正极极片、正极极片的制备方法、电池和用电设备与流程

1.本技术涉及新能源技术领域，特别是涉及正极极片、正极极片的制备方法、电池和用电设备。


背景技术：

2.一般地，提高电极极片的厚度能够提高电池能量密度，但是极片变厚是会显著降低活性离子传输速率，并会伴发电解液浸润不良的风险。


技术实现要素：

3.本技术主要解决的技术问题是提供一种正极极片、正极极片的制备方法、电池和用电设备，能够在提高电池的能量密度的基础上，兼顾充电倍率；离子传输效率，浸润效果等。
4.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种正极极片，正极极片包括基层和活性层；活性层位于基层上，活性层包括正极活性材料和有机化合物类添加剂，有机化合物类添加剂能够溶解于电解液中。通过这种设置，当正极极片浸泡于电解液中时，添加剂能够溶解到电解液中，使得活性层中形成孔隙，即能够提高正极极片的孔隙率，进而提高活性离子的迁移速率；同时原本被添加剂占据的位置会被电解液填充，可显著增加活性材料与电解液的接触面积，进而提高电解液的浸润效果。进一步地，所选用添加剂为有机化合物类物质，在正极极片的制备过程中，使得添加剂与正极浆料的相溶性比较好，能够使添加剂均匀的溶解并分散在正极浆料中，以在形成活性涂层时，提高添加剂在活性层中的分布均匀性，进而提升正极极片中孔隙的分布均匀性，更大程度的提高极片的浸润效果和离子运输速率。
5.在一实施方式中，有机化合物类添加剂的沸点大于150 ℃，且有机化合物类添加剂的熔点大于30 ℃。通过这种设置，在电极的烘干过程中添加剂不会挥发掉；且在极片冷却到室温后呈固态，以防正极活性层中液相成分过多而影响活性层的机械稳定性，导致极片出现强度低的问题。
6.在一实施方式中，有机化合物类添加剂能够溶解于极性有机溶剂中。通过这种设置，能够提高添加剂在电解液中的溶解度和溶解速度；提高添加剂在正极浆料中的溶解性，使添加剂完全地、均匀地溶解于正极浆料中，进而提高添加剂在正极活性层中的分布均匀性。
7.在一实施方式中，极性有机溶剂包括n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二乙基甲酰胺、二甲亚砜、吡啶和四氢呋喃中的一种或几种。能够提高有机类添加剂在正极浆料中的溶解性，使添加剂完全地、均匀地溶解于正极浆料中，进而提高添加剂在正极活性层中的分布均匀性。
8.在一实施方式中，有机化合物类添加剂包括电解液所用溶剂和/或电解液所用添加剂。能够使添加剂溶解在电解液中时充当电解液添加剂，改善电池性能，或者充当电解液
助溶剂补充电解液，减小电池因电解液消耗造成寿命降低的风险。
9.在一实施方式中，有机化合物类添加剂包括碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯中的一种或多种。这两种物质在电解液中含量较高；能够提高添加剂的添加量，能够提高浸润后正极极片的孔隙率；且其溶解进电解液后，不会影响电池性能。
10.在一实施方式中，电解液包括碳酸酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或多种。能够利于活性离子的传输，降低电极表面副反应，提高电池稳定性。
11.在一实施方式中，活性层的厚度为80-200 μm；可选为120-165 μm。能够提高电池的能量密度。
12.在一实施方式中，添加剂占活性层的重量比例为0.2%~1%。通过调控添加剂的添加量能够调控所得正极极片的孔隙率，进而能够改善离子迁移速率和电解液浸润效果。
13.在一实施方式中，活性层还包括导电剂和粘结剂；可选地，导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、科琴黑以及乙炔黑中的一种或多种；可选地，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸酯、聚氨酯中的一种或几种。能够提高活性层的导电性和粘附稳定性，降低掉粉情况发生的概率。
14.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供一种正极极片的制备方法，包括将正极活性材料和有机化合物类添加剂与溶剂混合得到正极浆料；将正极浆料涂覆在基层上，干燥后得到正极极片；其中，正极极片的有机化合物类添加剂能够溶解于电解液中。所制得的正极极片具备上述优良性能。
15.在一实施方式中，正极活性材料与添加剂的质量比为97:1~97:5。通过调控添加剂的添加量能够调控所得正极极片的孔隙率，进而能够改善离子迁移速率和电解液浸润效果。
16.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供一种电池，电池包括多孔正极极片，多孔正极极片是上述任一项的正极极片浸润电解液后得到的。这类正极极片提高电池的能量密度的基础上，兼顾充电倍率；离子传输效率，浸润效果等。
17.在一实施方式中，多孔正极极片的孔隙率为20%~35%。
18.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供一种用电设备，其包括上述电池。用电设备至少具有与电池相同的优势，可提高用电设备的蓄航。
19.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
21.图1是根据一个或多个实施例的正极极片的结构示意图；图2是根据一个或多个实施例的正极极片的状态变化示意图；图3是根据一个或多个实施例的正极极片的制备方法的流程示意图；
图4为根据一个或多个实施例的电池的分解结构示意图；图5为根据一个或多个实施例的电池单体的分解结构示意图；图6为根据一个或多个实施例的车辆的结构示意图。
22.附图中：1000、车辆；300、马达；200、控制器；100、电池；10、箱体；11、第一部分；12、第二部分；20、电池单体；21、端盖；21a、电极端子；22、壳体；23、电极组件；40、正极极片；41、基层；43、活性层；431、添加剂；433、孔隙；50、多孔正极极片。
具体实施方式
23.为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
25.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片），除非另有明确具体的限定。
26.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
27.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
28.本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
29.如果没有特别的说明，本技术的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，还可以并列进行，优选是顺序进行的。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)，还可以是步骤(a)和(b)同时并行。例如，所提到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。
30.随着新能源技术的不断发展，动力电池被广泛应用于各类消费类电子产品、电动车辆、航空航天等多个领域中。尤其随着近些年汽车电动化进程的不断加速，对作为动力源的电池的能量密度和倍率性能也提出了更高的要求。
31.目前，能用于提高电池能量密度和倍率性能的方法中，比较可取的有以下几种。如提高正负极极片的厚度、提高极片活性材料涂层的压实密度、提升活性物质克容量以及提高极片活性材料涂层的孔隙率等方法，但上述方法中，很难做到兼顾能量密度和倍率性能。如提高正负极极片厚度是会显著降低离子传输速率，并会伴发电解液浸润不良的风险。但是提高极片厚度却是提高电池能量密度最直接、最简便的方法。因此，如何解决厚电极带来的离子传输速率低和电解液浸润不均匀等问题，是本领域急需解决的技术难点。鉴于此，本技术提供一种离子传输速率高和电解液浸润均匀的厚正极极片、其制备方法和电池、用电设备。
32.请参阅图1，图1是根据一个或多个实施例的正极极片的结构示意图。本技术提供一种正极极片40，正极极片40包括基层41和活性层43；活性层43位于基层41上，活性层43包括正极活性材料和有机化合物类添加剂431，有机化合物类添加剂431能够溶解于电解液中。
33.其中，基层41为导电基层，可作为集流体，可以采用金属箔片或复合材料，例如可以是金属材料与高分子基材混合形成的复合导电材料。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合导电材料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。复合导电材料可通过将金属材料（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。基层41可以是立方体形状，具有沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面，以用于承载其他层结构的设置。
34.活性层43至少包括正极活性材料。活性层43可以表现为以活性材料为主要材料所形成的层状结构，具体可表现为一层状薄膜。可以是仅在基层41的第一表面或第二表面设置活性层，也可以是在基层41的第一表面和第二表面均设置活性层43。活性层43可以是直接设置在基层41的表面，也可以是活性层43与基层41之间还设置有其他功能材料层。活性层43为电极的主要结构层，以实现电池的基本功能。
35.该实施方式中，活性层43还包括有机化合物类添加剂431，该添加剂能够溶解于电解液中。可以是能够完全溶解到电解液中，也可以是部分溶解于电解液中，即对添加剂在电解液中的具体溶解程度不做过多限制，只要有一定程度的溶解就可以。优选能够完全溶解于电解液中。当正极极片40浸泡于电解液中时，添加剂431能够溶解到电解液中，使得活性层43中形成孔隙，即能够提高正极极片40的孔隙率，进而提高活性离子的迁移速率；同时原本被添加剂431占据的位置会被电解液填充，可显著增加活性材料与电解液的接触面积，进而提高电解液的浸润效果。进一步地，所选用添加剂为有机化合物类物质，在正极极片的制备过程中，使得添加剂与正极浆料的相溶性比较好，能够使添加剂均匀的溶解并分散在正极浆料中，以在形成活性涂层时，提高添加剂在活性层中的分布均匀性，进而提升正极极片中孔隙的分布均匀性，更大程度的提高极片的浸润效果和离子运输速率。
36.请参阅图2，图2是根据一个或多个实施例的正极极片的状态变化示意图。本技术提供一种电池，电池包括多孔正极极片50，多孔正极极片50是本文中任一实施例所描述的正极极片40浸润电解液后得到的。
37.如图2所示，正极极片40包括基层41和活性层43，活性层43包括正极活性材料和有机化合物类添加剂431。当正极极片40浸泡于电解液中时，添加剂431能够溶解到电解液中，
使得活性层43中形成孔隙433，得到多孔正极极片50。所得多孔正极极片50的孔隙率较高，能够提高活性离子迁移速率；同时原本被添加剂431占据的位置会被电解液填充，可显著增加活性材料与电解液的接触面积，进而提高电解液的浸润效果。
38.在一实施方式中，多孔正极极片的孔隙率为20%~35%。例如可以是20%、23%、25%、28%、30%、32%、35%等；或是上述组成构成的范围，例如可以是20%-25%、25%-30%、30%-35%等。浸泡电解液后，正极极片的孔隙率较大，能够提高浸润效果。
39.请参阅图3，图3是根据一个或多个实施例的正极极片的制备方法的流程示意图。本技术提供一种正极极片的制备方法，包括如下步骤：s110：将正极活性材料和有机化合物类添加剂与溶剂混合得到正极浆料。
40.s120：将正极浆料涂覆在基层上，干燥后得到正极极片；其中正极极片的有机化合物类添加剂能够溶解于电解液中。
41.在一实施方式中，制备正极浆料所用溶剂包括n-甲基吡咯烷酮(nmp)、n，n-二甲基甲酰胺(dmf)、n，n-二乙基甲酰胺(def)、二甲亚砜(dmso)、吡啶和四氢呋喃(thf)中的一种或几种。通过选用这些溶剂，能够提高正极活性材料在浆料中的稳定性和分散均匀性；同时能够提高浆料中有机类添加剂的溶解性，解决浆料不稳定、容易分层、沉降等问题。所选溶剂为非水性体系，能够解决添加剂受热水解的问题。
42.在一实施方式中，正极活性材料与添加剂的质量比为97:1~97:5。例如可以是97:1、97:2、97:3、97:4、97:5等。通过调控添加剂的添加量能够调控所得正极极片的孔隙率，进而能够改善离子迁移速率和电解液浸润效果。
43.在一实施方式中，可以对涂覆有正极浆料的正极极片进行加热烘干，冷却后得到正极极片。加热烘烤温度为90-120 ℃，例如可以是90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃等。通过调控烘烤温度能够在促使溶剂挥发浆料固化的基础上，使得正极活性材料和添加剂不会因过热而发生热分解等。
44.本技术基于正极极片的制备方法，从诱导相分离原理出发，特别地，应归于热和溶剂双重诱导相分离原理，以制备出性能优化的正极极片。
45.具体的，在正极浆料搅料过程中加入添加剂，使添加剂完全的、均匀的溶解并分散在溶剂中，在涂布烘烤过程中，因为烘烤温度较高，溶剂因沸点低而挥发，添加剂因具有高沸点而保留在正极活性层中，并在后续冷却收卷过程因为较高的熔点而凝固成固相存在于正极活性涂层中。其中由于添加剂是均匀分散在正极浆料的溶剂中的，溶剂挥发后，固相的添加剂也均匀地分散在活性涂层中。随后正极极片组装成电池过程中，特别地，在注液过程和静置过程中，活性涂层中的固相添加剂会被注入的电解液溶解，即电解液会填充固相添加剂占据的位置，此法制备的正极极片可显著增加活性物质与电解液的接触面积，显著改善电解液对电池极片的浸润效果，有效地提高活性离子在电极材料中的迁移速率，降低极化内阻，提高极片的倍率性能。
46.在一实施方式中，添加剂能够溶解于极性有机溶剂中。可选地，极性有机溶剂包括但不限于n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二乙基甲酰胺、二甲亚砜、吡啶和四氢呋喃中的一种或几种。
47.其中，电解液溶剂大多是极性溶剂，例如电解液包括碳酸酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或多种。为提高添加剂在电解液中的溶解度和溶解速度，添加剂优选能够溶解于极性
有机溶剂的化合物。进一步地，正极浆料所用溶剂大多选用极性溶剂，为提高添加剂在活性层中的分布均匀性，需提高添加剂在正极浆料中的分布均匀性，而提高添加剂在正极浆料中的溶解性，使添加剂完全地、均匀地溶解于正极浆料中，能够提高添加剂在正极活性层中的分布均匀性，因此，添加剂优选能够溶解于极性有机溶剂的化合物。
48.在一实施方式中，添加剂的沸点大于150 ℃，且添加剂的熔点大于30 ℃。例如添加剂的沸点可以大于160 ℃、170 ℃、180 ℃等；添加剂的熔点可以大于35 ℃、40 ℃、50 ℃等。
49.其中，如前文所述，在制作正极极片时，一般是先将添加剂溶解到正极浆料的溶剂中，待溶剂挥发后添加剂溶出呈固相，以能够占据活性层的空间，待被电解液溶解后在正极活性层中形成孔隙。基于此，需要添加剂沸点较高，至少应高于正极浆料所用溶剂的沸点，以在溶剂挥发时，添加剂不会一起挥发掉；进一步地，应高于正极极片的烘烤干燥温度，以在烘干过程中添加剂不会挥发掉；再者添加剂的熔点应高于室温，以在极片冷却到室温后呈固态，以防正极活性层中液相成分过多而影响活性层的机械稳定性，导致极片出现强度低的问题。因此，添加剂优选沸点大于150 ℃，且熔点大于30 ℃的有机化合物。
50.在一实施方式中，添加剂的热稳定性和溶剂稳定性应较好，以使添加剂在正极浆料中比较稳定，不会与浆料的溶剂或者其他添加剂发生化学反应；同时在极片的烘干过程中不会热分解。进一步地，添加剂溶于电解液后不对电池性能起到负面影响。
51.在一实施方式中，添加剂包括电解液所用溶剂和/或电解液所用添加剂。通过选用电解液所用溶剂和/或电解液所用添加剂作为活性层的添加剂，能够使添加剂溶解在电解液中时充当电解液添加剂，改善电池性能，或者充当电解液助溶剂补充电解液，减小电池因电解液消耗造成寿命降低的风险。
52.在一实施方式中，添加剂包括碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯中的一种或多种。
53.其中，碳酸乙烯酯（ethylene carbonate，ec）的沸点为248 ℃/760mmhg，243-244 ℃/740mmhg；熔点为35-38 ℃；》35℃时为透明无色液体，室温时为结晶固体。碳酸乙烯酯本身就是一种性能优良的有机溶剂，常被用作电解液溶剂；其能够溶解多种物质，也能够与多种溶剂互溶。1,3-丙烷磺酸内酯（1,3-propanesultone，1,3-ps）的沸点为180 ℃/30mmhg，熔点为30-33 ℃；微溶于水，易溶于有机溶剂。
54.进一步地，碳酸乙烯酯作为电解液的溶剂，在电解液中大量存在的成分；即使添加量多，其溶解进电解液后，对电池性能几乎没有影响。1,3-丙烷磺酸内酯也是常作为添加剂添加入电解液中，同样地，其溶解进电解液后，不会影响电池性能。
55.在一实施方式中，添加剂占活性层的重量比例为0.2%~1%。例如可以是0.2%、0.5%、0.8%、1.0%等。通过调控添加剂的添加量能够调控所得正极极片的孔隙率，进而能够改善离子迁移速率和电解液浸润效果。
56.在一实施方式中，活性层还包括导电剂，从而赋予电极导电性。正极导电材料可以包括任何导电材料，只要它不引起化学变化。正极导电材料的非限制性示例包括基于碳的材料(例如，天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维等)、基于金属的材料(例如，金属粉、金属纤维等，包括例如铜、镍、铝、银等)、导电聚合物(例如，聚亚苯基衍生物)和它们的混合物。可选地，导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、科琴黑以及乙炔黑中的一种或多种。
57.在一实施方式中，活性层还包括粘结剂，以提高活性层的粘附稳定性，降低掉粉情况发生的概率。粘结剂可以为丁苯橡胶（sbr）、水性丙烯酸树脂（water-based acrylic resin）、聚偏二氟乙烯（pvdf）、聚四氟乙烯（ptfe）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（eva）、聚丙烯酸（paa）、羧甲基纤维素（cmc）、聚乙烯醇（pva）及聚乙烯醇缩丁醛（pvb）中的一种或几种。可选地，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸酯、聚氨酯中的一种或几种。
58.在一实施方式中，活性层还包括其他可选助剂，其他可选助剂可以是增稠及分散剂（例如羧甲基纤维素钠cmc-na）、ptc热敏电阻材料。
59.以上实施例，正极极片在电池组装工序的注液过程和静置过程中，活性涂层中的固相添加剂会被注入的电解液溶解，即电解液会填充固相添加剂占据的位置，使得活性物质与电解液的接触面积大幅增加，改善电解液在对极片的浸润效果，尤其能够改善厚电极的电解液浸润效果；还能够有效地提高活性离子在电极材料中的迁移速率，降低极化内阻，提高极片的倍率性能。因此，通过这种设计，可以将正极极片的厚度做厚，在提高电池的能量密度的基础上，能够兼顾充电倍率；离子传输效率，浸润效果等。
60.在一实施方式中，正极极片的活性层的厚度为80-200 μm；可选为120-165 μm。例如可以是80 μm、85 μm、90 μm、100 μm、108 μm、116 μm、120 μm、125 μm、130 μm、135 μm、140 μm、145 μm、150 μm、155 μm、160 μm、165 μm、170 μm、180 μm、190 μm、200 μm等。或是上述任意两个数值组成的范围，例如，80-100 μm、90-108 μm、100-120 μm、120-130 μm、125-135 μm、130-150 μm、150-165 μm、170-200 μm等。
61.在一实施方式中，正极极片的总厚度可以是88-213 μm；可选为130-165 μm。其中，基层的为8-13 μm，活性层的厚度为80-200 μm。
62.该实施方式中，通过增加活性层的厚度，能够增加活性材料的含量，以提高电池的能够密度，同时添加剂在溶解到电解液中，增加了电解液的扩散路径，提高了极片的电解液浸润性，提高了极片孔隙率；有效地提高活性离子在电极材料中的迁移速率，降低极化内阻，提高极片的倍率性能。进一步地，溶解的添加剂在电解液中会起到补充电解液或充当电解液添加剂的作用，不会对电池带来负面影响。
63.本技术还提供一种电化学装置，电化学装置包括发生电化学反应的任何装置，它的具体实例包括所有种类的一次电池或二次电池。例如可以是锂电池、钠电池、钾电池等不同类型的二次电池。锂二次电池可包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。
64.请参照图4，图4为根据一个或多个实施例的电池的分解结构示意图。电池100包括箱体10和电池单体20，电池单体20容纳于箱体10内。其中，箱体10用于为电池单体20提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分11和第二部分12，第一部分11与第二部分12相互盖合，第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构，第一部分11可以为板状结构，第一部分11盖合于第二部分12的开口侧，以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间；第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然，第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
65.在电池100中，电池单体20可以是多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混
联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内；当然，电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体20之间的电连接。
66.其中，每个电池单体20可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
67.请参照图5，图5为根据一个或多个实施例的电池单体的分解结构示意图。电池单体20是指组成电池的最小单元。如图5，电池单体20包括有端盖21、壳体22、电极组件23以及其他的功能性部件。
68.端盖21是指盖合于壳体22的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地，端盖21的形状可以与壳体22的形状相适应以配合壳体22。可选地，端盖21可以由具有一定硬度和强度的材质（如铝合金）制成，这样，端盖21在受挤压碰撞时就不易发生形变，使电池单体20能够具备更高的结构强度，安全性能也可以有所提高。端盖21上可以设置有如电极端子21a等的功能性部件。电极端子21a可以用于与电极组件23电连接，以用于输出或输入电池单体20的电能。在一些实施例中，端盖21上还可以设置有用于在电池单体20的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构。端盖21的材质也可以是多种的，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本技术实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中，在端盖21的内侧还可以设置有绝缘件，绝缘件可以用于隔离壳体22内的电连接部件与端盖21，以降低短路的风险。示例性的，绝缘件可以是塑料、橡胶等。
69.壳体22是用于配合端盖21以形成电池单体20的内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件23、电解液以及其他部件。壳体22和端盖21可以是独立的部件，可以于壳体22上设置开口，通过在开口处使端盖21盖合开口以形成电池单体20的内部环境。不限地，也可以使端盖21和壳体22一体化，具体地，端盖21和壳体22可以在其他部件入壳前先形成一个共同的连接面，当需要封装壳体22的内部时，再使端盖21盖合壳体22。壳体22可以是多种形状和多种尺寸的，例如长方体形、圆柱体形、六棱柱形等。具体地，壳体22的形状可以根据电极组件23的具体形状和尺寸大小来确定。壳体22的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本技术实施例对此不作特殊限制。
70.电极组件23是电池单体20中发生电化学反应的部件。壳体22内可以包含一个或更多个电极组件23。电极组件23主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电极组件的主体部，正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳23a。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳23a连接电极端子以形成电流回路。
71.在一实施方式中，电极组件包括多孔正极极片，多孔正极极片可以是上述任一实施方式描述的正极极片浸润电解液后得到的。
72.在一些实施方式中，正极极片包括集流体和设置在集流体上的正极活性层。
73.正极活性层包括正极活性材料，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。但本技术并不限定于
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licoo2）、锂镍氧化物（如linio2）、锂锰氧化物（如limno2、limn2o4）、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物（如lini
1/3
co
1/3
mn
1/3
o2（也可以简称为ncm
333
）、lini
0.5
co
0.2
mn
0.3
o2（也可以简称为ncm
523
）、lini
0.5
co
0.25
mn
0.25
o2（也可以简称为ncm
211
）、lini
0.6
co
0.2
mn
0.2
o2（也可以简称为ncm
622
）、lini
0.8
co
0.1
mn
0.1
o2（也可以简称为ncm
811
）、锂镍钴铝氧化物（如lini
0.85
co
0.15
al
0.05
o2）及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂（如lifepo4（也可以简称为lfp））、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂（如limnpo4）、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。
74.在一些实施方式中，正极活性层中还含有有机化合物类添加剂、导电剂和粘结剂等。具体结构详见上述描述，在此不再赘述。
75.在一些实施方式中，负极极片包括集流体和设置在集流体上的负极活性层。
76.负极活性层包括负极活性材料，负极活性材料包括但不限于碳基负极材料、硅基负极材料、锡基负极材料、钛酸锂负极材料、金属锂负极材料等；具体包括但不限于石墨材料、硅碳材料、石墨-氧化亚硅材料、纳米硅材料、氧化亚硅材料和锡基材料；更具体的包括天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(简称为mcmb)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、li-sn合金、li-sn-o合金、sn、sno、sno2、尖晶石结构的锂化tio
2-li4ti5o
12
、li-al合金中的一种或几种。
77.在一些实施方式中，负极活性层还可以包括粘结剂、导电剂和其他可选助剂。作为示例，导电剂可以为超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、super p（sp）、石墨烯及碳纳米纤维中一种或几种。作为示例，粘结剂可以为丁苯橡胶（sbr）、水性丙烯酸树脂（water-based acrylic resin）、聚偏二氟乙烯（pvdf）、聚四氟乙烯（ptfe）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（eva）、聚丙烯酸（paa）、羧甲基纤维素（cmc）、聚乙烯醇（pva）及聚乙烯醇缩丁醛（pvb）中的一种或几种。作为示例，其他可选助剂可以是增稠及分散剂（例如羧甲基纤维素钠cmc-na）、ptc热敏电阻材料。
78.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。
79.在一实施方式中，电解液包括碳酸酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或多种。
80.碳酸酯通常为小分子的环状或链状碳酸酯；包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸酯中的一种或多种；还可以是γ-丁内酯、亚硫酸二甲酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯、氟代羧酸酯中的至少一种酯类溶剂。
81.醚类溶剂包括但不限于二甲醚、二乙醚、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、环氧乙烷、1,3-二氧戊环、氟代醚、dme（乙二醇二甲醚）、dee（乙二醇二乙醚）、degdme（二乙二醇二甲醚）、trgdme（三乙二醇二甲醚）、tegdme（四乙二醇二甲醚）、二丙基醚以及二丁醚中的一种或多种。
82.在其他实施方式中，电解液还可以包括胺类溶剂，砜类溶剂以及腈类溶剂中任意一种或几种组成的混合物。胺类溶剂包括n-甲基乙酰胺、n-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺中的至少一种。砜类溶剂包括二甲基亚砜，环丁砜，二苯基亚砜、氯化亚砜，二丙砜中的至少一种。腈类溶剂包括乙腈、丁二腈、己二腈、戊二腈中的至少一种。电解液优先耐高压电解液，其在高电压下的酸性减弱，能够利于活性离子的传输，明显降低电极表面副反应，提高电池稳定性。
83.在一些实施方式中，电解液还包括电解质盐，电解质盐可选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
84.在一些实施方式中，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。
85.在一些实施方式中，本技术的电化学装置的用途没有特别限定，其可用于现有技术中已知的任何电子装置。本技术实施例公开的电池可以用于使用电池作为电源的用电设备或者使用电池作为储能元件的各种储能系统。即提供一种用电设备，在一些实施例中，本技术的用电设备可用于，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携cd机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、轮船、航天器、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
86.用电设备可以根据其使用需求来选择电池单体、电池模块或电池包。
87.请参照图6，图6为根据一个或多个实施例的车辆的结构示意图。车辆1000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1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
88.在本技术一些实施例中，电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
89.以上实施方式中，本技术提供的电池，所用正极极片在电池组装工序的注液过程和静置过程中，活性涂层中的固相添加剂会被注入的电解液溶解，即电解液会填充固相添加剂占据的位置，使得活性物质与电解液的接触面积大幅增加，改善电解液在对极片的浸润效果，尤其能够改善厚电极的电解液浸润效果；还能够有效地提高活性离子在电极材料中的迁移速率，降低极化内阻，提高极片的倍率性能。因此，通过这种设计，可以将正极极片的厚度做厚，在提高电池的能量密度的基础上，能够兼顾充电倍率；离子传输效率，浸润效果等。
90.以下结合实施例进一步说明本技术的有益效果。
91.为了使本技术实施例所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚，以下将结合实施例和附图进行进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本技术保护的范围。
92.实施例11）正极浆料的制备将97 g的正极活性材料lini
0.8
co
0.1
mn
0.1
o2、1 g的导电剂、2 g的粘结剂混合，然后加入1 g添加剂ec，加入适量n-甲基吡咯烷酮搅拌，分散。
93.2）正极极片的制备制备的正极浆料搅拌结束后用n-甲基吡咯烷酮调节浆料粘度至35000-40000 mpa.s，然后通过涂布设备把正极浆料涂布在铝箔上，涂布完成后，真空烘干、冷压、分切、制备得到正极极片。
94.3）扣电组装正极极片冲片成直径为14 mm的圆形极片，组装扣电，静置24h，待用。
95.实施例2-6与实施例1的区别在于添加剂的种类和添加量不同，具体详见表1。
96.对比例1与实施例1的区别在于没有添加额外添加剂，具体详见表1。
97.极片及电池性能测试（1）极片孔隙率的测试本测试参照标准gb/t 24586—2009，进行测试。具体过程为，用镊子选用＞20片外观良好，边缘无掉粉的圆片装入样品杯。记录片数，计算表观体积，再将装有样品的样品杯置于真密度测试仪，密闭测试系统，按程序通入氦气，通过检测样品室和膨胀室中的气体的压力，再根据玻尔定律（pv=nrt）来计算真实体积，从而得到待测样品的孔隙率。其中，极片样品输出的孔隙率结果不扣除基材。
98.（2）极片吸液速率的测试吸液速率是定性表征电解液对极片浸润性最直接的参数，也是最能反应孔隙率变化的基本参数。本测试方法基于毛细作用原理，具体过程为，用毛细管吸取一定高度的电解液，将毛细管与干燥的极片接触，测量电解液液面开始下降到电解液完全被极片吸收的时间，然后依据下述公式计算：吸液速率=(毛细管底面积*电解液高度*电解液密度)/时间。
99.（3）容量发挥率的测试容量发挥率，本技术定义为当前放电倍率的放电容量与0.04 c放电倍率的放电容量的比值。具体的，以1c放电倍率为例，容量发挥率即为1c放电容量与0.04c放电容量的比值，其他倍率的容量发挥率计算方式与此一致。
100.（4）容量发挥测试将电池在25℃条件下静置30 min，0.04 c恒流充电至4.2 v；25℃条件下静置1小时，0.04 c恒流放电至3 v；
25℃条件下静置1小时，0.04 c恒流充电至4.2 v；25℃条件下静置1小时，1 c恒流放电至3 v；25℃条件下静置1小时，0.04 c恒流充电至4.2 v；25℃条件下静置1小时，3 c恒流放电至3 v；25℃条件下静置1小时，0.04 c恒流充电至4.2 v；25℃条件下静置1小时，5 c放电至3 v；25℃条件下静置1小时。
101.表1各实施例条件参数和测试参数表从上表可以看出：使用本技术制备的多孔厚正极极片的实施例1-6与对比例1相比，通过孔隙率比较发现，实施例的极片孔隙率均优于对比例，这是因为所用添加剂会在电池注液后溶于电解液中，此原位造孔的方法可依据不同造孔剂比例，对极片孔隙率起到不同程度的提升作用（可提升极片孔隙率4%-43.9%不等）。此外，由于极片中所含的添加剂本身易溶于电解液，这使得极片的吸液速率也有明显的提升，这也说明极片与电解液的浸润性也得到一定程度的改善。所制得的锂离子电池具有较好倍率性能和较平衡的能量密度优势。
102.以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种正极极片，其特征在于，包括：基层；活性层，位于所述基层上，所述活性层包括正极活性材料和有机化合物类添加剂，所述有机化合物类添加剂能够溶解于电解液中。2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述有机化合物类添加剂的沸点大于150 ℃，且所述有机化合物类添加剂的熔点大于30 ℃。3.根据权利要求1或2所述的正极极片，其特征在于，所述有机化合物类添加剂能够溶解于极性有机溶剂中。4.根据权利要求3所述的正极极片，其特征在于，所述极性有机溶剂包括n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二乙基甲酰胺、二甲亚砜、吡啶和四氢呋喃中的一种或几种。5.根据权利要求1-2、4任一项所述的正极极片，其特征在于，所述有机化合物类添加剂包括电解液所用溶剂和/或电解液所用添加剂。6.根据权利要求5所述的正极极片，其特征在于，所述有机化合物类添加剂包括碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯中的一种或多种。7.根据权利要求1-2、4、6任一项所述的正极极片，其特征在于，所述电解液包括碳酸酯类溶剂、醚类溶剂中的一种或多种。8.根据权利要求1-2、4、6任一项所述的正极极片，其特征在于，所述活性层的厚度为80-200 μm。9.根据权利要求8所述的正极极片，其特征在于，所述活性层的厚度为120-165 μm。10.根据权利要求1-2、4、6任一项所述的正极极片，其特征在于，所述有机化合物类添加剂占所述活性层的重量比例为0.2%~1%。11.根据权利要求1-2、4、6任一项所述的正极极片，其特征在于，所述活性层还包括导电剂和粘结剂；所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、科琴黑以及乙炔黑中的一种或多种；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸酯、聚氨酯中的一种或几种。12.一种正极极片的制备方法，其特征在于，包括：将正极活性材料和有机化合物类添加剂与溶剂混合得到正极浆料；将正极浆料涂覆在基层上，干燥后得到正极极片；其中，所述正极极片的有机化合物类添加剂能够溶解于电解液中。13.根据权利要求12所述的正极极片的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料与所述有机化合物类添加剂的质量比为97:1~97:5。14.一种电池，其特征在于，包括多孔正极极片，所述多孔正极极片是权利要求1-11任一项所述的正极极片浸润电解液后得到的；或是利用权利要求12或13所述的正极极片的制备方法所制备的正极极片浸润电解液后得到的。15.根据权利要求14所述的电池，其特征在于，所述多孔正极极片的孔隙率为20%~35%。16.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求14或15所述的电池。

技术总结
本申请公开了一种正极极片、正极极片的制备方法、电池和用电设备。正极极片包括基层和活性层；活性层位于基层上，活性层包括正极活性材料和有机化合物类添加剂，有机化合物类添加剂能够溶解于电解液中。通过上述方式，本申请能够在提高电池的能量密度的基础上，兼顾充电倍率；离子传输效率，浸润效果等。浸润效果等。浸润效果等。


技术研发人员：吴凯 黄滔 谢岚 吴小辉 林真 李伟
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/8/28