本技術(shù)涉及電池，特別是涉及一種正極極片、電池單體、電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著鋰離子電池從便攜式電子設(shè)備向大功率電動(dòng)汽車、大規(guī)模儲(chǔ)能電站和智能電網(wǎng)等的逐漸發(fā)展及應(yīng)用，各行各業(yè)對(duì)金屬鋰的需求量越來(lái)越大。但是隨著金屬鋰資源的儲(chǔ)量減少和開(kāi)采難度加大，目前的金屬鋰資源已無(wú)法匹配鋰電池產(chǎn)業(yè)的需求。而與鋰位于同一主族的鈉與鋰化學(xué)性質(zhì)相似，且儲(chǔ)量豐富，因此目前正在開(kāi)發(fā)與鋰離子電池工作原理相似的鈉離子電池，并期望鈉離子電池在大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用中作為鋰離子電池的重要補(bǔ)充。

2、因此，如何提高鈉離子電池的循環(huán)性能和庫(kù)倫效率，是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)是鑒于上述課題而進(jìn)行的，其目的是提供了一種正極極片、電池單體、電池和用電裝置，可以提高電池的循環(huán)性能和庫(kù)倫效率。

2、本技術(shù)的第一方面提供了一種正極極片，包括：正極集流體和設(shè)置于所述正極集流體至少一側(cè)的正極膜層；所述正極膜層包括正極活性材料、補(bǔ)鈉劑、第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑；其中，所述第一導(dǎo)電劑和所述第二導(dǎo)電劑中的至少一種的比表面積不小于600m2/g。

3、本技術(shù)實(shí)施例中，正極極片包括正極集流體和正極膜層，正極膜層包括正極活性材料、補(bǔ)鈉劑、第一導(dǎo)電劑；進(jìn)一步地，第一導(dǎo)電劑的比表面積不小于600m2/g。在正極膜層中添加補(bǔ)鈉劑，補(bǔ)鈉劑可以有效的補(bǔ)充電池中由于一些不可逆反應(yīng)引起的鈉離子損失，以及有助于在電池中形成更好、更穩(wěn)定的sei膜，從而提高電池的庫(kù)倫效率和循環(huán)性能。通過(guò)在正極膜層中添加第一導(dǎo)電劑，其中第一導(dǎo)電劑的比表面積不小于600m2/g，高比表面積的第一導(dǎo)電劑或第二導(dǎo)電劑可以與補(bǔ)鈉劑具有更多的接觸位點(diǎn)，因此可以降低電荷轉(zhuǎn)移和極化電阻，進(jìn)而可以降低補(bǔ)鈉劑的氧化電壓以使補(bǔ)鈉劑的生效電壓與電池的正常工作電壓兼容，從而有效的提升電池的循環(huán)性能和庫(kù)倫效率。

4、在一種可能的實(shí)施方式中，所述第一導(dǎo)電劑的比表面積為600-1600m2/g，可選地，所述第一導(dǎo)電劑的比表面積為1200-1500m2/g。

5、本技術(shù)實(shí)施例中，補(bǔ)鈉劑和高比表面積的導(dǎo)電劑一起使用，可以使補(bǔ)鈉劑的生效電壓與電池工作電壓匹配，從而提升電池的庫(kù)倫效率和循環(huán)性能。通過(guò)使第一導(dǎo)電劑的比表面積的范圍為600-1600m2/g，特別是1200-1500m2/g，可以進(jìn)一步保證第一導(dǎo)電劑與補(bǔ)鈉劑擁有更多的接觸位點(diǎn)，有助于進(jìn)一步降低補(bǔ)鈉劑的氧化電壓。

6、在一種可能的實(shí)施方式中，所述第一導(dǎo)電劑包括鏈狀導(dǎo)電劑或葡萄狀導(dǎo)電劑中的至少一種；可選地，所述第一導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨中的至少一種；可選地，所述導(dǎo)電炭黑包括乙炔黑、科琴黑中的至少一種。

7、本技術(shù)實(shí)施例中，通過(guò)使用鏈狀導(dǎo)電劑或葡萄狀導(dǎo)電劑中的至少一種作為第一導(dǎo)電劑，第一導(dǎo)電劑與補(bǔ)鈉劑的接觸形式為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，可以確保第一導(dǎo)電劑與補(bǔ)鈉劑有較多的接觸位點(diǎn)，進(jìn)而提高第一導(dǎo)電劑對(duì)補(bǔ)鈉劑的作用效果；進(jìn)一步地，使用獲取較為便利的導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨中的至少一種作為第一導(dǎo)電劑，特別是乙炔黑或科琴黑作為第一導(dǎo)電劑，有利于在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。

8、在一種可能的實(shí)施方式中，在所述第一導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電炭黑的情況下，所述第一導(dǎo)電劑的體積平均粒徑dv50為20-60nm，可選地，所述第一導(dǎo)電劑的體積平均粒徑dv50為30-50nm。

9、本技術(shù)實(shí)施例中，當(dāng)使用導(dǎo)電炭黑作為第一導(dǎo)電劑時(shí)，通過(guò)限定第一導(dǎo)電劑，即這三種材料的體積平均粒徑dv50為20-60nm，特別是為30-50nm，較小的粒徑可以使第一導(dǎo)電劑較均勻地與補(bǔ)鈉劑接觸。

10、在一種可能的實(shí)施方式中，在所述第一導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電石墨的情況下，所述第一導(dǎo)電劑的體積平均粒徑dv50為3-4μm，可選地，所述第一導(dǎo)電劑的體積平均粒徑dv50為3.2-3.6μm。

11、本技術(shù)實(shí)施例中，當(dāng)使用導(dǎo)電石墨作為第一導(dǎo)電劑時(shí)，通過(guò)限定第一導(dǎo)電劑，即導(dǎo)電石墨的體積平均粒徑dv50為3-4μm，特別是為30-50nm，可以使第一導(dǎo)電劑較均勻地與補(bǔ)鈉劑接觸。

12、在一種可能的實(shí)施方式中，所述正極膜層還包括第二導(dǎo)電劑，所述第二導(dǎo)電劑包括碳纖維、碳納米管、有序介電孔碳、石墨烯中的至少一種。

13、本技術(shù)實(shí)施例中，當(dāng)將比表面積為600-1600m2/g，特別是1200-1500m2/g的第一導(dǎo)電劑添加在包括補(bǔ)鈉劑的正極膜層中時(shí)，第一導(dǎo)電劑可以降低補(bǔ)鈉劑的氧化電位，以使補(bǔ)鈉劑正常發(fā)揮作用。通過(guò)在正極膜層中添加碳纖維、碳納米管、有序介電孔碳、石墨烯中的至少一種，第二導(dǎo)電劑與補(bǔ)鈉劑的接觸為點(diǎn)線接觸，有利于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)補(bǔ)鈉劑與電池的電壓兼容，從而進(jìn)一步提高電池的循環(huán)性能和庫(kù)倫效率。

14、在一種可能的實(shí)施方式，在所述第二導(dǎo)電劑包括碳納米管的情況下，所述碳納米管的長(zhǎng)度為0.5-30μm，直徑為2-15nm，比表面積不小于200m2/g。可選地，所述碳納米管的長(zhǎng)度0.5-10μm，直徑為2-6nm，比表面積為400-600m2/g。

15、在一種可能的實(shí)施方式，在所述第二導(dǎo)電劑包括有序介孔碳的情況下，所述有序介孔碳的孔徑為2-50nm，比表面積為500-1500m2/g，可選地，所述有序介孔碳的孔徑為3.2-6.6nm，比表面積為800-1300m2/g。

16、在一種可能的實(shí)施方式，在所述第二導(dǎo)電劑包括石墨烯的情況下，所述石墨烯的厚度為0.6-4nm，片徑為0.5-5μm，可選地，所述石墨烯的厚度為1.5-3.2nm，片徑為0.5-3μm。

17、本技術(shù)實(shí)施例中，當(dāng)使用第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑共同降低補(bǔ)鈉劑的氧化電位時(shí)，可以進(jìn)一步提高電池的循環(huán)性能和庫(kù)倫效率。其中，第一導(dǎo)電劑的比表面積為600-1600m2/g。通過(guò)將第二導(dǎo)電劑的性能參數(shù)限定在上述范圍，導(dǎo)電性能較好的第二導(dǎo)電劑更好的輔助第一導(dǎo)電劑，從而進(jìn)一步提高電池的性能。

18、在一種可能的實(shí)施方式中，所述第一導(dǎo)電劑和所述第二導(dǎo)電劑的質(zhì)量比值為1-49，可選地，所述第一導(dǎo)電劑和所述第二導(dǎo)電劑的質(zhì)量比值為4-9。

19、本技術(shù)實(shí)施例中，為了進(jìn)一步提高電池的性能，在電池膜層中使用混合的第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑來(lái)降低補(bǔ)鈉劑的生效電壓。通過(guò)限定第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑的質(zhì)量比值為1-49，特別是4-9，可以降低因第一導(dǎo)電劑添加過(guò)少而導(dǎo)致的補(bǔ)鈉劑生效電壓降低不到位的可能性。

20、在一種可能的實(shí)施方式中，基于100重量份的所述正極膜層計(jì)，所述第一導(dǎo)電劑和所述第二導(dǎo)電劑的重量份的和為0.1-5重量份，可選地，所述第一導(dǎo)電劑和所述第二導(dǎo)電劑的重量份的和為0.5-3重量份。

21、本技術(shù)實(shí)施例中，通過(guò)限定導(dǎo)電劑，即第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑的質(zhì)量和，占正極膜層的0.1％-5％，特別是0.5％-3％，既可以有效降低補(bǔ)鈉劑的生效電壓，以使補(bǔ)鈉劑提高電池的循環(huán)性能和庫(kù)倫效率，又可以不因第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑占比過(guò)高而影響電池的能量密度。

22、在一種可能的實(shí)施方式中，基于100重量份的所述正極膜層計(jì)，所述補(bǔ)鈉劑的重量份為0.5-20重量份，可選地，所述補(bǔ)鈉劑的重量份為1-5重量份。

23、本技術(shù)實(shí)施例中，通過(guò)限定補(bǔ)鈉劑在占正極膜層的0.5％-20％，特別是1％-5％，可以有效補(bǔ)償電池中的鈉損失，又不會(huì)因?yàn)檎急冗^(guò)高而影響正極活性材料的質(zhì)量占比。

24、在一種可能的實(shí)施方式中，所述補(bǔ)鈉劑包括以下無(wú)機(jī)補(bǔ)鈉劑或有機(jī)補(bǔ)鈉劑中的至少一種，所述無(wú)機(jī)補(bǔ)鈉劑包括nan3、na2o2、na2o、na2co3、nano2、nabh4、nanh2、na2nio2、nacro2、na3p、na2s，所述有機(jī)補(bǔ)鈉劑包括ch3coona、c7h6nnao2、c10h12n2na4o8、c14h18n3na5o10、naacbhcod，1≤a≤2、2≤b≤6、0≤c≤2、2≤d≤6，可選地，所述補(bǔ)鈉劑包括na2c2o4。

25、本技術(shù)實(shí)施例中，當(dāng)使用上述無(wú)機(jī)補(bǔ)鈉劑或有機(jī)補(bǔ)鈉劑中的至少一種作為補(bǔ)鈉劑時(shí)，補(bǔ)鈉劑可以彌補(bǔ)電池在循環(huán)過(guò)程中不可逆的鈉離子損失，同時(shí)也不影響正極活性材料的電位，進(jìn)而提高電池的庫(kù)倫效率和循環(huán)性能。特別是使補(bǔ)鈉劑包括na2c2o4時(shí)，na2c2o4在電池化成充電時(shí)分解并釋放出鈉離子和氣體，分解產(chǎn)生的氣體在化成階段即可除去，而分解產(chǎn)生的鈉離子則可以有效解決由鈉離子不可逆消耗引起的電池能量密度低、循環(huán)穩(wěn)定性差的問(wèn)題，即既可以提高電池性能，又可以對(duì)環(huán)境、電池沒(méi)有不利影響。

26、在一種可能的實(shí)施方式中，所述正極極片的壓實(shí)密度為1.2-2.8g/cm3，可選地，所述正極極片的壓實(shí)密度為1.6-2.3g/cm3。

27、本技術(shù)實(shí)施例中，通過(guò)限定正極極片的壓實(shí)密度為1.2-2.8g/cm3，特別是為1.6-2.3g/cm3，有助于進(jìn)一步提高電池的能量密度。

28、在一種可能的實(shí)施方式中，所述正極極片的厚度為50-90μm，可選地，所述正極極片的厚度為65-80μm。

29、本技術(shù)實(shí)施例中，通過(guò)限定正極極片的厚度為50-90μm，特別是65-80μm，有助于進(jìn)一步提高電池的能量密度。

30、在一種可能的實(shí)施方式中，所述正極極片的涂覆重量為3.5-35mg/cm2，可選地，所述正極極片的涂覆重量為10-25mg/cm2。

31、本技術(shù)實(shí)施例中，通過(guò)限定正極極片的涂覆重量為3.5-35mg/cm2，特別是10-25mg/cm2，有助于進(jìn)一步提高電池的能量密度。

32、在一種可能的實(shí)施方式中，所述正極活性材料包括naxry(po4)z(p2o7)k，其中，1≤x≤7、1≤y≤4、1≤z≤2、1≤k≤4，r包括mg、al、sc、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、zr、nb、mo、sn、hf、ta、w和pb中的至少一種。

33、本技術(shù)實(shí)施例中，通過(guò)使用上述材料作為正極活性材料，有助于進(jìn)一步提高電池的能量密度。

34、本技術(shù)的第二方面提供了一種電池單體，包括根據(jù)本技術(shù)第一方面中任一項(xiàng)實(shí)施例所述的正極極片。

35、在一種可能的實(shí)施方式中，所述電池單體還包括負(fù)極極片，所述負(fù)極極片包括負(fù)極集流體和設(shè)置于所述負(fù)極集流體至少一側(cè)的負(fù)極膜層，所述負(fù)極膜層包括導(dǎo)電劑。

36、本技術(shù)的第三方面提供了一種電池，包括根據(jù)本技術(shù)第二方面中任一項(xiàng)實(shí)施例所述的電池單體。

37、本技術(shù)的第四方面提供了一種用電裝置，包括根據(jù)本技術(shù)第三方面所述的電池。