一种二次电池制造技术

本发明专利技术涉及一种二次电池，包括：正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜以及电解液，负极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一侧的负极活性材料层，电解液包括有机溶剂和锂盐，其特征在于，负极活性材料包括核结构和包覆在核结构表面至少一部分上的占负极活性材料总重量的至少0.5wt％且至多10wt％的聚合物的网络包覆层，核结构包括SiO

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池


[0001]本专利技术属于电化学
，更具体地，本专利技术涉及一种二次电池。

技术介绍

[0002]随着能源与环境问题的日益凸显，新能源产业得到了越来越多的重视。二次电池因其能量密度高、循环性能好等特点，作为一种重要的新型储能装置而被广泛应用。近年来，二次电池向高能量输出、宽适用条件方向不断发展。构成二次电池的四大主要材料：正极材料、负极材料、隔离膜、电解液方面均受到研究者的关注。
[0003]近年来，非碳类负极活性材料在二次电池的负极活性材料领域引起了极大的关注。作为非碳类负极活性材料的代表，硅基材料具有比传统石墨更高的理论容量(4200mAh/g)，嵌锂电位低，电化学可逆容量高，安全性能好，资源丰富的优势，成为受关注的焦点。但是，硅基材料在嵌锂过程中会产生巨大的体积膨胀(约400％)，导致负极活性材料粉化脱落以及浸润的电解液被大量挤出从而在负极材料与电解液间存在显著的固液界面变化，这都极大地降低了电池的循环性能。
[0004]因此，二次电池工业中需要设计合适的二次电池体系，兼顾其容量和动力学循环性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：提供一种兼顾其容量和动力学循环性能的二次电池。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种二次电池，其包括：正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜以及电解液，所述负极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一侧的负极活性材料层，所述电解液包括有机溶剂和锂盐，其特征在于，
[0007]所述负极活性材料包括核结构和包覆在所述核结构的至少一部分表面上的占所述负极活性材料总质量至少0.5质量％且至多10质量％的量的聚合物网络包覆层，所述核结构包括SiO
x
(0<x<2)，所述网络包覆层衍生自具有氰基、酰胺基、酰亚胺基、磺酰基、羧基、砜基中的一种或多种官能团的聚合物；并且
[0008]所述锂盐包括下式I所表示的第一锂盐：
[0009][0010]在式I中，R1、R2各自独立地单独表示氟原子、碳原子数为1-20的氟代烷基或碳原子数为1-20的氟代烷氧基，并且n为1、2或3的整数。
[0011]在根据本专利技术的二次电池中，负极活性材料具有核壳结构，内核的硅基材料具有较高的克容量，硅基内核材料表面包覆有一层聚合物的网络包覆层，可以明显抑制硅基材
料的膨胀，从而改善电池的循环性能。而且，在电池的装配过程中，将含有磺酰亚胺锂的电解液与上述负极活性材料配合可以获得兼顾容量和动力学循环性能的二次电池。
[0012]并非受缚于任何理论，专利技术人提供如下解释，以便本专利技术能够被更好地理解。
[0013]在根据本专利技术的二次电池中，采用亚胺型锂盐的电解液，一方面由于磺酰亚胺型锂盐的阴离子自身较常用锂盐LiPF6的阴离子PF
6-大，自身迁移难，提高了Li
+
的相对迁移能力，另一方面，磺酰亚胺型阴离子是个大共轭结构，电子云密度小，与Li
+
的相互作用力小，以上两方面使得由其配制形成的电解液具有较高的电导率。而且，磺酰亚胺型锂盐的阴离子与网络包覆层中的聚合物具有较强的相似相溶性，溶剂化的Li
+
更易通过网络包覆层，提高了电解液在负极活性材料界面处的浸润性和导离子性。
[0014]采用衍生自具有氰基、酰胺基、酰亚胺基、磺酰基、羧基、砜中的一种或多种官能团的聚合物网络层包覆的SiO
x
作为负极活性材料，虽然可以改善负极片的膨胀，但通常会恶化电化学性能(如倍率性能)。
[0015]在根据本专利技术的二次电池的装配过程中，专利技术人将以上二者联合使用，并且惊讶地发现了这二者可以产生协同效应。因而，根据本专利技术的二次电池具有高能量密度和动力学循环性能。
[0016]本专利技术的一个或多个实施方案的细节在以下的说明书中阐明。根据说明书和权利要求，本专利技术其它特征、目的和优点将变得清楚。
[0017]定义
[0018]描述本专利技术的内容时，不使用数量词时(尤其在权利要求书的内容中)应解释为涵盖单数和复数，除非另有说明或者与上下文明显矛盾。
[0019]在组合物被描述为包括或包含特定组分的情况下，预计该组合物中并不排除本专利技术未涉及的可选组分，并且预计该组合物可由所涉及的组分构成或组成，或者在方法被描述为包括或包含特定工艺步骤的情况下，预计该方法中并不排除本专利技术未涉及的可选工艺步骤，并且预计该方法可由所涉及的工艺步骤构成或组成。
[0020]为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0021]在本专利技术中，术语“第一锂盐”是指在电解液中起主要作用的锂盐，通常其在电解液中的质量百分含量在5质量％或以上。
[0022]在本专利技术中，术语“第二锂盐”是指在电解液中起次要作用的锂盐，例如用于降低电解液的成本、抑制第一锂盐的使用所引起的负面作用等，通常其在电解液中的质量百分含量至多为10质量％或更低，例如为5质量％或以下，例如3质量％或以下。
[0023]在本专利技术中，“聚合物的网络包覆层”是用于包覆作为内核的硅基材料的层，其具有由交联的聚合物形成的网络结构。为了用于形成该网络包覆层，所使用的聚合物通常具有氰基、酰胺基、酰亚胺基、磺酰基、羧基、砜基中中的一种或多种官能团，而且可以使用选自如下交联剂，所述交联剂可选自乙二醇、丙三醇、三亚乙基四胺、二甲胺基丙胺、含硫化合
物中的一种或多种，优选为乙二醇。
[0024]本文中在描述基团或化合物的上下文中，术语“氟代”是指其中一个或多个氢原子被氟原子取代的基团或化合物。优选地，氟代是全氟代的或部分氟代的。例如，氟代甲基包括但不限于-CF3、-CHF2和-CH2F。
[0025]当在二次电池的上下文中使用时，术语“4C倍率”是用于衡量二次电池的容量的参数。通常，4C倍率越高，二次电池的容量越大。
[0026]当在二次电池的上下文中使用时，术语“容量保持率”是用于衡量二次电池在25℃下的循环性能的参数。通常，容量保持率越高，二次电池的循环动力学性能越好。
[0027]术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本专利技术实施方案。然而，在相同或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。另外，一个或多个优选的实施方案的叙述不意味着其他实施方案是不可用的，并且不旨在将其他实施方案排除在本专利技术范围外。
具体实施方式
[0028]下面详细说明根据本专利技术的二次电池。
[0029]根据本专利技术的二次电池，包括：正极片、负极片、间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池，包括：正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜以及电解液，所述负极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一侧的负极活性材料层，所述电解液包括有机溶剂和锂盐，其特征在于，所述负极活性材料包括核结构和包覆在所述核结构表面的至少一部分上的占所述负极活性材料总质量至少0.5质量％且至多10质量％的聚合物的网络包覆层，所述核结构包括SiO
x
(0<x<2)，所述网络包覆层衍生自具有氰基、酰胺基、酰亚胺基、磺酰基、羧基、砜基中的一种或多种官能团的聚合物；并且所述锂盐包括下式I所表示的第一锂盐：在式I中，R1、R2各自独立地单独表示氟原子、碳原子数为1-20的氟代烷基或碳原子数为1-20的氟代烷氧基，并且n为1、2或3的整数。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述聚合物选自聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈中的至少一种。3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述聚合物网络包覆层以相对于所述负极活性材料的总质量1质量％至5质量％的量存在。4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第一锂盐选自双氟磺酰亚胺锂、氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、甲基磺酰三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酰五氟乙基磺酰亚胺锂、双(五氟乙基磺酰)亚胺锂、LiN(SO2OCH2CF3)2、LiN(SO2OCH2CF2CF3)2、LiN(SO2OCH2CF2CF2H)2、LiN[(SO2OCH(CF3)2]、FSO2N-(Li
+
)SO2N-(Li
+
)SO2F、FSO2N-(Li
+
)SO2N-(Li
+
)SO2N-(Li
+
)SO2F、FSO2N-(Li
+
)SO2N-(Li
+
)SO2CF3、CF3SO2N-(Li
+
)SO2N-(Li
+
)SO2CF3、FSO2N-(Li
+
)SO2N-(Li
+
)SO2N-(Li
+
)SO2CF3中的一种或多种，优选地选自选自双氟磺酰亚胺锂、氟磺酰(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、FSO2N-(Li
+
)SO2N-(Li
+
)SO2F、FSO2N-(Li
+
)SO2N...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁成都，陈培培，付成华，彭畅，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：