本申請涉及新能源，特別是涉及一種電極、電池和用電設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、二次電池(rechargeable?battery)又稱為充電電池或蓄電池，是指在電池放電后可通過充電的方式使活性物質(zhì)激活而繼續(xù)使用的電池。然而，現(xiàn)有電池在首次充電過程中會消耗大量從正極脫出的活性離子來形成負極表面的sei膜(solid?electrolyteinterface，固體電解質(zhì)界面膜)，sei膜的形成不可逆的消耗部分活性離子，導致首次充放電效率的下降，進而造成不可逆的容量損失。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請主要解決的技術(shù)問題是提供一種電極、電池和用電設(shè)備，能夠補償首次充電時形成sei膜所消耗的活性離子，提高電池的循環(huán)容量；同時能夠保護補償層的活性物質(zhì)不被水氧侵蝕，提高補償效果。

2、為解決上述技術(shù)問題，本申請采用的一個技術(shù)方案是：提供一種電極，電極包括基層、活性層、過渡層、補償層和穩(wěn)定層，活性層位于基層的一側(cè)，過渡層位于活性層遠離基層的一側(cè)，補償層位于過渡層遠離活性層的一側(cè)，穩(wěn)定層位于補償層遠離過渡層的一側(cè)；活性層包括活性材料，補償層包括補償活性物質(zhì)，補償活性物質(zhì)用于補償活性離子，過渡層包括第一物質(zhì)，第一物質(zhì)至少部分溶解于電解液，以使第一物質(zhì)溶解后活性層與補償層連通；穩(wěn)定層包括第二物質(zhì)，第二物質(zhì)至少部分溶解于電解液，以使第二物質(zhì)溶解后裸露補償層。

3、該實施方式中，通過在電極上設(shè)置補償層能夠補償首次充電時形成sei膜所消耗的活性離子，提高電池的循環(huán)容量；同時在補償層與活性層之間設(shè)置過渡層，能夠暫時性隔離補償層中活性物質(zhì)與活性層中活性材料相互作用，降低安全風險；進一步地，通過設(shè)置穩(wěn)定層，能夠保護補償層的活性物質(zhì)不被水氧侵蝕，提高補償效果。

4、在一實施方式中，過渡層還包括第三物質(zhì)，第三物質(zhì)包括補充包，補充包包括包裹層以及被包裹層包覆的補償活性物質(zhì)。該實施方式中，通過在過渡層中設(shè)置可以緩釋補鋰的物質(zhì)，能夠在過渡層中第一物質(zhì)被溶解進行首效補鋰后，還可以持續(xù)補鋰。

5、在一實施方式中，包裹層包括氨基樹脂材料、丙烯酸酯聚合物、無機復合材料、無機-有機復合材料中的一種或多種，無機-有機復合材料包括有機聚合物和含硅氧鍵的無機化合物。該實施方式中，可以通過控制包裹層的成分選材控制補鋰速度，達到補鋰緩慢釋放的效果，減少因補鋰劑劇烈消耗對電池結(jié)構(gòu)造成不可逆的破壞，提高電池性能。

6、在一實施方式中，補償活性物質(zhì)包括鋰金屬、鋰合金、鋰鹽中的一種或多種。能夠快速與負極活性材料發(fā)生嵌鋰化反應(yīng)，實現(xiàn)補鋰。

7、在一實施方式中，過渡層還包括負極成膜物質(zhì)。負極成膜物質(zhì)能夠起到人造sei的作用，能夠促進負極表面形成均勻且致密的sei膜，改善負極成膜效果，同時能夠降低成膜消耗，從另一角度提高補鋰效果，提高負極性能，提升電池的循環(huán)壽命以及存儲壽命。

8、在一實施方式中，穩(wěn)定層還包括負極成膜物質(zhì)。能夠進一步地促進負極表面形成均勻且致密的sei膜，改善負極成膜效果，同時能夠降低成膜消耗，從另一角度提高補鋰效果，提高負極性能，提升電池的循環(huán)壽命以及存儲壽命。

9、在一實施方式中，負極成膜物質(zhì)包括lif、li2co3、li2o、li2so3、li3po4。

10、在一實施方式中，第一物質(zhì)和第二物質(zhì)包括堿金屬硝酸鹽、堿金屬高氯酸鹽、堿土金屬硝酸鹽、堿土金屬高氯酸鹽、堿金屬鹵化物、電解液添加劑中的一種或多種。

11、在一實施方式中，第一物質(zhì)和第二物質(zhì)包括硝酸鋰(lino3)、硝酸鎂(mg(no3)2)、高氯酸鋰(liclo4)、高氯酸鈉(naclo4)、高氯酸鎂(mg(clo4)2)、氯化鈉(nacl)、氟化鎂(mgf2)；四氟硼酸鋰(libf4)、六氟磷酸鋰(lipf6)；雙氟磺酰亞胺鋰(lifsi)；碳酸乙烯酯(ethylenecarbonate，ec)、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯(1,3-propanesultone，1,3-ps)中的一種或多種。

12、該實施方式中，上述物質(zhì)能夠較好的溶解于碳酸酯類或醚類的溶劑中，且溶解速度較快。同時上述可溶性物質(zhì)溶解于電池電解液中之后，也不會降低電池電解液的性能。

13、在一實施方式中，過渡層還包括第四物質(zhì)，第四物質(zhì)包括聚酰亞胺、聚醚砜、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素、聚己內(nèi)酯、羥甲基纖維素、丁苯橡膠、海藻酸鈉、聚丙烯酸酯類、聚環(huán)氧乙烷(peo)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(pvdf-hfp)、聚丙烯腈(pan)、聚丙烯酸、聚乳酸乙醇酸共聚物中的至少一種。過渡層中還可以包括不溶于電解液的物質(zhì)，該不溶物可以為第一物質(zhì)提供附著框架，有利于制備過程中過渡層的成膜。進一步地，還可以控制第一物質(zhì)的溶解速度，以減緩補償層與活性層發(fā)生嵌鋰反應(yīng)的速度，利于形成更均勻的sei膜。

14、在一實施方式中，基于過渡層的總重量，第一物質(zhì)的質(zhì)量比例大于50％。可選地，第一物質(zhì)的質(zhì)量比例為60％-80％?？扇苄晕镔|(zhì)含量的控制，一方面能夠減少可溶性物質(zhì)溶解進入到電解液后影響電解液性能，另一方面，若不溶物過多會影響鋰離子傳輸而增大極化，影響電池性能。

15、在一實施方式中，基于穩(wěn)定層的總重量，第二物質(zhì)的質(zhì)量比例大于50％?？蛇x地，第二物質(zhì)的質(zhì)量比例為70％-90％?？扇苄晕镔|(zhì)含量的控制，一方面能夠減少可溶性物質(zhì)溶解進入到電解液后影響電解液性能，另一方面，若不溶物過多會影響鋰離子傳輸而增大極化，影響電池性能。

16、在一實施方式中，基于電極層的總重量，穩(wěn)定層的質(zhì)量比例為0.1wt％-10wt％，可選為0.3wt％-3.0wt％，電極層的總重量為活性層、過渡層、補償層與穩(wěn)定層的總質(zhì)量。穩(wěn)定層含量的控制，一方面能夠減少可溶性物質(zhì)溶解進入到電解液后影響電解液性能，另一方面，若太多物質(zhì)無法溶解，留在電極表面會影響電池的能量密度。

17、在一實施方式中，穩(wěn)定層的厚度為100nm-10000nm，可選為300nm-3000nm。若穩(wěn)定層過薄，則起不到保護補償層的作用；若穩(wěn)定層太厚，若太多物質(zhì)無法溶解，留在電極表面會影響電池的能量密度。

18、在一實施方式中，電解液包括碳酸酯類溶劑、醚類溶劑中的一種或多種。能夠利于活性離子的傳輸，降低電極表面副反應(yīng)，提高電池穩(wěn)定性。

19、為解決上述技術(shù)問題，本申請采用的另一個技術(shù)方案是：提供一種電池，其包括補償電極。補償電極上述任一實施例的電極浸潤電解液后得到的。當電池采用所給的補償電極時，能夠?qū)崿F(xiàn)活性離子的補充、有效提高電池的首次充電效率和循環(huán)容量。

20、為解決上述技術(shù)問題，本申請采用的再一個技術(shù)方案是：提供一種用電設(shè)備，其包括上述電池。用電設(shè)備至少具有與電池相同的優(yōu)勢，可提高用電設(shè)備的可靠性。

21、上述說明僅是本申請技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。

技術(shù)特征：

1.一種電極，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于，所述過渡層還包括第三物質(zhì)，所述第三物質(zhì)包括補充包，所述補充包包括包裹層以及被所述包裹層包覆的所述補償活性物質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極，其特征在于，所述包裹層包括氨基樹脂材料、丙烯酸酯聚合物、無機復合材料、無機-有機復合材料中的一種或多種，所述無機-有機復合材料包括有機聚合物和含硅氧鍵的無機化合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的電極，其特征在于，所述補償活性物質(zhì)包括鋰金屬、鋰合金、鋰鹽中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的電極，其特征在于，所述過渡層還包括負極成膜物質(zhì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的電極，其特征在于，所述穩(wěn)定層還包括負極成膜物質(zhì)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電極，其特征在于，所述負極成膜物質(zhì)包括lif、li2co3、li2o、li2so3、li3po4中的一種或幾種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的電極，其特征在于，所述第一物質(zhì)和所述第二物質(zhì)包括堿金屬硝酸鹽、堿金屬高氯酸鹽、堿土金屬硝酸鹽、堿土金屬高氯酸鹽、堿金屬鹵化物、電解液添加劑中的一種或多種。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電極，其特征在于，所述第一物質(zhì)和所述第二物質(zhì)包括lino3、mg(no3)2、liclo4、naclo4、mg(clo4)2、nacl、mgf2、libf4、lipf6、雙氟磺酰亞胺鋰、碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯中的一種或多種。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的電極，其特征在于，所述過渡層還包括第四物質(zhì)，所述第四物質(zhì)包括聚酰亞胺、聚醚砜、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素、聚己內(nèi)酯、羥甲基纖維素、丁苯橡膠、海藻酸鈉、聚丙烯酸酯類、聚環(huán)氧乙烷、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯腈(pan)、聚丙烯酸、聚乳酸乙醇酸共聚物中一種或多種。

11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項所述的電極，其特征在于，基于所述過渡層的總重量，所述第一物質(zhì)的質(zhì)量比例大于50％；可選為60％-80％。

12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項所述的電極，其特征在于，基于所述穩(wěn)定層的總重量，所述第二物質(zhì)的質(zhì)量比例大于50％；可選為70％-90％。

13.根據(jù)權(quán)利要求1-12任一項所述的電極，其特征在于，基于電極層的總重量，所述穩(wěn)定層的質(zhì)量比例為0.1wt％-10wt％，可選為0.3wt％-3.0wt％；所述電極層的總重量為所述活性層、所述過渡層、所述補償層與所述穩(wěn)定層的總質(zhì)量。

14.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述的電極，其特征在于，所述穩(wěn)定層的厚度為100nm-10000nm，可選為300nm-3000nm。

15.根據(jù)權(quán)利要求1-14任一項所述的電極，其特征在于，所述電解液包括碳酸酯類溶劑、醚類溶劑中的一種或多種。

16.一種電池，其特征在于，包括補償電極，所述補償電極是權(quán)利要求1-15任一項所述的電極浸潤電解液后得到的。

17.一種用電設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求16所述的電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種電極、電池和用電設(shè)備。電極包括基層、活性層、過渡層、補償層和穩(wěn)定層，過渡層位于活性層與補償層之間，補償層包括補償活性物質(zhì)；穩(wěn)定層位于補償層遠離過渡層的一側(cè)；過渡層包括第一物質(zhì)，第一物質(zhì)至少部分溶解于電解液，以使第一物質(zhì)溶解后活性層與補償層連通；穩(wěn)定層包括第二物質(zhì)，第二物質(zhì)至少部分溶解于電解液，以使第二物質(zhì)溶解后裸露補償層。通過上述方式，本申請能夠補償首次充電時形成SEI膜所消耗的活性離子，提高電池的循環(huán)容量；同時能夠保護補償層的活性物質(zhì)不被水氧侵蝕，提高補償效果。

技術(shù)研發(fā)人員：楊成龍,高靖宇,蔣昊,陳傲賽,張海明
受保護的技術(shù)使用者：寧德時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