二次电池和电子装置制造方法及图纸

本申请提供了一种二次电池和电子装置。本申请的二次电池包括正极和负极，该正极包括正极活性材料、聚偏二氟乙烯和聚丙烯腈类聚合物，其中，基于聚偏二氟乙烯的质量，聚丙烯腈类聚合物的质量含量为0.01％至1.1％；该负极包括负极活性材料，负极活性材料包括石墨和硬碳。本申请的二次电池通过在正极中引入聚丙烯腈类聚合物同时合理搭配负极中的硬碳材料，在不影响其他性能的基础上，极大地提升了二次电池在高电压下的循环性能和热箱性能。池在高电压下的循环性能和热箱性能。

【技术实现步骤摘要】
二次电池和电子装置


[0001]本申请涉及储能领域。具体地，本申请涉及一种二次电池和电子装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池能量密度的进一步提升意义重大，目前提升能量密度的重要的手段是提高正极充电电压，增加脱锂量从而提升容量。然而充电电压的提升会导致正极材料产生不可逆相变、晶格释氧以及钴溶出等问题，同时电解液在高压下也容易分解，导致锂离子电池的高温性能尤其是循环和热箱性能降低严重。
[0003]针对上述问题，现有技术中常见的解决措施包括对正极材料进行包覆和掺杂或者优化电解液组成。然而正极材料的包覆或掺杂会导致其克容量降低，影响动力学性能；电解液优化容易导致动力学性能降低。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术存在的上述问题，本申请提供一种二次电池以及包括该二次电池的电子装置。本申请的二次电池通过在正极中引入聚丙烯腈类聚合物同时合理搭配负极中的硬碳材料，在不影响其他性能的基础上，极大地提升了二次电池在高电压下的循环性能和热箱性能。
[0005]本申请的第一方面提供了一种二次电池，其包括正极和负极，该正极包括正极活性材料、聚偏二氟乙烯和聚丙烯腈类聚合物，其中，基于聚偏二氟乙烯的质量，聚丙烯腈类聚合物的质量含量为0.01％至1.1％；该负极包括负极活性材料，负极活性材料包括石墨和硬碳。本申请的二次电池通过在正极中引入聚丙烯腈类聚合物同时合理搭配负极中的硬碳材料，一方面，聚丙烯腈类聚合物中的腈键能够与正极活性材料中的钴配位，降低钴的活性，提升正极活性材料的稳定性，进而能够有效改善正极活性材料在高温循环和存储中的钴溶出问题；另一方面，硬碳材料的引入可以提升二次电池的动力学性能，弥补正极中由于引入聚丙烯腈类聚合物导致的轻微动力学损失，在不影响其他性能的基础上，极大地提升了二次电池在高电压下的循环性能和热箱性能。
[0006]在一些实施方式中，聚丙烯腈类聚合物的质量含量为0.3％至0.8％。聚丙烯腈类聚合物的含量过高时，二次电池的动力学性能尤其是低温性能会受到较大的影响，会无法通过负极中的硬碳含量来进一步的平衡。
[0007]在一些实施方式中，基于石墨的质量，硬碳的质量含量为0.1％至2.5％。硬碳材料的充电截止电位相比与石墨负极电位更低，在同样的全电池电压下，可以适当有效拉低正极的截止电位，保证了材料的高温性能。此外，硬碳还可以提升体系的动力学性能，弥补正极聚丙烯腈类聚合物导致的轻微动力学损失。但硬碳含量过高时，会使得正极电位过低，影响正极的充放电容量和二次电池的首次效率。在一些实施方式中，硬碳的质量含量为0.5％至2％。
[0008]在一些实施方式中，聚丙烯腈类聚合物的重均分子量为3万至25万。聚丙烯腈类聚
合物的重均分子量过大时，会导致二次电池的低温性能损失较大，重均分子量过低时，其稳定正极活性材料的作用无法有效发挥。在一些实施方式中，聚丙烯腈类聚合物的重均分子量为10万至20万。
[0009]在一些实施方式中，聚丙烯腈类聚合物的分子量分布指数为1.0至2.0。
[0010]在一些实施方式中，聚丙烯腈类聚合物包括结构单元A，
[0011][0012]其中，R1至R3各自独立选自氢或C1
‑
C4烷基。在一些实施方式中，聚丙烯腈类聚合物包括聚丙烯腈或聚甲基丙烯腈。
[0013]在一些实施方式中，硬碳的Dv50小于所述石墨的Dv50。在一些实施方式中，硬碳的Dv50为1μm至10μm。在一些实施方式中，石墨的Dv50为10μm至20μm。硬碳颗粒远小于石墨颗粒可以进一步提升二次电池的动力学性能，弥补正极聚丙烯腈类聚合物导致的轻微动力学损失。
[0014]在一些实施方式中，硬碳中，氢元素质量含量与碳元素质量含量的比值为0.05至0.2。
[0015]在一些实施方式中，通过X射线衍射法测试，负极活性材料的X射线衍射谱图在2θ为20
°
至30
°
范围内具有第一衍射峰和第二衍射峰，第二衍射峰的峰强度与第一衍射的峰的峰强度的比值大于或等于100。第二衍射峰的峰强度与第一衍射的峰的峰强度的比值在上述范围内时，硬碳与石墨间具有更优的协同作用，能够有效降低充电温升，进一步提升二次电池的倍率性能和高温循环性能。
[0016]在一些实施方式中，第一衍射峰的半峰宽为3
°
至10
°
。在一些实施方式中，第二衍射峰的半峰宽小于或等于1
°
。
[0017]在一些实施方式中，正极活性材料包括Li1‑
x
M
x
CoO2材料中的至少一种，其中，M元素包括Al、Mg、Ti、Sn、V、Cu、Zn、Zr、Cr、Mn、Ni、Co、Fe、Ga、Mo、Sb、W、Y和Nb中至少一种，0≤x≤0.5。
[0018]在一些实施方式中，基于正极活性材料的质量，M元素的含量≥3000ppm。M元素的含量在上述范围内时，可提升二次电池的高温循环性能和热箱性能。
[0019]本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括第一方面的二次电池。
[0020]本申请的二次电池通过在正极中引入聚丙烯腈类聚合物同时合理搭配负极中的硬碳材料，聚丙烯腈类聚合物能够有效改善正极活性材料在高温循环和存储中的钴溶出问题，硬碳材料弥补正极中由于引入聚丙烯腈类聚合物导致的轻微动力学损失，两者协同作用，在不影响其他性能的基础上，极大地提升了二次电池在高电压下的循环稳定性。
具体实施方式
[0021]本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对
本申请的限制。
[0022]另外，有时在本申请中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
[0023]在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
[0024]一、二次电池
[0025]本申请的第一方面提供了一种二次电池，其包括正极和负极，该正极包括正极活性材料、聚偏二氟乙烯和聚丙烯腈类聚合物，其中，基于聚偏二氟乙烯的质量，聚丙烯腈类聚合物的质量含量为0.01％至1.1％；该负极包括负极活性材料，负极活性材料包括石墨和硬碳。本申请的二次电池通过在正极中引入聚丙烯腈类聚合物同时合理搭配负极中的硬碳材料，一方面，聚丙烯腈类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池，其包括：正极，所述正极包括正极活性材料、聚偏二氟乙烯和聚丙烯腈类聚合物，其中，基于聚偏二氟乙烯的质量，所述聚丙烯腈类聚合物的质量含量为0.01％至1.1％；负极，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料包括石墨和硬碳。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，基于石墨的质量，所述硬碳的质量含量为0.1％至2.5％。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述聚丙烯腈类聚合物的质量含量为0.3％至0.8％；和/或所述硬碳的质量含量为0.5％至2.0％。4.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述聚丙烯腈类聚合物满足如下条件(i)至(iii)中的至少一者：(i)所述聚丙烯腈类聚合物包括结构单元A，其中，R1至R3各自独立选自氢或C1
‑
C4烷基；(ii)所述聚丙烯腈类聚合物的重均分子量为3万至25万；(iii)所述聚丙烯腈类聚合物的分子量分布指数为1.0至2.0。5.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述聚丙烯腈类聚合物包括聚丙烯腈或聚甲基丙烯腈；和/或所述聚丙烯腈类聚合物的重均分子量为10万至20万。6.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述正极活性材料包括Li1‑
x
M
x
CoO2材料中的至少一种，其中，M元素包括Al、M...

【专利技术属性】
技术研发人员：周伯林，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：