“至少一种”是指一种或多种，“A和B中的至少一种”是指“A”、“B”或“A和B”。

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)。

锂电池由于具有较高的能量密度、较高的功率和较长的循环寿命等优点，被广泛地应用于消费类电子产品中。近年来，随着电动汽车和储能系统的不断发展，人们对电池能量密度的要求也在不断提高。因此，开发高能量密度、安全可靠的大规模储能系统显得尤为重要。

而对于锂电池的负极集流体而言，目前的主流是铜箔。为了追求较高的能量密度，铜箔朝着越来越薄的趋势发展。由之前的十几厘米发展到如今的十厘米左右，未来有可能会保持在5厘米以内。

随着铜箔厚度的减小，虽然在一定程度上提高电池的能量密度，但是因铜箔是良好的热导体，当铜箔减小时，电池散热变得困难，导致电池的安全性能变差；另外，电池的内阻会变大，也会导致电池的功率降低。因此，如何使电池具有高能量密度的同时还兼顾较高的安全性能是如今迫在眉睫需要解决的一个重要技术问题。

以下参照附图对本申请的电池单体、电池和用电装置进行说明。

[电池单体]

本申请的第一方面提供了一种电池单体，图1是本申请一实施方式的电池单体的结构示意图，图2是本申请一实施方式的电极组件的结构示意图。如图1和图2所示，该电池单体100包括：电极组件12，电极组件12包括正极极片121和负极极片123；电解液，电解液包括第一电解质盐，第一电解质盐的分子式为：

经研究发现，在电解液中添加分子式为

通过在电解液中添加第一电解质盐，第一电解质盐的分子式中的R1基团可以为Li、Na、K、Mg、Al中的一种，R2基团可以为O元素、S元素、F元素、具有C1-C3的烷基或被F元素取代的C1-C3的烷基中的至少一种。一方面，含有R2基团的第一电解质盐具有较大的离子解离能，可以解离出更多的活性R1离子，使R1离子容易被还原，因此其分子结构中被解离出的R1离子更容易成为活性R1离子，从而贡献部分容量，进而有助于提升电池的能量密度；另一方面，含有R2基团的第一电解质盐拥有较高的热稳定性，有助于提高电解液整体的耐热性，进而提升电池的安全性能。

通常情况下，电池单体100包括正极极片121、隔离膜122、负极极片123和电解液。在电池充放电过程中，活性离子在正极和负极之间往返嵌入和脱出。电解质在正极和负极之间起到传导离子的作用，隔离膜122设置在正极和负极之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时使离子通过。

此处需要说明的是，本申请实施例所提到的“正极极片”和“负极极片”是指包括活性材料、集流体或者其他添加剂的正极极片和负极极片的整体。

在一些实施方式中，R1为Li，R2为F元素，第一电解质盐为双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)。

上述方案中，为了提升电池单体100的能量密度和安全性能，在电解液中添加第一电解质盐，其中，第一电解质盐中的R2基团可以为O元素、S元素、F元素、具有C1-C3的烷基或被F元素取代的C1-C3的烷基中的至少一种。通过使R1基团为Li，R2基团为F元素，即第一电解质盐为LiFSI，LiFSI易于获取，并且拥有较大的离子解离能和较好的耐热性能，这样既可以提升电池的能量密度和安全性能，又可以在大规模生产中广泛应用。

此处需要说明的是，当R1为Li时，该电解液可用于锂电池，当R1为Na时，该电解液可用于钠电池，以此类推。以下实施例以锂电池为例进行说明，但本申请对电池的种类的限制只限于R1的限制，无其他的限制。

另外，本申请实施例中的锂电池可以为锂离子电池，也可以为锂金属电池，本申请对此同样不作限定。以下实施例以锂离子电池为例进行说明。

在一些实施方式中，基于100重量份的电解液计，第一电解质盐的含量W1为10-16重量份。

上述方案中，第一电解质盐一方面因较大的离子解离能，可以解离出贡献容量的更多活性锂离子；另一方面还具有较高的耐热性，可以提高电解液整体的耐热性，而被添加在电解液中。但是第一电解质盐也有一些不良影响，例如会导致集流体腐蚀，如果一味地提高第一电解质盐在电解液中的含量，最终将会腐蚀集流体，从而非但不能提升电池的能量密度和安全性能，还会导致整个电池短路。因此，通过使第一电解质盐占据电解液总体含量的10％-16％，既可以维护电池的正常功能，又可以使第一电解质盐发挥作用，提升电池的能量密度和安全性能。

在一些实施方式中，负极极片123包括负极集流体和涂覆在负极集流体的至少一侧的负极活性物质；第一电解质盐的含量W1与负极集流体的厚度H1满足：1g·μm

上述方案中，减小负极集流体的厚度有助于进一步提高电池的能量密度；但是同时因负极集流体厚度减小，负极集流体的散热会变差，内阻会变大，最终导致电池的安全性能和功率也会变差。通过使第一电解质盐的重量份与负极集流体厚度的比值保持在1-10g·μm

若无特别说明，此处的1重量份即为1g，若第一电解质盐的含量为15重量份，即第一电解质盐为15g。但是1重量份为1g仅为举例说明，本申请对此不做限定，例如，1重量份也可以为5g等等。

本申请实施方式中，第一电解质盐的含量与负极集流体的厚度的比值可以为2g·μm

此处需要说明的是，第一电解质盐的含量与负极集流体的厚度的比值的计算方法为：第一电解质盐的含量W1/负极集流体的厚度H1。

在一些实施方式中，负极活性物质的压实密度P与第一电解质盐的含量W1满足：0.05g

上述方案中，通过使负极活性物质的压实密度与第一电解质盐的重量份的比值保持在0.05-0.5g

本申请实施方式中，负极活性物质的压实密度与第一电解质盐的重量份的比值可以为0.08g

在一些实施方式中，负极集流体的厚度H1为2-10μm，可选地为3-7μm。

上述方案中，通过使负极集流体的厚度维持在2-10μm，尤其是3-7μm，可以防止因负极集流体厚度过厚而造成的电池能量密度降低，也可以防止因负极集流体过薄而导致的安全性能和功率降低，从而使电池可以兼顾较高的能量密度、安全性能和功率性能。

本申请实施方式中，负极集流体的厚度可以为3μm、5μm、6μm或10μm，只要负极集流体的厚度保持在2-10μm即可，本申请对此不作特别的限定。

在一些实施方式中，负极活性物质的压实密度P为1-2g·cm

上述方案中，过使负极活性物质的压实密度维持在1-2g·cm

本申请实施方式中，负极活性物质的压实密度可以为1g·cm

在一些实施方式中，电解液还包括第二电解质盐，第二电解质盐为六氟磷酸锂。

上述方案中，通过在电解液中添加第二电解质盐，即六氟磷酸锂，可以抑制第一电解质盐对正极集流体的腐蚀，减小第一电解质盐的副作用。

在一些实施方式中，基于100重量份的所述电解液计，所述第二电解质盐的含量W2为1-15重量份，可选地为2-10重量份。

上述方案中，通过使第二电解质盐在电解液中的含量维持在1％-15％，尤其是2％-10％，一方面可以避免因第二电解质盐占据电解液比例过高时而导致的电池循环性能降低和容量快速衰减(第二电解质盐的热稳定性较差且易水解)，另一方面可以避免因第二电解质盐添加含量过少而导致的正极集流体被腐蚀。

在一些实施方式中，正极极片121包括正极集流体和涂覆在正极集流体的至少一侧的正极活性物质层；所述第一电解质盐的含量W1、所述第二电解质的含量W2和所述正极集流体的厚度H2满足：0.05μm

上述方案中，为了抑制第一电解质盐对正极集流体的腐蚀作用，在电解液中添加了第二电解质盐。利用第一电解质盐的重量份与第二电解质盐的重量份和正极集流体的厚度的比值可以直接判断正极集流体的腐蚀强度。通过将该比值的范围保持在0.05-1μm

本申请实施方式中，一电解质盐的含量/(第二电解质盐的含量×正极集流体的厚度)可以为0.05μm

在一些实施方式中，正极集流体的厚度H2为5-20μm，可选地为8-15μm。

上述方案中，通过使正极集流体的厚度维持在5-20μm，尤其是8-15μm，一方面可以减小第一电解质盐对正极集流体所产生的腐蚀危害，又可以不降低电池的能量密度。

在一些实施方式中，电解液还包括氟代碳酸乙烯酯。

上述方案中，为了提升电池的能量密度和安全性能，在电解液中添加了第一电解质盐。但第一电解质盐会与电池循环中所产生的LiC

在一些实施方式中，氟代碳酸乙烯酯的含量W3与第一电解质盐的含量W1满足：0.1≤W3/W1≤0.5，可选地，0.12≤W3/W1≤0.3。

上述方案中，通过将氟代碳酸乙烯酯的重量份与第一电解质盐的含量的比值为0.1-0.5，尤其是0.12-0.3，既可以避免因氟代碳酸乙烯酯在电解液中的含量过高而导致的电解液在高温下的稳定性变差，又可以避免因氟代碳酸乙烯酯在电解液中的含量过低时不能抑制第一电解质盐与LiC

在一些实施方式中，基于100重量份的所述电解液计，所述氟代碳酸乙烯酯的含量W3为2-10重量份，可选地为2-5重量份。

上述方案中，通过使氟代碳酸乙烯酯在电解液中的含量维持在2％-10％，尤其是2％-5％，一方面可以避免因添加了过多氟代碳酸乙烯酯而导致的电解液不稳定，又可以避免第一电解质盐与LiC

[正极极片]

正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料。

作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。

在一些实施方式中，所述正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(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)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。

在一些实施方式中，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池的正极活性材料。作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO

在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括粘结剂。作为示例，所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯(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-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。

在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括导电剂。作为示例，所述导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮)中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极极片。

[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个表面上的负极膜层，所述负极膜层包括负极活性材料。

作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。

在一些实施方式中，所述负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(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)、聚乙烯(PE)等的基材)上而形成。

在一些实施方式中，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括粘结剂。所述粘结剂可选自丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的至少一种。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。导电剂可选自超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。

在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂(如羧甲基纤维素钠(CMC-Na))等。

在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极极片：将上述用于制备负极极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂(例如去离子水)中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极极片。

[电解液]

电解液在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请实施方式中，电解液包括上述任一项实施方式中所述的第一电解质盐、第二电解质盐和氟代碳酸乙烯酯。

在一些实施方式中，电解液还包括溶剂。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。

[隔离膜]

在一些实施方式中，电池单体100中还包括隔离膜。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。

在一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，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，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。

在一些实施方式中，电池单体100可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解液。

在一些实施方式中，锂离子电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。电池单体100的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。

本申请对电池单体100的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图3是本申请一实施方式的电池单体的示意图。

在一些实施方式中，参照图1，外包装可包括壳体11和盖板13。其中，壳体11可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体11具有与容纳腔连通的开口，盖板13能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极、负极和固态电解质可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件12。电极组件12封装于所述容纳腔内。电池单体100所含电极组件12的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。

在一些实施方式中，电池单体100可以组装成电池模块，电池模块所含电池单体100的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。

图4是本申请一实施方式的电池的示意图，图5是本申请一实施方式的电池的结构示意图。参照图4和图5，在电池400中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池单体100。电池箱包括上箱体401和下箱体402，上箱体401能够盖设于下箱体402，并形成用于容纳电池单体100的封闭空间。多个电池单体100可以按照任意的方式排布于电池箱中。

另外，本申请还提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请提供的电池单体或电池中的至少一种。所述电池单体、或电池可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备(例如手机、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，但不限于此。

例如，图6是本申请一实施方式的车辆的结构示意图。如图6所示，车辆1可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1的内部可以设置马达500，控制器600以及电池400，控制器600用来控制电池400为马达500的供电。例如，在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池400。电池400可以用于车辆1的供电，例如，电池400可以作为车辆1的操作电源，用于车辆1的电路系统，例如，用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中，电池400不仅仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。

作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择钠电池单体或电池。

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电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用钠电池单体或电池。

作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该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。

[实施例1]

1).锂离子电池的制备

1.1).正极的制备：将LiFePO

1.2).负极的制备：将活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照重量比为97.5％：0.7％：1.8％：1％的重量比在适量的去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀得到负极活性材料，将负极活性材料涂覆于Cu箔上，之后经过烘干、冷压、分切，得到负极极片。其中，Cu箔的厚度为5μm，负极活性材料的压实密度为1.5g·cm

1.3).隔膜的制备：以PE多孔聚合薄膜作为隔离膜。

1.4).电解液：将双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、六氟磷酸锂(LiPF6)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯按质量重量份为15：5：5：22.5:52.5混合，并搅拌均匀。

1.5).装配：将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔膜处于正负极中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件，并添加电解液。随后在100℃、250MPa下热压2min得到锂离子电池。

[实施例2]

实施例2的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于Cu箔的厚度为6μm。

[实施例3]

实施例3的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于Cu箔的厚度为4μm。

[实施例4]

实施例4的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于LiFSI在电解液中的重量份为12重量份。

[实施例5]

实施例5的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于LiFSI在电解液中的重量份为16重量份。

[实施例6]

实施例6的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于负极活性材料的压实密度为1.8g·cm

[实施例7]

实施例7的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于LiPF

[实施例8]

实施例8的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于LiPF

[实施例9]

实施例9的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于FEC在电解液中的重量份为6重量份。

[实施例10]

实施例10的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于FEC在电解液中的重量份为3重量份。

[实施例11]

实施例11的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于电解液中的第一电解质盐不同。

[实施例12]

实施例12的锂离子电池的制备过程与实施例11基本相同，不同点在于第一电解质盐在电解液中的含量不同。

[对比例1]

对比例1的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于电解液中未添加LiFSI。

[对比例2]

对比例2的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于电解液中未添加LiPF

[对比例3]

对比例3的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于电解液中未添加FEC。

[对比例4]

对比例4的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于Cu箔的厚度为20μm。

[对比例5]

对比例5的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于LiFSI在电解液中的重量份为8重量份。

[对比例6]

对比例6的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于LiFSI在电解液中的重量份为25重量份。

[对比例7]

对比例7的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于负极活性材料的压实密度为2.5g·cm

[对比例8]

对比例8的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于LiPF

[对比例9]

对比例9的锂离子电池的制备过程与实施例1基本相同，不同点在于FEC在电解液中的重量份为20重量份。

2).锂离子电池负极活性物质的性能表征

压实密度的测量：取制备好的负极极片，用圆形或方形裁刀切下一块区域，测量厚度并称重，用丙酮酒精混合液洗去负极材料并吹干，称量和测量剩下Cu箔的质量和厚度。二者重量之差除以面积，计算面密度，面密度除以厚度差，即为压实密度。

3).锂离子电池的性能表征

3.1).爆炸温度：在常温条件下，使电池以0.2C的电流密度充电至4.35V，充电完成后置于温箱中；使温箱从常温下以2℃/min开始升温，升温至100℃后保持1h，再以5℃/min升温，每5℃保持30min，直至电池爆炸，记录电池爆炸时的温度，测量结果请参见表1。

表1：实施例1-12和对比例1-9的锂离子电池的爆炸温度

注：电解液为100重量份。

结合实施例1、4-5和对比例1、5-6可知，在锂离子电池中，随着第一电解质盐在电解液中含量的增加，电池爆炸温度也随之增加，但若第一电解质盐的含量过高时，电池爆炸温度降低；结合实施例1-3和对比例4可知，锂离子电池中负极集流体铜箔的厚度越薄，电池爆炸温度越低；结合实施例1和6可知，锂离子电池中负极活性材料的压实密度越大，电池爆炸温度越低；结合实施例11-12可知，具有不同R2基团的多种第一电解质盐可以发挥提高锂离子电池爆炸温度的作用，从而可以提高电池的安全性能。

3.2).能量密度：在常温条件下，以0.5C的电流密度充电至4.35V，再放电至2.5V，记录放电过程中的能量密度；并重复三次，计算平均放电能量E。称量锂离子电池的质量为M，计算锂离子电池的能量密度GED＝E/M，测量结果请参见表2。

表2：实施例1-12和对比例1-9的锂离子电池的能量密度

注：电解液为100重量份。

结合实施例1、4-5和对比例1、5-6可知，在电解液中添加第一电解质盐可以提高锂离子电池的能量密度；结合实施例1-3和对比例4可知，锂离子电池中负极集流体铜箔的厚度越薄，锂离子电池的能量密度越大；结合实施例1、6和对比例7可知，适当的提高锂离子电池中负极活性物质的压实密度，可以提高锂离子电池的能量密度。

3.3).直流阻抗：在常温条件下，将锂离子电池静置5min，以1C的倍率恒流充电至4.35V，再恒压充电至电流小于等于0.05C，以使锂离子电池的荷电状态(SOC)为100％。静置5min后再以1C倍率恒流放电以将锂离子电池的SOC调整至50％。将具有50％SOC的锂离子电池再静置10min，以4C倍率恒流放电30s。记录静置最后1S的电压U1、4C倍率恒流放电最后1s的电压U2，以及4C倍率恒流放电的电流I。锂离子电池25℃、50％SOC、4C倍率恒流放电30s的直流阻抗R＝(U1-U2)/I。测量结果请参见表3。

表3：实施例1-12和对比例1-9的锂离子电池的直流阻抗

注：电解液为100重量份。

结合实施例1、4-5和对比例1、5-6可知，在锂离子电池的电解液中添加适量的第一电解质盐可以降低锂离子电池的直流阻抗，从而提高锂离子电池的功率。

3.4).循环性能：在常温条件下，保持电池充放电电压区间为2.5-4.35V，在0.5C电流密度下循环600圈，计算容量保持率。测试结果请见表4。

表4：实施例1-12和对比例1-9的锂离子电池容量保持率

注：电解液为100重量份。

结合实施例1、9-10和对比例2、9可知，在锂离子电池的电解液中添加适量的第二电解质盐可以提高锂离子电池的循环性能。

结合实施例1-12和对比例1-9可知，在锂离子电池的电解液中添加适量的第一电解质盐、第二电解质沿和氟代碳酸乙烯酯，可以提高电池失效温度和直流阻抗以提高锂离子电池的安全性能和功率、提高能量密度和循环性能，可以使锂离子电池兼顾高安全性能、高功率性能、高能量密度和长循环寿命。

需要说明的是，本申请不限定于上述实施例。上述实施例仅为示例，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，对实施例施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施例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。