本技術涉及電池，尤其涉及固態電池單體、負極極片和正極極片及其制備方法、相關裝置。
背景技術：
1、商用鋰離子電池通常使用電解液，電解液中包含易燃的碳酸酯類和醚類溶劑，極易使鋰離子電池在碰撞、穿刺等特殊狀況下自燃、爆炸，存在較大的安全隱患。相比之下，采用固態電解質的固態電池，特別是全固態電池可以有效解決電池使用過程中的安全性問題。不過在實踐中經常發現固態電池的倍率性能難以達到與液態電池相媲美的程度，特別是在較高倍率下的循環性能不佳。
技術實現思路
1、本技術是鑒于上述技術問題而進行的，其目的在于解決固態電池在高倍率下的循環性能不足的問題。
2、為了達到上述目的，本技術提供了一種固態電池單體、負極極片和正極極片及其制備方法、相關裝置。
3、本技術第一方面提供一種固態電池單體，包括負極極片和正極極片；
4、負極極片包括負極集流體和設置在負極集流體至少一側的負極活性層，負極活性層包括負極活性物質和第一粘結劑；
5、正極極片包括正極集流體和設置在正極集流體至少一側的正極活性層，正極活性層包括正極活性物質和第二粘結劑；
6、固態電池單體滿足如下條件1)和條件2)中的一項或兩項：
7、1)第一粘結劑包括式i所示結構單元或其互變異構體；
8、2)第二粘結劑包括式i所示結構單元或其互變異構體；
9、
10、式i，n＝10000～100000。
11、本技術實施例中，電極(負極極片或正極極片)中以包括式i所示結構單元或其互變異構體的物質作為粘結劑，能夠有效改善固態電池在高倍率下的循環性能，其機理包括：
12、包含式i所示結構單元或其互變異構體的物質具有高粘性，可以作為粘結劑，該結構單元中的共軛結構可以為電極活性物質顆粒之間提供快速的離子/電子傳輸通道，使電極表現出低電阻、高離子/電子傳輸能力，進而改善固態電池在高倍率下的循環性能。
13、在一些實施方式中，第一粘結劑在負極活性層中的質量含量為2％～9％，可選地為3％～5％。第二粘結劑在正極活性層中的質量含量為2％～9％，可選地為3％～5％。
14、在該粘結劑(第一粘結劑或第二粘結劑)含量下，可以有效提高電極的離子/電子傳輸性能，改善固態電池在高倍率下的循環性能。且在粘結劑的質量含量為3％～5％的情況下粘結劑在電極活性層中具有很好的均勻性，電極平整，固態電池表現出更好的性能。另外，在該質量含量下，粘結劑不會過多占用用于提供容量的電極活性物質的比例，有利于提高電極的能量密度。
15、在一些實施方式中，第一粘結劑包括環化pan(環化聚丙烯腈)類聚合物。第二粘結劑包括環化pan類聚合物。
16、環化pan類聚合物具有高離子/電子傳輸能力，有利于提高電極的離子/電子傳輸性能，且環化pan類聚合物具有高粘性，能夠提高電極的內聚力，綜合作用下可有效改善固態電池在高倍率下的循環性能。
17、本技術第二方面提供一種負極極片，包括負極集流體和設置在負極集流體至少一側的負極活性層，負極活性層包括負極活性物質和第一粘結劑；第一粘結劑包括式i所示結構單元或其互變異構體；
18、
19、式i，n＝10000～100000。
20、本技術第三方面提供一種正極極片，包括正極集流體和設置在正極集流體至少一側的正極活性層，正極活性層包括正極活性物質和第二粘結劑；第二粘結劑包括式i所示結構單元或其互變異構體；
21、
22、式i，n＝10000～100000。
23、本技術第四方面提供一種負極極片的制備方法，包括：
24、在負極集流體至少一側制備包含負極活性物質與第一粘結劑前體的負極活性層，第一粘結劑前體包括式ii所示結構單元；
25、使第一粘結劑前體發生交聯反應；
26、
27、式ii，n＝10000～100000。
28、第一粘結劑前體包括式ii所示結構單元，則第一粘結劑前體發生交聯反應包括第一粘結劑前體發生分子間的交聯，同時發生分子內的環化(因此，使第一粘結劑前體發生交聯反應，也可以說是第一粘結劑前體發生環化反應)，生成包含式i所示結構單元或其互變異構體的第一粘結劑。
29、通過本技術實施例的制備方法，可以在負極活性層中形成包含式i所示結構單元或其互變異構體所示結構單元的第一粘結劑，式i所示結構單元或其互變異構體中的共軛結構可以為負極活性物質顆粒之間提供快速的離子/電子傳輸通道，使負極極片表現出低電阻、高離子/電子傳輸能力，進而改善固態電池在高倍率下的循環性能。
30、在一些實施方式中，第一粘結劑前體在負極活性層中的質量含量為3％～10％，可選地為4％～6％。
31、在該含量下，可以利用第一粘結劑前體生成一定量包括式i所示結構單元或其互變異構體、具有高離子/電子傳輸性能的第一粘結劑，使負極極片具有合適的導電性，有利于改善固態電池在高倍率下的循環性能。且在第一粘結劑前體在負極活性層中的質量含量為4％～6％的情況下，第一粘結劑前體和所生成的第一粘結劑在負極活性層中都具有很好的均勻性，可以使固態電池表現出更好的性能。
32、在一些實施方式中，第一粘結劑前體包括pan類聚合物。環化pan類聚合物具有高離子/電子傳輸能力，有利于提高負極的離子/電子傳輸性能，且環化pan類聚合物具有高粘性，能夠提高負極極片的內聚力，綜合作用下可有效改善固態電池在高倍率下的循環性能。
33、在一些實施方式中，使第一粘結劑前體發生交聯反應的方法包括：在保護氣氛下進行熱處理。熱處理的溫度為200℃～350℃，可選地為280℃～320℃。熱處理的時間為4h～9h，可選地為4h～6h。
34、在保護氣氛下進行熱處理，包括式ii所示結構單元的第一粘結劑前體能夠發生分子間以及分子內交聯，生成包括式i所示結構單元或其互變異構體的第一粘結劑。式i所示結構單元或其互變異構體中的共軛結構可以為負極活性物質顆粒之間提供快速的離子/電子傳輸通道，有利于改善固態電池在高倍率下的循環性能。且通過控制熱處理的溫度、時間可以使所生成的第一粘結劑具有合適的環化程度，既能提高負極極片的內聚力，又使得負極極片具有合適的導電性，將負極極片應用于固態電池后，能夠與固態電池中的大部分固態電解質膜具有很好的匹配性，緩解由于導電性過強而引起固態電解質膜分解的現象。
35、本技術第五方面提供一種正極極片的制備方法，包括：
36、在正極集流體至少一側制備包含正極活性物質與第二粘結劑前體的正極活性層，第二粘結劑前體包括式ii所示結構單元；
37、使第二粘結劑前體發生交聯反應；
38、
39、式ii，n＝10000～100000。
40、通過本技術實施例的制備方法，可以在正極活性層中形成包含式i所示結構單元或其互變異構體的第二粘結劑，式i所示結構單元或其互變異構體中的共軛結構可以為正極活性物質顆粒之間提供快速的離子/電子傳輸通道，使正極極片表現出低電阻、高離子/電子傳輸能力，進而改善固態電池在高倍率下的循環性能。
41、本技術還提供一些相關裝置，包括電池裝置、儲能裝置、用電裝置。
42、其中，電池裝置包括多個固態電池單體。
43、本技術實施例的固態電池單體具有良好的循環性能，因此，將該固態電池單體應用于電池裝置后，有利于改善電池裝置的循環性能，延長電池裝置的使用壽命。
44、儲能裝置包括多個固態電池單體或多個電池裝置，固態電池單體或電池裝置用于存儲或提供電能。
45、上述具有良好循環性能的固態電池單體、電池裝置用于為儲能裝置存儲或提供電能，可以延長儲能裝置的使用壽命。
46、用電裝置包括多個固態電池單體或多個電池裝置，固態電池單體或電池裝置用于存儲或提供電能。
47、上述具有良好循環性能的固態電池單體、電池裝置可以用作用電裝置的電源，也可以用作用電裝置的能量存儲單元，可以延長用電裝置的使用壽命。