电池单体、正极极片、负极极片、隔离膜、电池及用电设备制造技术

本申请涉及二次电池技术领域，尤其涉及电池单体、正极极片、负极极片、隔离膜、电池及用电设备，电池单体内设置分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐包括铯离子和/或铷离子。分子筛可以吸附电池单体中的水，减少水与电解液反应生成氟化氢等气体的量，铯离子和/或铷离子可以在负极活性材料表面形成静电保护层，减少或抑制枝晶的形成，提高电池单体的循环性能。提高电池单体的循环性能。提高电池单体的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
电池单体、正极极片、负极极片、隔离膜、电池及用电设备


[0001]本申请涉及二次电池
，尤其涉及电池单体、正极极片、负极极片、隔离膜、电池及用电设备。

技术介绍

[0002]近年来，动力电池取得了极大的发展，动力电池可广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动车、电动工具、军事装备和航空航天等多个领域。一般来说，动力电池中包含电解液，对于非水电解液中存在过多水分时，电解液容易产生副反应，造成电池单体存储衰减较快，影响电池单体的电化学性能。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请主要解决的技术问题是如何减少水对电池单体性能的影响，提高电池单体的电化学性能，从而提供一种电池单体、正极极片、负极极片、隔离膜、电池及用电设备，减少电池单体中水对电解液的影响，提高电池单体的循环性能。
[0004]本申请的第一方面提供了一种电池单体包括分子筛，分子筛包括硅铝酸盐，硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子。
[0005]本申请实施例的技术方案中，电池单体中包括分子筛，分子筛可以吸附电池单体中的水，减少水与电解液反应生成氟化氢等气体的量，减少氟化氢等气体对电池单体中的固体电解质界面（SEI膜）的破坏，减少活性锂或活性钠离等活性离子的损耗；本申请实施方式的技术方案中的电池单体中的分子筛，一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，电池单体在循环过程中，铯离子和/或铷离子的离子半径大于锂离子、钠离子等活性离子的离子半径，使得铯离子和/或铷离子不易嵌入正极活性材料中，即硅铝酸盐中的阳离子不易占据正极活性材料中的空位，便于活性离子嵌入正极活性材料，同时利于活性离子从正极活性材料中脱嵌，减少分子筛对电池单体的循环过程的负面影响。本申请实施例的方案中，分子筛的一价阳离子包括铯离子和/或铷离子，在电池单体的循环过程中，铯离子和/或铷离子可以在负极活性材料表面形成静电保护层，减少活性离子在负极活性材料表面还原沉积，减少或抑制锂枝晶或钠枝晶等枝晶的形成，从而可以提高电池单体的循环性能，提高电池单体的寿命。
[0006]在任意实施方式中，电池单体中的水包括原本吸附在材料中的水份，随着电池单体的循环会释放出来的水，电池单体中的水也可以包括其它方式存在或生成的水。
[0007]在任意实施方式中，硅铝酸盐包括，其中，M
’
为一价阳离子，M为二价阳离子；0≤m＜1，x＞0，y≥0。本申请实施方式的技术方案中，提供硅铝酸盐的化学式，分子筛易于人工合成。本申请实施例方式的技术方案中，通过控制x的数值以控制SiO2和Al2O3的分子比不同，以得到不同孔径的分子筛。通过控制y的大小，可以控制硅铝酸盐的结晶水的含量。本申请实施方式中的电池单体后期在化成或循环过程，硅铝酸盐的组成元素的原子个数比中Si元素原子个数比可以大于1、或小于1且大于0，Al元
素原子个数比可以大于2、或小于2且大于0。
[0008]在任意实施方式中，一价阳离子还包括钾离子和/或钠离子，二价阳离子包括钙离子和/或钡离子。本申请实施方式的技术方案中，一价阳离子还可以包括钾离子和/或钠离子，通过提供一价阳离子和二价阳离子所包含的具体离子，使得分子筛的吸附能力较强，选择性较强，耐高温性较好。
[0009]在任意实施方式中，分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的孔径，使得本申请实施方式中的分子筛可以吸附水，不吸收电解液的溶剂。
[0010]在任意实施方式中，分子筛的体积平均粒径Dv50在100 nm
‑
2 μm范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的体积平均粒径Dv50，使得分子筛用于电池单体时，对电池单体的制作工艺影响较小或无影响。
[0011]在任意实施方式中，分子筛的体积平均粒径Dv50在200 nm
‑
1.2 μm范围内。本申请实施方式的技术方案中，分子筛的体积平均粒径Dv50在该范围内，使得分子筛用于电池单体时，对电池单体的制作工艺影响较小或无影响。
[0012]在任意实施方式中，分子筛的比表面积在300 m2/g
‑
1200 m2/g范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的比表面积，使得分子筛的比表面积较大，有利于吸收电池单体内部的水份。
[0013]在任意实施方式中，分子筛的比表面积在500 m2/g
‑
1000 m2/g范围内。本申请实施方式的技术方案中，通过控制分子筛的比表面积在该范围，使得分子筛的比表面积较大，有利于吸收电池单体内部的水份。
[0014]在任意实施方式中，电池单体还包括负极极片和正极极片，负极极片包括负极膜层；正极极片包括正极膜层；其中，分子筛分散于负极膜层和/或正极膜层中。本申请实施方式的技术方案中，通过将分子筛分散在负极膜层和/或正极膜层中，有利于分子筛直接吸附负极极片和/或正极极片在循环过程中所产生的水，减少或避免循环过程所产生的水份到达电解液。
[0015]在任意实施方式中，分子筛分散于负极膜层。本申请实施方式的技术方案中，分子筛分散在负极膜层中，可以直接吸收负极极片在循环过程中所产生的水，减少靠近于负极极片的电解液与水反应所形成的HF对负极膜层的影响。分子筛中的铯离子和/或铷离子到达负极活性材料表面的路径减小，更有利于铯离子和/或铷离子在负极极片的负极活性材料表面形成静电保护层，有效减少或抑制在负极极片上生成枝晶，减少活性离子损耗，提高电池单体的循环性能。
[0016]在任意实施方式中，分散于负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比为(0.1
‑
5):100。通过控制负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比，使得分子筛不影响负极膜层的制作，或对负极膜层的制作影响较小；对负极膜层的导电性影响较小。同时可以较好的吸收电池单体循环过程中负极膜层所产生的水，以及电池单体内部中的水。
[0017]在任意实施方式中，分散于负极膜层中的分子筛与负极膜层的质量比在(0.5
‑
2):100范围内。对负极膜层的制作影响小，对负极膜层的制作影响小，有利于提高电池单体的循环性能。
[0018]在任意实施方式中，分散于正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比为(0.1
‑
5):
100。通过控制正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比，使得分子筛不影响正极膜层的制作，或对正极膜层的制作影响较小；对正极膜层的导电性影响较小。同时可以较好的吸收电池单体循环过程中正极膜层所产生的水，以及电池单体内部中的水。
[0019]在任意实施方式中，分散于正极膜层中的分子筛与正极膜层的质量比在(0.5
‑
2):100范围内。对正极膜层的制作影响小，对正极膜层的制作影响小，有利于提高电池单体的循环性能。
[0020]在任意实施方式中，电池单体还包括隔离膜，隔离膜包括涂层，分子筛分散于涂层中。本申请实施方式的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池单体，其特征在于，包括分子筛，所述分子筛包括硅铝酸盐，所述硅铝酸盐的阳离子包括一价阳离子，所述一价阳离子包括铯离子和/或铷离子；所述分子筛的孔径大于等于2.4埃，且小于等于4埃。2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述硅铝酸盐包括，其中，M
’
为一价阳离子，M为二价阳离子；0≤m＜1，x＞0，y≥0。3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述一价阳离子还包括钾离子和/或钠离子，所述二价阳离子包括钙离子和/或钡离子。4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述分子筛的体积平均粒径Dv50在100 nm
‑
2 μm范围内。5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述分子筛的比表面积在300 m2/g
‑
1200 m2/g范围内。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的电池单体，其特征在于，电池单体还包括：负极极片，所述负极极片包括负极膜层；正极极片，所述正极极片包括正极膜层；其中，所述分子筛分散于所述负极膜层和/或所述正极膜层中。7.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，分散于所述负极膜层中的所述分子筛与所述负极膜层的质量比为(0.1
‑
5):100；和/或所述正极膜层中的分子筛与所述正极膜层的质量比为(0.1
‑
5):100。8.根据权利要求1
‑
5任一项所述的电池单体，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凯，林江辉，孟阵，赵延杰，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：