本申請(qǐng)涉及鋰電池，尤其涉及一種電池單體、二次電池以及用電裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著鋰離子電池的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，鋰離子電池廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽(yáng)能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車、軍事裝備、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。

2、磷酸鐵鋰是一種具有橄欖石型晶體結(jié)構(gòu)的正極材料，是目前商業(yè)化應(yīng)用最多的鋰離子電池正極材料之一，現(xiàn)有的磷酸鐵鋰電池存在無(wú)法兼顧高功率密度以及高循環(huán)性能，有待于進(jìn)一步優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)是鑒于上述課題而進(jìn)行的，其目的在于，提供一種電池單體、二次電池以及用電裝置，以使磷酸鐵鋰電池具有高功率性能的基礎(chǔ)上，兼顧較佳的循環(huán)性能。

2、為了達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電池單體、二次電池以及用電裝置。

3、本申請(qǐng)的第一方面提供了一種電池單體，其包括正極極片，正極極片包括正極活性材料層，正極活性材料層包括正極活性材料，正極活性材料的體積粒徑分布dv50為0.3μm-3μm，體積粒徑分布dv10為100nm-800nm，體積粒徑分布dv99＜20μm；

4、正極活性材料包括m摻雜型磷酸鐵鋰，m包括al和/或至少一種除fe之外的過(guò)渡金屬元素，m在m摻雜型磷酸鐵鋰中的質(zhì)量占比為200ppm-1500ppm。

5、由此，本申請(qǐng)?zhí)峁┑碾姵貑误w，通過(guò)控制正極活性材料的體積粒徑分布dv50在上述范圍內(nèi)，限制正極活性材料粒徑小，使其比表面積大，有利于降低界面轉(zhuǎn)移阻抗，顯著提升二次電池的功率性能通過(guò)限定dv10以及dv99在上述范圍內(nèi)以限制粒徑分布，使正極活性材料粒徑小且粒徑分布集中，有利于進(jìn)一步提升電池單體的循環(huán)性能以及功率。同時(shí)通過(guò)對(duì)磷酸鐵鋰進(jìn)行摻雜處理，通過(guò)控制摻雜元素種類包括al和/或至少一種除fe之外的過(guò)渡金屬元素、以及控制m在m摻雜型磷酸鐵鋰中的質(zhì)量占比為200ppm-1500ppm，對(duì)磷酸鐵鋰材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性以提升其晶格穩(wěn)定性，有效提升循環(huán)性能，同時(shí)對(duì)于其功率性也具有一定的改善作用。

6、也即是，本申請(qǐng)?zhí)峁┑碾姵貑误w通過(guò)同時(shí)調(diào)控正極活性材料的粒徑、摻雜元素的種類以及摻雜量在上述范圍內(nèi)，通過(guò)各參數(shù)互相配合共同作用，以使該電池單體具有高功率性能的基礎(chǔ)上，兼顧較佳的循環(huán)性能。

7、在任意實(shí)施方式中，m在m摻雜型磷酸鐵鋰中的質(zhì)量占比為300ppm-1500ppm?？刂苖在m摻雜型磷酸鐵鋰中的質(zhì)量占比在上述范圍內(nèi)，有利于優(yōu)化電池單體的功率性能以及循環(huán)性能。

8、在任意實(shí)施方式中，過(guò)渡金屬元素包括mn、v、ti、zr、ni、co、nb中的至少一種。通過(guò)在磷酸鐵鋰摻雜上述摻雜元素，有利于提升材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高電池單體的功率性能以及循環(huán)性能。

9、在任意實(shí)施方式中，正極活性材料的比表面積為10m2/g-20m2/g。正極活性材料比表面積大，有利于降低界面轉(zhuǎn)移阻抗，顯著提升電池單體的功率性能。

10、在任意實(shí)施方式中，m在m摻雜型磷酸鐵鋰的內(nèi)部的質(zhì)量占比小于m在m摻雜型磷酸鐵鋰的表面的質(zhì)量占比。利用m元素富集于m摻雜型磷酸鐵鋰顆粒的表面，有利于提升界面穩(wěn)定性，提升電池單體的循環(huán)穩(wěn)定性。

11、在任意實(shí)施方式中，正極活性材料層還包括包覆于m摻雜型磷酸鐵鋰的表面的殼層，

12、其中，殼層包含碳；和/或；

13、殼層占正極活性材料質(zhì)量的1%-5%；和/或；

14、殼層的厚度為1nm-10nm?？刂茪诱颊龢O活性材料質(zhì)量在上述范圍內(nèi)和/或殼層的厚度在上述范圍內(nèi)，有利于提升電池的能量密度及循環(huán)性能。

15、在任意實(shí)施方式中，正極活性材料層包括導(dǎo)電劑，導(dǎo)電劑包括碳納米管。選擇碳納米管可有效提升極片導(dǎo)電性能，減少循環(huán)過(guò)程中極片膨脹，從而提升二次電池的功率性能和循環(huán)性能。

16、在任意實(shí)施方式中，碳納米管為單壁碳納米管，碳納米管的比表面積為400m2/g-1600m2/g，管徑為1.2nm-4.8nm，管長(zhǎng)＞50nm。選擇上述范圍的單壁碳納米管，可提升極片導(dǎo)電性能，減少循環(huán)過(guò)程中極片膨脹，從而提升功率性能和循環(huán)性能。

17、在任意實(shí)施方式中，導(dǎo)電劑還包括炭黑。通過(guò)炭黑和碳納米管配合，導(dǎo)電效果更佳，同時(shí)炭黑能夠提升電解液浸潤(rùn)，提升離子電導(dǎo)率，有利于提升電池功率性能和循環(huán)性能。

18、在任意實(shí)施方式中，正極活性材料層包括粘結(jié)劑；

19、其中，粘結(jié)劑的重均分子量滿足40w-150w；和/或，

20、粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚丙烯腈和聚烯烴中的至少一種。

21、在任意實(shí)施方式中，按質(zhì)量百分比計(jì)，正極活性材料層包括：正極活性材料95%-99%、導(dǎo)電劑0.2%-1%、粘結(jié)劑0.5%-3%，以及表面活性劑0-1%。

22、在任意實(shí)施方式中，正極極片還包括正極集流體以及底涂層，底涂層設(shè)置于正極集流體與正極活性材料層之間。

23、本申請(qǐng)的第二方面還提供一種二次電池，二次電池包括第一方面提供的電池單體。

24、本申請(qǐng)的第二方面還提供一種用電設(shè)備，用電設(shè)備包括第二方面提供的二次電池。

技術(shù)特征：

1.?一種電池單體，其特征在于，包括正極極片，所述正極極片包括正極活性材料層，所述正極活性材料層包括正極活性材料，所述正極活性材料的體積粒徑分布dv50為0.3μm-3μm，體積粒徑分布dv10為100nm?-800nm，體積粒徑分布dv99＜20μm；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其特征在于，所述m在所述m摻雜型磷酸鐵鋰中的質(zhì)量占比為300ppm-1500ppm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其特征在于，所述過(guò)渡金屬元素包括mn、v、ti、zr、ni、co、nb中的至少一種。

4.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其特征在于，所述正極活性材料的比表面積為10m2/g-20?m2/g。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其特征在于，所述m在所述m摻雜型磷酸鐵鋰的內(nèi)部的質(zhì)量占比小于所述m在所述m摻雜型磷酸鐵鋰的表面的質(zhì)量占比。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其特征在于，所述正極活性材料層還包括包覆于所述m摻雜型磷酸鐵鋰的表面的殼層，

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的電池單體，其特征在于，所述正極活性材料層包括導(dǎo)電劑，所述導(dǎo)電劑包括碳納米管。

8.?根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池單體，其特征在于，所述碳納米管為單壁碳納米管，所述碳納米管的比表面積為400m2/g?-1600m2/g，管徑為1.2?nm-4.8nm，管長(zhǎng)＞50nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池單體，其特征在于，所述導(dǎo)電劑還包括炭黑。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的電池單體，其特征在于，所述正極活性材料層包括粘結(jié)劑；

11.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的電池單體，其特征在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述正極活性材料層包括：所述正極活性材料95%-99%、導(dǎo)電劑0.2%-1%、粘結(jié)劑0.5%-3%，以及表面活性劑0-1%。

12.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的電池單體，其特征在于，所述正極極片還包括正極集流體以及底涂層，所述底涂層設(shè)置于所述正極集流體與所述正極活性材料層之間。

13.一種二次電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的電池單體。

14.一種用電裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求13所述的二次電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N電池單體、二次電池以及用電裝置，屬于電池領(lǐng)域。電池單體包括正極極片，正極極片包括正極活性材料層，正極活性材料層包括正極活性材料，正極活性材料的體積粒徑分布Dv50為0.3μm?3μm；體積粒徑分布Dv10為100nm?800nm，體積粒徑分布Dv99＜20μm，正極活性材料包括M摻雜型磷酸鐵鋰，M包括Al和/或至少一種除Fe之外的過(guò)渡金屬元素，M在M摻雜型磷酸鐵鋰中的質(zhì)量含量為200ppm?1500ppm。通過(guò)同時(shí)調(diào)控正極活性材料的粒徑、摻雜元素的種類以及摻雜量在上述范圍內(nèi)，通過(guò)各參數(shù)互相配合共同作用，以使該電池單體具有高功率性能的基礎(chǔ)上，兼顧較佳的循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：朱小剛,譚玨,付成華,郭鎖剛,常雯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9