电池单体、电池和用电装置

摘要

本申请公开了一种电池单体、电池和用电装置，电池单体包括电极组件和外包装，电极组件包括正极极片，正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体至少一个表面上的正极膜层，正极膜层包括正极活性材料，正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物；电池单体的长度记为a，电池单体的宽度记为b，a大于等于180mm，且a/b为2.0‑10.5。本申请能使电池兼顾高能量密度和长循环寿命。

权利要求

1.一种电池单体，其特征在于，

所述电池单体包括电极组件和外包装；

所述电极组件包括正极极片和负极极片；

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上的正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物；

所述负极极片包括负极集流体以及设置于所述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，所述负极膜层具有远离所述负极集流体的第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述负极膜层的厚度记为H，从所述负极膜层的第一表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第一区域，从所述负极膜层的第二表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第二区域，所述第一区域包括第一负极活性材料，所述第二区域包括第二负极活性材料，所述第一负极活性材料包括第一碳材料，所述第二负极活性材料包括第二碳材料，且所述第一碳材料的体积分布粒径Dv50小于所述第二碳材料的体积分布粒径Dv50；

所述电池单体具有长度方向、宽度方向和厚度方向，所述电池单体的厚度方向为所述正极极片的厚度方向；

所述电池单体的长度记为a，所述电池单体的宽度记为b，a大于等于180mm，且a/b为

2.0‑10.5。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，a/b为3.1‑10.5。

3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，a为190mm‑1200mm。

4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，a为350mm‑1200mm。

5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，a为350mm‑800mm。

6.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，a为250mm‑800mm；和/或，

a/b为3.1‑8.0。

7.根据权利要求1‑6任一项所述的电池单体，其特征在于，b小于等于125mm。

8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，b为60mm‑100mm。

9.根据权利要求1‑6任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体的厚度记为c，c小于等于70mm。

10.根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，c为10mm‑60mm。

11.根据权利要求1‑6任一项所述的电池单体，其特征在于，所述外包装为软包材质或者硬壳材质；和/或，所述电极组件为叠片结构或卷绕结构。

12.根据权利要求11所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件为叠片结构。

13.根据权利要求1‑6任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件包括主体部和从所述主体部延伸出的极耳部，所述极耳部弯折后在所述主体部延伸方向上的尺寸小于等于20mm；和/或，所述极耳部包括正极极耳部和负极极耳部，所述正极极耳部和所述负极极耳部由所述电极组件的主体部的相对的两端延伸出。

14.根据权利要求13所述的电池单体，其特征在于，所述极耳部弯折后在所述主体部延伸方向上的尺寸小于等于15mm。

15.根据权利要求1‑6任一项所述的电池单体，其特征在于，所述正极活性材料同时包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物和多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物。

16.根据权利要求15所述的电池单体，其特征在于，在所述正极活性材料中，所述单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比记为S1，所述多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比记为S2，S1＞S2。

17.根据权利要求16所述的电池单体，其特征在于，S1为70%‑100%。

18.根据权利要求17所述的电池单体，其特征在于，S1为80%‑99%。

19.根据权利要求1‑6任一项所述的电池单体，其特征在于，所述正极活性材料的体积分布粒径Dv50小于等于8μm；和/或，所述正极活性材料的体积分布粒径Dv90小于等于18μm。

20.根据权利要求19所述的电池单体，其特征在于，所述正极活性材料的体积分布粒径Dv50为2μm‑5.5μm；和/或，所述正极活性材料的体积分布粒径Dv90为3μm‑12μm。

21.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第一碳材料的比表面积小于所述第二碳材料的比表面积；和/或，所述第一碳材料的石墨化度小于所述第二碳材料的石墨化度。

22.根据权利要求1或21所述的电池单体，其特征在于，所述第一碳材料包括人造石墨；和/或，

所述第二碳材料包括天然石墨。

23.根据权利要求22所述的电池单体，其特征在于，所述第一负极活性材料和/或所述第二负极活性材料还包括硅基材料。

24.根据权利要求23所述的电池单体，其特征在于，所述第一负极活性材料和所述第二负极活性材料均包括硅基材料。

25.一种电池，其特征在于，包括权利要求1‑24任一项所述的电池单体。

26.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求25所述的电池。

说明书

电池单体、电池和用电装置

技术领域

[0001] 本申请涉及一种电池单体、电池和用电装置。

背景技术

[0002] 近年来，电池被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、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。随着电池的应用范围越来越广泛，人们对电池的使用需求也日益增多。然而，如何使电池在具有较高能量密度的前提下，兼顾其它电化学性能，仍是当前电池开发的难点。

发明内容

[0003] 本申请提供一种电池单体、电池和用电装置，其能使电池兼顾高能量密度和长循环寿命。

[0004] 本申请第一方面提供一种电池单体，所述电池单体包括电极组件和外包装。

[0005] 所述电极组件包括正极极片，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上的正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物。

[0006] 所述电池单体具有长度方向、宽度方向和厚度方向，所述电池单体的厚度方向为所述正极极片的厚度方向。

[0007] 所述电池单体的长度记为a，所述电池单体的宽度记为b，a大于等于180mm，且a/b为2.0‑10.5。

[0008] 通过使正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物，并且使采用其的电池单体的长度a大于等于180mm，且电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b为2.0‑10.5，可以使电池兼顾高能量密度和长循环寿命。

[0009] 在任意实施例中，a为190mm‑1200mm，可选为250mm‑800mm。电池单体的长度a在所给范围内时，可以在保证极耳部正常焊接的前提下，使电极片具有较高的有效尺寸，由此可以提高电池单体的群裕度，还可以提高正极活性材料和负极活性材料在整个电池单体中的质量占比，进而还可以使电池具有高能量密度。电池单体的长度a在所给范围内时，还可以进一步改善电极组件的包括中央区域在内的整体区域的电解液浸润性，使电解液易于浸润和回流至整个电极片中，由此有利于锂离子的传输，进而还可以使电池具有长循环寿命。

[0010] 在任意实施例中，a/b为2.5‑8.0。电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b在所给范围内时，可以进一步提升电池的循环性能，还可以使电池具有高能量密度。

[0011] 在任意实施例中，b小于等于125mm，可选为60mm‑100mm。电池单体的宽度b在所给范围内时，可以进一步提升电池的循环性能，还有利于电池具有高能量密度。

[0012] 在任意实施例中，所述电池单体的厚度记为c，c小于等于70mm，可选为10mm‑60mm。

[0013] 在任意实施例中，所述外包装为软包材质或者硬壳材质。

[0014] 在任意实施例中，所述电极组件为叠片结构或卷绕结构，可选为叠片结构。电极组件为叠片结构时，电池单体可以具有更高的群裕度，由此可以进一步提升电池的能量密度。

[0015] 在任意实施例中，所述电极组件包括主体部和从所述主体部延伸出的极耳部，所述极耳部弯折后在所述主体部延伸方向上的尺寸小于等于20mm，可选为小于等于15mm。由此可以使电极片具有较高的有效尺寸，从而可以提高电池单体的群裕度，还可以提高正极活性材料和负极活性材料在整个电池单体中的质量占比，进而还可以使电池具有高能量密度。

[0016] 在任意实施例中，所述极耳部包括正极极耳部和负极极耳部，所述正极极耳部和所述负极极耳部由所述电极组件的主体部的相对的两端延伸出。由此可以使正极极耳部和负极极耳部更宽，从而有利于提升极片的电子电导性。

[0017] 在任意实施例中，所述正极活性材料同时包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物和多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物；可选地，在所述正极活性材料中，所述单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比记为S1，所述多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比记为S2，S1＞S2。

[0018] 在任意实施例中，在所述正极活性材料中，所述单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比记为S1，S1大于等于70%，可选为80%‑99%。

[0019] 通过使正极活性材料主要包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物，可以使电池兼顾高能量密度、长循环寿命和良好的功率性能。

[0020] 在任意实施例中，所述正极活性材料的体积分布粒径Dv50小于等于8μm，可选为2μm‑5.5μm。

[0021] 在任意实施例中，所述正极活性材料的体积分布粒径Dv90小于等于18μm，可选为3μm‑12μm。

[0022] 通过调节正极活性材料的体积分布粒径Dv50和/或Dv90在上述范围内，可以减少电池副反应，降低电池容量衰减速率，使电池具有长循环寿命，还可以使电池具有良好的功率性能。

[0023] 在任意实施例中，所述电极组件包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体以及设置于所述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，所述负极活性材料包括碳材料；可选地，所述碳材料包括人造石墨和天然石墨中的一种或多种。

[0024] 在任意实施例中，所述电极组件包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体以及设置于所述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，所述负极活性材料包括硅基材料。

[0025] 可选地，所述硅基材料包括硅元素以及碱金属元素和碱土金属元素中的一种或多种。

[0026] 可选地，所述硅基材料在所述负极活性材料中的质量占比大于等于5%，更可选为8%‑20%。

[0027] 在任意实施例中，所述负极活性材料的体积分布粒径Dv10为4μm‑8μm，可选为4.5μm‑6.5μm。

[0028] 在任意实施例中，所述负极活性材料的体积分布粒径Dv50为6μm‑15μm，可选为8μm‑13μm。

[0029] 在任意实施例中，所述负极活性材料的体积分布粒径Dv90为15μm‑30μm，可选为18μm‑25μm。

[0030] 在任意实施例中，所述电极组件包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体以及设置于所述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，所述负极膜层具有远离所述负极集流体的第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述负极膜层的厚度记为H，从所述负极膜层的第一表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第一区域，从所述负极膜层的第二表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第二区域，所述第一区域包括第一负极活性材料，所述第二区域包括第二负极活性材料，所述第一负极活性材料包括第一碳材料，所述第二负极活性材料包括第二碳材料，且所述第一碳材料的体积分布粒径Dv50小于所述第二碳材料的体积分布粒径Dv50。

[0031] 通过对负极集流体单侧的负极膜层的结构进行调整，并进行差异化涂布，可以使电池具有良好的功率性能。第一碳材料与电解液直接接触，通过使第一碳材料的体积分布粒径Dv50小于第二碳材料的体积分布粒径Dv50，可以使负极膜层的第一区域具有较多的离子嵌入通道，从而有利于离子快速迁移到第二碳材料，由此可以使电池在具有高能量密度和长循环寿命的前提下，兼顾良好的功率性能。

[0032] 在任意实施例中，所述第一碳材料的比表面积小于所述第二碳材料的比表面积。第一碳材料与电解液直接接触，通过使第一碳材料的比表面积小于第二碳材料的比表面积，有利于减少电池副反应，由此有利于电池具有更好的循环性能。

[0033] 在任意实施例中，所述第一碳材料的石墨化度小于所述第二碳材料的石墨化度。第一碳材料的石墨化度较小，由此其层间距较大，有利于离子的快速脱嵌。因此，通过调节第一碳材料的石墨化度小于第二碳材料的石墨化度，有利于提升电池的功率性能。

[0034] 在任意实施例中，所述第一碳材料包括人造石墨。

[0035] 在任意实施例中，所述第二碳材料包括天然石墨。

[0036] 在任意实施例中，所述第一负极活性材料和/或所述第二负极活性材料还包括硅基材料。可选地，所述第一负极活性材料和所述第二负极活性材料还均包括硅基材料。

[0037] 本申请第二方面提供一种电池，其包括本申请第一方面的电池单体。

[0038] 本申请第三方面提供一种用电装置，其包括本申请第二方面的电池。

[0039] 本申请的用电装置包括本申请提供的电池，因而至少具有与所述电池相同的优势。

附图说明

[0040] 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方式，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。

[0041] 图1是本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图。

[0042] 图2是图1所示的电池单体的电极组件的结构示意图。

[0043] 图3是图1所示的电池单体的外包装的分解示意图。

[0044] 图4是本申请另一些实施例提供的电池单体的结构示意图。

[0045] 图5是图4所示的电池单体的电极组件的结构示意图。

[0046] 图6是图4所示的电池单体的外包装的分解示意图。

[0047] 图7是本申请又一些实施例提供的电池单体的结构示意图。

[0048] 图8是图7所示的电池单体的电极组件的一结构示意图。

[0049] 图9是图7所示的电池单体的电极组件的另一结构示意图。

[0050] 图10是图7所示的电池单体的外包装的分解示意图。

[0051] 图11是本申请一些实施例提供的负极极片的结构示意图。

[0052] 图12是本申请另一些实施例提供的负极极片的结构示意图。

[0053] 图13是本申请又一些实施例提供的负极极片的结构示意图。

[0054] 图14是本申请一些实施例提供的用电装置的示意图。

[0055] 在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。附图标记说明如下：5、电池单体；51、壳体；52、电极组件；521、主体部；522、极耳部；53、端盖组件，531、电极端子；10、负极极片；101、负极集流体；102、负极膜层；1021、第一区域；1022、第二区域；1023、中间区域；102a、第一表面；102b、第二表面；X、长度方向；Y、宽度方向；Z、厚度方向。

具体实施方式

[0056] 以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的电池单体、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，有省略对已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。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。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。

[0057] 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别范围的边界。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。

[0058] 如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案，并且这样的技术方案应被认为包含在本申请的公开内容中。

[0059] 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，并且这样的技术方案应被认为包含在本申请的公开内容中。

[0060] 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，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）。例如，所述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。

[0061] 如果没有特别的说明，在本申请中，术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

[0062] 在本申请中，术语“多个”、“多种”是指两个或两种以上。

[0063] 在本申请实施例的描述中，如果没有特别的说明，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0064] 除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。

[0065] 除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测试方法进行测定，例如，可以按照本申请的实施例中给出的测试方法进行测定。除非另有说明，各参数的测试温度均为25℃。

[0066] 材料（例如正极活性材料、负极活性材料等）的Dv10、Dv50、Dv90均为本领域公知的含义，可以用本领域已知的仪器及方法进行测定。例如可参照GB/T 19077‑2016采用激光粒度分析仪（如Malvern Mastersizer 3000）方便地测定。Dv90的物理定义是材料累计体积分布百分数达到90%时所对应的粒径；Dv50的物理定义是材料累计体积分布百分数达到50%时所对应的粒径；Dv10的物理定义是材料累计体积分布百分数达到10%时所对应的粒径。

[0067] 材料（例如正极活性材料、负极活性材料等）的比表面积为本领域公知的含义，可以用本领域已知的仪器及方法进行测定。例如可参照GB/T 19587‑2017，采用氮气吸附比表面积分析测试方法测试，并用BET (Brunauer Emmett Teller) 法计算得出。测试仪器可以采用美国Micromeritics 公司的Tri‑Star 3020型比表面积孔径分析测试仪。

[0068] 正极活性材料中单晶（或多晶）形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比为本领域公知的含义，可以用本领域已知的仪器及方法进行测定。例如，可将正极活性材料铺设并粘于导电胶上，制成长×宽为6cm×1.1cm的待测样品；使用扫描电镜&能谱仪（如ZEISS Sigma300）对颗粒形貌进行测试。测试可参考JY/T010‑1996。为了确保测试结果的准确性，可在待测样品中随机选取20个不同区域进行扫描测试，并在一定放大倍率（例如1000倍以上）下，统计各区域中单晶（或多晶）形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量与总颗粒数量的比值，即为该区域中单晶（或多晶）形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比；取20个测试区域的测试结果的平均值作为正极活性材料中单晶（或多晶）形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比。

[0069] 在本申请中，术语“单晶”还包括准单晶（又称类单晶），准单晶（类单晶）通常是指由少量一次颗粒（例如不超过10个）团聚而成的颗粒。多晶是指多个一次颗粒团聚而成的二次颗粒。

[0070] 需要说明的是，本申请实施例针对正极（或负极）活性材料的各种参数测试，均可以从经冷压后的正极（或负极）膜层中取样。作为从经冷压后的负极膜层中取负极活性材料的示例，可以将冷压后的负极极片置于去离子水中，负极活性材料自然脱落。将负极活性材料进行抽滤，烘干，再将烘干的负极活性材料在400℃下烧结2h，去除粘结剂和导电剂，即得到负极活性材料。

[0071] 本申请的实施例中所提到的电池可以为包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池单体、电池模块或电池包等。电池单体是组成电池的最小单元，其独自能够实现充放电的功能。电池单体有多个时，多个电池单体通过汇流部件串联、并联或混联。在一些实施例中，电池可以为电池模块；电池单体有多个时，多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。在一些实施例中，电池可以为电池包，电池包包括箱体和电池单体，电池单体或电池模块容纳于箱体中。在一些实施例中，箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如，箱体的部分可以成为车辆的底板的至少一部分，或者，箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。

[0072] 在一些实施例中，电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。

[0073] 本申请实施例提到的电池单体可以包括锂离子电池单体。

[0074] 本申请实施例提供的电池单体包括电极组件和外包装。

[0075] 电池单体具有长度方向X、宽度方向Y和厚度方向Z。

[0076] 电池单体的厚度方向Z为正极极片的厚度方向。

[0077] 电极组件可以为叠片结构或卷绕结构。当电极组件为叠片结构时，电池单体包括多个正极极片，电池单体的厚度方向Z为正极极片的厚度方向，也即多个正极极片的层叠方向。当电极组件为卷绕结构时，电极组件包括平直区和弯折区，正极极片包括位于平直区中的多个平直段和位于弯折区中的多个弯折段，电池单体的厚度方向Z是指位于平直区的平直段正极极片的厚度方向，也即多个平直段正极极片的层叠方向。

[0078] 电极组件包括正极极片，正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体至少一个表面上的正极膜层，正极膜层包括正极活性材料，正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物。

[0079] 电池单体的长度记为a，电池单体的宽度记为b，a大于等于180mm，且a/b为2.0‑10.5。

[0080] 本申请实施例提供的电池单体的正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物，单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的比表面积通常较小、界面稳定性和热稳定性较好，由此可以减少电池副反应；还可以在长期充放电过程中保持良好的颗粒完整性，由此可以降低电池容量衰减速率。因此，正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物时，可以使电池具有长循环寿命。但是，单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的压实密度较小，由此会导致电池的能量密度较低，难以满足长循环寿命和高能量密度电池的使用需求。

[0081] 通过增加电池单体的长度a可以提升电池的能量密度。但是，电池单体的长度a增加后，电极组件的电解液浸润性，特别是循环后期的电解液浸润性变差，由此会影响电池的循环性能。

[0082] 通过使电池单体的长度a大于等于180mm，且电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b为2.0‑10.5，可以使电池兼顾高能量密度和长循环寿命。

[0083] 当正极活性材料为多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物时，电池长期充放电过程中，多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物由于各向异性晶格收缩引起的结构不稳定性会沿颗粒边界产生局部应力集中，并发展成微裂纹，使电解液容易渗入并侵蚀多晶颗粒（二次颗粒）内部，进而会产生较多的电池副反应，并难以满足长循环寿命电池的使用需求。

[0084] 当正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物，但电池单体的长度a小于180mm，由于单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的压实密度较小，电池单体的长度a过小时，电池单体的尺寸设计不足以弥补单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物对电池能量密度的降低，由此难以满足高能量密度电池的使用需求。

[0085] 当正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物时，如果电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b小于2，此时电池单体的长度a太小和/或电池单体的宽度b太大。当电池单体的长度a太小时，电池单体的尺寸设计不足以弥补单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物对电池能量密度的降低，由此难以满足高能量密度电池的使用需求。当电池单体的宽度b太大时，会影响电解液的浸润，特别是对于负极极片而言，析锂概率还会增加。由此，当电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b小于2时，也难以满足长循环寿命和高能量密度电池的使用需求。当正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物时，如果电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b大于10.5，此时电池单体的长度a太大，电解液受自身重力的影响较大，电极组件的电解液浸润性差，由此会降低电池的循环性能，从而也难以满足长循环寿命和高能量密度电池的使用需求。

[0086] 电池单体的长度a大于等于180mm，例如，可以为180mm、190mm、220mm、250mm、300mm、350mm、420mm、530mm、600mm、700mm、800mm、900mm、1000mm、1100mm、1200mm、或上述任意数值组成的范围。

[0087] 在一些实施例中，电池单体的长度a可以大于等于190mm，可选为190mm‑1200mm，190mm‑1000mm，190mm‑800mm，190mm‑600mm，190mm‑420mm，220mm‑1200mm，220mm‑1000mm，
220mm‑800mm，220mm‑600mm，220mm‑420mm，250mm‑1200mm，250mm‑1000mm，250mm‑800mm，
250mm‑600mm，250mm‑420mm。

[0088] 电池单体的长度a在所给范围内时，可以在保证极耳部正常焊接的前提下，使电极片具有较高的有效尺寸，由此可以提高电池单体的群裕度，还可以提高正极活性材料和负极活性材料在整个电池单体中的质量占比，进而还可以使电池具有高能量密度。电池单体的长度a在所给范围内时，还可以进一步改善电极组件的包括中央区域在内的整体区域的电解液浸润性，使电解液易于浸润和回流至整个电极片中，由此有利于锂离子的传输，进而还可以使电池具有长循环寿命。

[0089] 电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b大于等于2.0，例如，可以为2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、3.0、3.1、3.3、3.5、4.0、4.2、4.4、5.0、5.6、6.0、7.0、8.0、8.3、9.0、
10.0、10.5、12.0、15.0、或上述任意数值组成的范围。

[0090] 在一些实施例中，电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b可以为2.0‑12.0，2.5‑12.0，2.8‑12.0，3.1‑12.0，3.3‑12.0，2.0‑10.5，2.5‑10.5，2.8‑10.5，3.0‑10.5，
3.1‑10.5，3.3‑10.5，2.0‑8.0，2.5‑8.0，2.8‑8.0，3.0‑8.0，3.1‑8.0，3.3‑8.0，2.0‑5.6，
2.5‑5.6，2.8‑5.6，3.0‑5.6，3.1‑5.6，3.3‑5.6，2.0‑4.4，2.5‑4.4，2.8‑4.4，3.0‑4.4，3.1‑
4.4，3.3‑4.4。

[0091] 电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b在所给范围内时，可以降低电解液受自身重力的影响，由此有利于电解液浸润电极组件；并且，还可以使电极片在横向和纵向两个方向上的膨胀和收缩更均衡，从而有利于稳定电极片的界面。因此，电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b在所给范围内时，可以进一步提升电池的循环性能。

[0092] 另外，电池单体的尺寸设计会影响电池单体的容量发挥，当电池单体的长度a与电池单体的宽度b的比值a/b在所给范围内时，还可以使电池具有高能量密度。

[0093] 在一些实施例中，电池单体的宽度b可以小于等于140mm，可选为小于等于125mm。

[0094] 在一些实施例中，电池单体的宽度b可以为30mm‑140mm，30mm‑125mm，30mm‑110mm，30mm‑100mm，45mm‑140mm，45mm‑125mm，45mm‑110mm，45mm‑100mm，60mm‑140mm，60mm‑125mm，
60mm‑110mm，60mm‑100mm，80mm‑140mm，80mm‑125mm，80mm‑110mm，80mm‑100mm。

[0095] 电池单体的宽度b在所给范围内时，有利于电解液在电极片中的均匀浸润和回流，减少电极片的中央区域出现由于电解液浸润困难和回流困难造成的离子还原析出问题的概率，同时还可以减少电极片（特别是负极极片）在充放电过程由于不断收缩和膨胀所带来的界面打皱问题；还可以均衡电极片表面的电流密度，特别是可以降低负极析锂的概率。因此，电池单体的宽度b在所给范围内时，可以进一步提升电池的循环性能。

[0096] 电池单体的宽度b在所给范围内时，还有利于电池具有高能量密度。

[0097] 在一些实施例中，电池单体的厚度c可以小于等于70mm，可选为10mm‑60mm，15mm‑60mm，20mm‑60mm，10mm‑50mm，15mm‑50mm，20mm‑50mm，10mm‑40mm，15mm‑40mm，20mm‑40mm。

[0098] 在一些实施例中，电池单体的长度a为190mm‑1200mm，电池单体的宽度b为30mm‑125mm，电池单体的厚度c为10mm‑60mm，且a/b为2.0‑10.5；可选地，电池单体的长度a为
250mm‑800mm，电池单体的宽度b为60mm‑100mm，电池单体的厚度c为10mm‑60mm，且a/b为
2.5‑8.0。由此可以使电池更好地兼顾高能量密度和长循环寿命。

[0099] 电池单体可以呈长方体结构，还可以为软包结构，本申请实施例对此并不限定。如图1至图10所示，本申请一些实施例提供的电池单体5为长方体结构。

[0100] 电池单体的长度a、电池单体的宽度b是指电池单体的主体部在长度方向X、宽度方向Y上的尺寸，其不包括凸出于电池单体的主体部的电极端子的尺寸。

[0101] 电池单体的长度a可以通过激光测厚仪测量获得，测试时可以随机取3‑5个点，然后取平均值。

[0102] 电池单体的宽度b可以通过激光测厚仪测量获得，测试时可以随机取3‑5个点，然后取平均值。

[0103] 电池单体的厚度c可以通过激光测厚仪测量获得，测试时可以随机取9个点，然后取平均值。

[0104] 电池组件除包括正极极片之外，还包括负极极片和隔离膜。隔离膜位于正极极片和负极极片中间，起到防止电池单体内部短路的作用。

[0105] 在一些实施例中，电极组件可以为卷绕结构。例如，正极极片、负极极片和隔离膜均为带状结构。本申请实施例可以将正极极片、隔离膜以及负极极片依次层叠并卷绕两圈以上形成电极组件。在电池单体中，容纳于外包装内的电极组件可以是一个，也可以是多个。电极组件为多个时，多个电极组件在电池单体的厚度方向Z上依次排布。

[0106] 在一些实施例中，电极组件可以为叠片结构。例如，电极组件包括多个正极极片和多个负极极片，正极极片和负极极片沿厚度方向Z交替层叠。电极组件为叠片结构时，电池单体可以具有更高的群裕度，由此可以进一步提升电池的能量密度。

[0107] 电池单体包括电极组件、外包装和电解质。外包装用于封装电极组件和电解质。

[0108] 在一些实施例中，外包装可以为软包材质或者硬壳材质。软包材质可以是塑料，例如铝塑膜、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）中的一种或多种。硬壳材质可以包括但不限于硬塑料壳、铝壳或钢壳。

[0109] 在一些实施例中，外包装可以为硬壳材质。

[0110] 如图1至图10所示，电池单体5包括电极组件52和外包装，电极组件52包括主体部521和从主体部521延伸出的极耳部522，外包装包括壳体51和端盖组件53。

[0111] 如图3和图10所示，壳体51可以为一侧开口的空心结构，端盖组件53盖合于壳体51的开口处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件52和电解质的容纳腔。

[0112] 如图6所示，外包装可以包括壳体51和两个端盖组件53，壳体51为相对的两侧开口的空心结构，一个端盖组件53对应盖合于壳体51的一个开口处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件52和电解质的容纳腔。

[0113] 端盖组件53可以包括端盖，端盖盖合于壳体51的开口处。端盖可以是多种结构，例如，端盖为板状结构、一端开口的空心结构等。

[0114] 端盖可以由绝缘材料（例如塑胶）制成，也可以由导电材料（例如金属材料）制成。当端盖由导电材料制成时，端盖组件还可以包括绝缘件，绝缘件位于端盖面向电极组件的一侧，以将端盖和电极组件绝缘隔开。

[0115] 端盖组件53还可以包括电极端子531，电极端子531安装于端盖上。电极端子531可以为两个，两个电极端子531分别定义为正极电极端子和负极电极端子，正极电极端子和负极电极端子均用于与电极组件52电连接，以输出电极组件52所产生的电能。正极电极端子和负极电极端子可以位于电池单体5的同一端，也可以位于电池单体5的相对的两端。

[0116] 电极组件包括主体部和从主体部延伸出的极耳部。在一些实施例中，极耳部522的数量可以为两个。两个极耳部分别定义为正极极耳部和负极极耳部。

[0117] 如图2和图9所示，两个极耳部522（即正极极耳部和负极极耳部）可由电极组件52的主体部521的同一端延伸出，例如，两个极耳部522由电极组件52的主体部521的靠近端盖组件53的一端延伸出。

[0118] 如图5和图8所示，两个极耳部522（正极极耳部和负极极耳部）也可以由电极组件52的主体部521的相对的两端延伸出，例如，由电极组件52的主体部521沿电池单体的长度方向X的相对的两端延伸出。由此可以使正极极耳部和负极极耳部更宽（即在非主体部延伸方向上的尺寸更大），从而有利于提升极片的电子电导性。

[0119] 两个极耳部522由电极组件52的主体部521的相对的两端延伸出时，电极端子531可以位于电池单体5的同一端，也可以位于电池单体5的相对的两端。

[0120] 主体部521为电极组件52实现充放电功能的核心部分，极耳部522用于将主体部521产生的电流引出。主体部521包括正极集流体的正极集流部、正极膜层、负极集流体的负极集流部、负极膜层以及隔离膜等。正极极耳部可以包括多个正极极耳，负极极耳部可以包括多个负极极耳。

[0121] 极耳部522电连接于电极端子531。极耳部522可以通过焊接等方式直接连接于电极端子531，也可以通过其它构件间接地连接于电极端子531。例如，电极组件52还包括集流构件，集流构件用于电连接电极端子531和极耳部522。集流构件可以为两个，两个集流构件分别定义为正极集流构件和负极集流构件，正极集流构件用于电连接正极电极端子和正极极耳部，负极集流构件用于电连接负极电极端子和负极极耳部。当电池单体5设有多个电极组件52时，多个电极组件52的正极集流构件可以一体设置，多个电极组件52的负极集流构件可以一体设置。

[0122] 在一些实施例中，各极耳部522弯折后在主体部延伸方向上的尺寸可以小于等于20mm，更可选为小于等于15mm。由此可以使电极片具有较高的有效尺寸，从而可以提高电池单体的群裕度，还可以提高正极活性材料和负极活性材料在整个电池单体中的质量占比，进而还可以使电池具有高能量密度。

[0123] 正极集流体具有在自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置于正极集流体的两个相对表面中的任意一者或两者上。

[0124] 在一些实施例中，正极活性材料可以同时包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物和多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物。

[0125] 单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的比表面积通常较小、界面稳定性和热稳定性较好，由此可以减少电池副反应；还可以在长期充放电过程中保持良好的颗粒完整性，由此可以降低电池容量衰减速率。因此，正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物时，通常可以使电池具有长循环寿命。但是，单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的锂离子扩散系数通常较低，由此还会降低电池的功率性能。多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的锂离子扩散系数较高、电解液浸润性较好、锂离子扩散路径较短，由此有利于大电流密度下锂离子的脱出和嵌入。因此，当正极活性材料同时包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物和多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物时，可以使电池在具有高能量密度和长循环寿命的前提下，兼顾良好的功率性能。

[0126] 在一些实施例中，在正极活性材料中，单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比记为S1，多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比记为S2，S1＞S2。由此可以使电池兼顾高能量密度、长循环寿命和良好的功率性能。

[0127] 在一些实施例中，在正极活性材料中，单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比记为S1，S1大于50%，可选为大于等于70%。

[0128] 在一些实施例中，S1可以为70%‑100%，80%‑100%，70%‑99%，80%‑99%，70%‑97%，80%‑97%，70%‑95%，80%‑95%。

[0129] 通过使正极活性材料主要包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物，可以使电池兼顾高能量密度、长循环寿命和良好的功率性能。

[0130] 在一些实施例中，正极活性材料的体积分布粒径Dv50可以小于等于8μm，可选为2μm‑8μm，2μm‑7.2μm，2μm‑5.5μm，3μm‑8μm，3μm‑7.2μm，3μm‑5.5μm。

[0131] 在一些实施例中，正极活性材料的体积分布粒径Dv90可以小于等于18μm，可选为3μm‑12μm。

[0132] 通过调节正极活性材料的体积分布粒径Dv50和/或Dv90在上述范围内，可以减少电池副反应，降低电池容量衰减速率，使电池具有长循环寿命，还可以使电池具有良好的功率性能。

[0133] 在一些实施例中，层状含锂过渡金属氧化物可以包括钴酸锂、三元材料中的一种或多种。三元材料的通式可以为LiaNibCocMdOeAf。0.8≤a≤1.2，0＜b＜1，0＜c＜1，0＜d＜1，1≤e≤2，0≤f≤1，M包括但不限于Mn、Al、Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti和B中的一种或多种，A包括但不限于N、F、S和Cl中的一种或多种。可选地，0.5≤b＜1，0.8≤b＜1，0.9≤b＜1。由此可以进一步提高电池的能量密度。

[0134] 作为示例，层状含锂过渡金属氧化物可以包括但不限于LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（简写为NCM333）、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（简写为NCM523）、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2（简写为NCM211）、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（简写为NCM622）、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（简写为NCM811）、LiNi0.9Co0.06Mn0.04O2、LiNi0.96Co0.02Mn0.02O2、LiNi0.85Co0.15Al0.05O2中的一种或多种。

[0135] 在一些实施例中，正极膜层还可选地包括正极导电剂。本申请对正极导电剂的种类没有特别的限制。在一些实施例中，作为示例，正极导电剂可包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。

[0136] 在一些实施例中，正极膜层还可选地包括正极粘结剂。本申请对正极粘结剂的种类没有特别的限制。在一些实施例中，作为示例，正极粘结剂可包括聚偏二氟乙烯（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‑六氟丙烯共聚物和含氟丙烯酸酯类树脂中的一种或多种。

[0137] 在一些实施例中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。作为金属箔片的示例，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层以及形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属材料层。作为示例，金属材料可包括铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银和银合金中的一种或多种。作为示例，高分子材料基层可包括聚丙烯（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）和聚乙烯（PE）中的一种或多种。

[0138] 正极膜层通常是将正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、冷压而成的。正极浆料通常是将正极活性材料、正极粘结剂、正极导电剂等分散于溶剂中并搅拌均匀而形成的。溶剂可以是N‑甲基吡咯烷酮（NMP）或去离子水，但不限于此。

[0139] 在一些实施例中，负极极片可以包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的负极膜层，负极膜层包括负极活性材料。

[0140] 负极集流体具有在自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置于负极集流体的两个相对表面中的任意一者或两者上。

[0141] 在一些实施例中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。作为金属箔片的示例，可采用铜箔、铜合金箔、铝箔、铝合金箔。复合集流体可包括高分子材料基层以及形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属材料层。作为示例，金属材料可包括铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银和银合金中的一种或多种。作为示例，高分子材料基层可包括聚丙烯（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）和聚乙烯（PE）中的一种或多种。

[0142] 在一些实施例中，负极活性材料可以包括碳材料。可选地，碳材料可以包括人造石墨和天然石墨中的一种或多种。

[0143] 在一些实施例中，负极活性材料可以包括硅基材料。由此可以提升电池的能量密度。硅基材料可以包括单质硅、硅氧化物、硅碳复合物、硅氮复合物和硅合金材料中的一种或多种。

[0144] 在一些实施例中，硅基材料可以包括硅元素以及碱金属元素和碱土金属元素中的一种或多种。可选地，碱金属元素包括Li。可选地，碱土金属元素包括Mg。作为示例，硅基材料可以为预嵌碱金属和/或碱土金属的硅基材料，例如可以为预嵌Li和/或Mg的硅基材料。

[0145] 在一些实施例中，硅基材料在负极活性材料中的质量占比可以大于等于5%，可选为8%‑20%。

[0146] 在一些实施例中，负极活性材料可以包括碳材料和硅基材料，硅基材料在负极活性材料中的质量占比可以为8%‑20%，碳材料在负极活性材料中的质量占比可以大于等于80%。由此可以使电池兼具高能量密度和长循环寿命。

[0147] 在一些实施例中，负极活性材料的体积分布粒径Dv10可以为4μm‑8μm，可选为4.5μm‑6.5μm。

[0148] 在一些实施例中，负极活性材料的体积分布粒径Dv50可以为6μm‑15μm，可选为8μm‑13μm。

[0149] 在一些实施例中，负极活性材料的体积分布粒径Dv90可以为15μm‑30μm，可选为18μm‑25μm。

[0150] 通过调节负极活性材料的体积分布粒径Dv10、Dv50和/或Dv90在上述范围内，可以减少电池副反应，使电池具有长循环寿命，还可以使电池具有良好的功率性能。

[0151] 在一些实施例中，负极膜层还可以包括负极粘结剂，例如可以包括丁苯橡胶（SBR）、水溶性不饱和树脂SR‑1B、水性丙烯酸类树脂（例如，聚丙烯酸PAA、聚甲基丙烯酸PMAA、聚丙烯酸钠PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）和羧甲基壳聚糖（CMCS）中的一种或多种，本申请实施例对此并不限定。

[0152] 在一些实施例中，负极膜层还可选地包括负极导电剂。本申请对负极导电剂的种类没有特别的限制，作为示例，负极导电剂可包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、碳黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。

[0153] 在一些实施例中，负极膜层还可选地包括其他助剂。作为示例，其他助剂可包括增稠剂，例如，羧甲基纤维素钠（CMC）、PTC热敏电阻材料等。

[0154] 负极极片并不排除除了负极膜层之外的其他附加功能层。例如，在一些实施例中，负极极片还可包括夹在负极集流体和负极膜层之间、设置于负极集流体表面的导电底涂层（例如由导电剂和粘结剂组成）；在一些实施例中，负极极片还可包括覆盖在负极膜层表面的保护层。

[0155] 负极极片可以按照如下方法制备：将负极活性材料、任选的负极粘结剂、任选的负极导电剂、任选的其他助剂分散于溶剂中并搅拌均匀形成负极浆料；将负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、冷压等工序后，形成负极极片。溶剂可以是N‑甲基吡咯烷酮（NMP）或去离子水，但不限于此。

[0156] 在一些实施例中，负极极片还可以具有其他结构。图11是本申请一些实施例提供的负极极片的结构示意图。图12是本申请另一些实施例提供的负极极片的结构示意图。图13是本申请又一些实施例提供的负极极片的结构示意图。

[0157] 如图11至图13所示，负极极片10包括负极集流体101以及设置于负极集流体101至少一个表面上的负极膜层102，负极膜层102包括负极活性材料，负极膜层102具有远离负极集流体101的第一表面102a以及与第一表面102a相对设置的第二表面102b，负极膜层102的厚度记为H。

[0158] 负极膜层的厚度H是指位于负极集流体单侧的负极膜层的厚度。

[0159] 从负极膜层102的第一表面102a至0.3H的厚度范围内的区域记为负极膜层102的第一区域1021，从负极膜层102的第二表面102b至0.3H的厚度范围内的区域记为负极膜层102的第二区域1022。

[0160] 第一区域1021包括第一负极活性材料，第二区域1022包括第二负极活性材料，第一负极活性材料包括第一碳材料，第二负极活性材料包括第二碳材料，且第一碳材料的体积分布粒径Dv50小于第二碳材料的体积分布粒径Dv50。

[0161] 本申请实施例提供的电池单体的长度尺寸较大，由此有利于电池具有高能量密度，但是电池的功率性能会受到影响。通过对负极集流体单侧的负极膜层的结构进行调整，并进行差异化涂布，可以使电池具有良好的功率性能。第一碳材料与电解液直接接触，通过使第一碳材料的体积分布粒径Dv50小于第二碳材料的体积分布粒径Dv50，可以使负极膜层的第一区域具有较多的离子嵌入通道，从而有利于离子快速迁移到第二碳材料，由此可以使电池在具有高能量密度和长循环寿命的前提下，兼顾良好的功率性能。

[0162] 在一些实施例中，第一碳材料的比表面积可以小于第二碳材料的比表面积。第一碳材料与电解液直接接触，通过使第一碳材料的比表面积小于第二碳材料的比表面积，有利于减少电池副反应，由此有利于电池具有更好的循环性能。

[0163] 在一些实施例中，第一碳材料的石墨化度可以小于第二碳材料的石墨化度。第一碳材料的石墨化度较小，由此其层间距较大，有利于离子的快速脱嵌。因此，通过调节第一碳材料的石墨化度小于第二碳材料的石墨化度，有利于提升电池的功率性能。

[0164] 在一些实施例中，第一碳材料可以包括人造石墨。通过使第一碳材料包括人造石墨，有利于减少电池副反应，由此有利于电池具有更好的循环性能。

[0165] 在一些实施例中，第二碳材料可以包括天然石墨。天然石墨的表面活性较高，通过使第二碳材料包括天然石墨，有利于提升电池的功率性能。

[0166] 在一些实施例中，第一负极活性材料可以包括碳材料和硅基材料。与纯碳材料相比，第一负极活性材料包括碳材料和硅基材料时，在相同面密度条件下可以使电池具有更高的能量密度。

[0167] 在一些实施例中，第二负极活性材料可以包括碳材料和硅基材料。与纯碳材料相比，第二负极活性材料包括碳材料和硅基材料时，在相同面密度条件下可以使电池具有更高的能量密度。

[0168] 在一些实施例中，第一负极活性材料和第二负极活性材料均可以同时包括碳材料和硅基材料。由此可以使电池具有更高的能量密度。

[0169] 在一些实施例中，第一负极活性材料和第二负极活性材料均同时包括碳材料和硅基材料。

[0170] 如图11至图13所示，负极膜层102还包括位于负极膜层的第一区域1021和负极膜层的第二区域1022之间且厚度为0.4 H（H表示负极膜层102的厚度）的中间区域1023。

[0171] 在一些实施例中，中间区域包括第一负极活性材料和/或第二负极活性材料。例如，如图11所示，中间区域1023同时包括第一负极活性材料和第二负极活性材料，此时，中间区域1023同时包括具有第一负极活性材料的层结构和具有第二负极活性材料的层结构，上述两层结构还可具有层界面。或者，如图12所示，中间区域1023在组成上可与第一区域1021相同，由此，第一负极活性材料在负极膜层102厚度方向上的分布区域为自从负极膜层的第一表面102a至0.7 H的厚度范围内。或者，如图13所示，中间区域1023在组成上可与第二区域1022相同，由此，第二负极活性材料在负极膜层102厚度方向上的分布区域为自从负极膜层的第二表面102b至0.7 H的厚度范围内。

[0172] 在一些实施例中，负极膜层的第一区域、第二区域和中间区域还可选地包括负极导电剂和/或负极粘结剂。

[0173] 负极极片可以按照如下方法制备：提供包含第一负极活性材料的第一负极浆料和包含第二负极活性材料的第二负极浆料；将第二负极浆料涂布在负极集流体上，第一负极浆料涂布在第二负极浆料上，经干燥、冷压后，获得负极极片。

[0174] 在一些实施例中，可以将第一负极活性材料以及可选的导电剂、可选的粘结剂和其它可选助剂分散于溶剂（例如去离子水）中，形成第一负极浆料。

[0175] 在一些实施例中，可以将第二负极活性材料以及可选的导电剂、可选的粘结剂和其它可选助剂分散于溶剂（例如去离子水）中，形成第二负极浆料。

[0176] 第一负极浆料和第二负极浆料可以一次同时涂布，也可以分两次涂布。在一些实施例中，第一负极浆料和第二负极浆料为一次同时涂布。一次同时涂布可以降低负极膜层电阻，从而能进一步改善电池的功率性能和循环性能。

[0177] 第一负极浆料和第二负极浆料的涂布重量可以根据实际情况进行调整。

[0178] 上述提到的第一负极活性材料、第二负极活性材料等，可以通过商购获得。

[0179] 电池单体还包括电解质。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。在一些实施例中，电解质采用电解液，电解液包括电解质盐和溶剂。

[0180] 电解质盐的种类不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。在一些实施例中，电解质盐可包括六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LiBF4）、高氯酸锂（LiClO4）、六氟砷酸锂（LiAsF6）、双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）、三氟甲磺酸锂（LiTFS）、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）、二草酸硼酸锂（LiBOB）、二氟磷酸锂（LiPO2F2）、二氟二草酸磷酸锂（LiDFOP）和四氟草酸磷酸锂（LiTFOP）中的一种或多种。

[0181] 溶剂的种类不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。在一些实施例中，作为示例，溶剂可包括碳酸乙烯酯（EC）、碳酸亚丙酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二丙酯（DPC）、碳酸甲丙酯（MPC）、碳酸乙丙酯（EPC）、碳酸亚丁酯（BC）、氟代碳酸亚乙酯（FEC）、甲酸甲酯（MF）、乙酸甲酯（MA）、乙酸乙酯（EA）、乙酸丙酯（PA）、丙酸甲酯（MP）、丙酸乙酯（EP）、丙酸丙酯（PP）、丁酸甲酯（MB）、丁酸乙酯（EB）、1,4‑丁内酯（GBL）、环丁砜（SF）、二甲砜（MSM）、甲乙砜（EMS）、二乙砜（ESE）中的一种或多种。

[0182] 在一些实施例中，电解液中还可选地包括添加剂。例如，添加剂可包括负极成膜添加剂，也可包括正极成膜添加剂，还可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、改善电池高温性能的添加剂、改善电池低温功率性能的添加剂等。

[0183] 电池单体还可包括隔离膜。隔离膜可设置于正极极片和负极极片之间，主要起到防止内部短路的作用。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膜。

[0184] 在一些实施例中，隔离膜的材质可包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺中的一种或多种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜。隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料相同或不同。

[0185] 电池单体的制备方法是公知的。在一些实施例中，可将正极极片、隔离膜、负极极片和电解液组装形成电池单体。作为示例，可将正极极片、隔离膜、负极极片经卷绕工艺和/或叠片工艺形成电极组件，将电极组件置于外包装中，烘干后注入上述电解液，经过真空封装、静置、化成等工序，得到电池单体。多个电池单体还可以进一步经由串联或并联或混联组成电池模块。多个电池模块还可以经由串联或并联或混联形成电池包。在一些实施例中，多个电池单体还可以直接组成电池包。

[0186] 本申请实施例还提供一种用电装置，用电装置包括本申请实施例提供的电池。电池可以用作用电装置的电源，也可以用作用电装置的能量存储单元。用电装置可以但不限于是移动设备（例如手机、平板电脑、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。

[0187] 用电装置可以根据其使用需求来选择电池的类型，例如电池单体、电池模块或电池包。

[0188] 图14是作为一个示例的用电装置的示意图。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高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。

[0189] 作为另一个示例的用电装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该用电装置通常要求轻薄化，可以采用电池单体作为电源。

[0190] 实施例

[0191] 下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。

[0192] 实施例1至14和对比例1至2的电池均按照如下方法制备。

[0193] 将表1所示的正极活性材料LiNi0.9Co0.06Mn0.04O2、导电剂Super P、粘结剂聚偏氟乙烯按照重量比96.5:1.5:2混合，加入适量溶剂NMP，搅拌均匀，获得正极浆料。将正极浆料涂布在正极集流体铝箔的两个表面上，经干燥、冷压后，获得正极极片。正极活性材料LiNi0.9Co0.06Mn0.04O2为单晶形貌，单晶形貌颗粒的数量占比在98%以上。

[0194] 将负极活性材料石墨、导电剂Super P、粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按照重量比96.2:0.8:1.8:1.2在适量的溶剂去离子水中充分搅拌混合，获得负极浆料。将负极浆料涂布在负极集流体铜箔的两个表面上，经干燥、冷压后，获得负极极片。

[0195] 将碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）按照体积比1:1:1进行混合得到有机溶剂，然后将LiPF6溶解于上述有机溶剂中，配制成浓度为1mol/L的电解液。

[0196] 采用PP膜作为隔离膜，与上述制备的正极极片和负极极片组装得到叠片式电极组件；将电极组件置于硬壳中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成等工序，得到图4所示的电池。正极极耳部和负极极耳部由电极组件的主体部的相对的两端延伸出，正极电极端子和负极电极端子位于电池的相对的两端。

[0197] 在表1中，电池的长度记为a，电池的宽度记为b，电池的厚度记为c。电池的长度方向X、宽度方向Y和厚度方向Z两两垂直，并且电池的厚度方向Z为正极极片和负极极片的层叠方向。

[0198] 上述各实施例和对比例中的正极极片和负极极片的涂布面密度和压实密度相同。

[0199] 性能测试

[0200] （1）电池的能量密度测试

[0201] 在25℃下，将上述制备的电池以0.33C恒流充电至4.3V，然后恒压充电至电流为0.05C；静置5min之后，将电池以0.33C恒流放电至2.8V，得到放电能量Q。

[0202] 电池的能量密度（Wh/L）=放电能量Q/电池的体积V。

[0203] （2）电池的循环性能测试

[0204] 在25℃下，将上述制备的电池以1C恒流充电至4.3V，然后恒压充电至电流为0.05C；静置5min之后，将电池以1C恒流放电至2.8V，记录此时的放电容量，即为第1圈放电容量。将电池按照上述方法进行循环充放电测试，直至电池的容量衰减为第1圈放电容量的
80%，记录电池的循环圈数。

[0205] （3）电池的功率性能测试

[0206] 在25℃下，将上述制备的电池以1C恒流充电至4.3V，然后恒压充电至电流为0.05C；静置5min之后，将电池以1C放电30min，调整SOC至50%，记录放电前电压U1，再以3C恒流放电30s，记录放电后电压U2。电池的功率W=下限截止电压×（U1‑下限截止电压）/（U1‑U2）/3C。下限截止电压为2.8V。

[0207] 表1

[0208]

[0209] 综合表1测试结果可知，通过使正极活性材料包括单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物，并使电池的长度a大于等于180mm，且电池的长度a与电池的宽度b的比值a/b为2.0‑10.5，可以使电池兼顾高能量密度和长循环寿命。

[0210] 当电池的长度a小于180mm、电池的长度a与电池的宽度b的比值a/b小于2.0，或者电池的长度a与电池的宽度b的比值a/b大于10.5时，均难以满足兼顾长循环寿命和高能量密度电池的使用需求。

[0211] 综合表1测试结果还可知，进一步调节电池的长度a以及电池的长度a与电池的宽度b的比值a/b，可以进一步提升电池的综合性能。

[0212] 表2

[0213]

[0214] 综合表2测试结果可知，进一步调节电池的长度a以及电池的长度a与电池的宽度b的比值a/b，还可以使电池具有良好的功率性能。

[0215] 实施例15至17

[0216] 电池的制备方法与实施例4类似，不同之处在于正极活性材料同时包括单晶形貌的LiNi0.9Co0.06Mn0.04O2和多晶形貌的LiNi0.9Co0.06Mn0.04O2，且其各自的数量占比详见表3。

[0217] 表3

[0218]

[0219] 综合表3测试结果可知，通过使正极活性材料中单晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物的数量占比大于50%，可以使电池更好地兼顾高能量密度、长循环寿命和良好的功率性能。

[0220] 在上述各实施例中，单晶和多晶形貌的层状含锂过渡金属氧化物均采用LiNi0.9Co0.06Mn0.04O2，但本申请实施例的层状含锂过渡金属氧化物不限于此，其他的层状含锂过渡金属氧化物均具有类似的效果。

[0221] 需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，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，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式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。