二次电池、用于制备二次电池的方法、电池模块、电池包及用电装置制造方法及图纸

本申请公开了一种二次电池、用于制备二次电池的方法、电池模块、电池包及用电装置。二次电池包括电解液和正极极片，正极极片包括分子式为Li

【技术实现步骤摘要】
二次电池、用于制备二次电池的方法、电池模块、电池包及用电装置


[0001]本申请属于电池
，尤其涉及一种二次电池、用于制备二次电池的方法、电池模块、电池包及用电装置。

技术介绍

[0002]二次电池依靠锂离子在正极和负极之间往复脱嵌来进行充电和放电，其具有能量密度高、循环寿命长，以及无污染、无记忆效应等突出特点。因此，二次电池作为清洁能源，已由电子产品逐渐普及到水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域，以适应环境和能源的可持续发展战略。其中，钴是二次电池正极活性材料重要组成元素，但是，钴在地壳中含量较少、开采困难且价格昂贵，因此，低钴或无钴成为正极活性材料必然的发展趋势。然而，钴对正极活性材料锂离子扩散速率贡献很大，低钴或无钴会降低正极活性材料的锂离子扩散速率，影响二次电池的循环寿命。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种二次电池、用于制备二次电池的方法、电池模块、电池包及用电装置，旨在提高低钴或无钴正极活性材料的锂离子扩散速率，提高二次电池的循环性能。
[0004]本申请第一方面提供一种二次电池，包括电解液和正极极片。所述正极极片包括分子式为Li
a
Ni
b
Co
c
M1
d
M2
e
O
f
A
g
的层状材料，其中，M1选自Mn、Al中的一种或两种，M2选自Si、Ti、Mo、V、Ge、Se、Zr、Nb、Ru、Pd、Sb、Ce、Te及W中的一种或几种，A选自F、N、P及S中的一种或几种，0.8≤a≤1.2，0＜b＜0.98，0≤c＜0.1，0＜d＜0.5，0≤e≤0.5，0≤f≤2，0≤g≤2，b+c+d+e＝1，f+g＝2。所述电解液包括含磷氧双键的化合物，所述含磷氧双键的化合物包括二氟磷酸锂、二乙基(2
‑
氰乙基)膦酸酯、三丙基磷酸酐、乙酰基磷酸二乙酯、磷酸三苯酯中的一种或几种，基于所述电解液的总质量，所述含磷氧双键的化合物的质量百分含量为x％且0＜x≤1.0。所述二次电池满足c+x/10≥0.10。
[0005]专利技术人经过大量研究发现，低钴或无钴正极活性材料的钴含量c与电解液中含磷氧双键的化合物的质量百分含量x％关系密切。当低钴或无钴正极活性材料的钴含量c与电解液中含磷氧双键的化合物的质量百分含量x％满足c+x/10≥0.10时，能够使含磷氧双键的化合物中的O原子充分地与低钴或无钴正极活性材料表面的锂离子结合，更好地稳定低钴或无钴正极活性材料表面的锂离子，避免低钴或无钴正极活性材料表面过脱锂。因此，二次电池能在具有显著改善的循环性能的同时，还具有良好的高温存储性能。
[0006]当c+x/10＜0.10时，电解液中含磷氧双键的化合物的含量不足以在低钴或无钴正极活性材料表面形成性能优良的保护膜，并且含磷氧双键的化合物也不能充分稳定低钴或无钴正极活性材料表面的锂离子并抑制低钴或无钴正极活性材料表面过脱锂，因此，二次
电池难以具有显著改善的循环性能。
[0007]在本申请的任意实施方式中，所述含磷氧双键的化合物至少包括二氟磷酸锂。二氟磷酸锂的分子结构中具有两个单独的P＝O双键，因此，能够充分与低钴或无钴正极活性材料表面的锂离子结合，更好地稳定低钴或无钴正极活性材料表面的锂离子，避免低钴或无钴正极活性材料表面过脱锂。
[0008]在本申请的任意实施方式中，所述电解液还包括氟代碳酸乙烯酯、氟代磺酰亚胺锂盐中的一种或几种。
[0009]可选地，氟代磺酰亚胺锂盐的分子式为LiN(SO2R1)(SO2R2)，R1、R2各自独立地表示F、或C
n
F
2n+1
，n为1～10的整数。
[0010]可选地，氟代磺酰亚胺锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂中的一种或两种。
[0011]在本申请的任意实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为y％且0≤y≤2.0。可选地，0＜y≤1.5。
[0012]在本申请的任意实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述氟代磺酰亚胺锂盐的质量百分含量为z％且0≤z≤2.0。可选地，0＜z≤1.5。
[0013]在电解液中加入氟代碳酸乙烯酯后，能有效提升二次电池的循环性能；此外，氟代碳酸乙烯酯耐高压氧化，有利于匹配高电压正极活性材料，从而有利于提升二次电池的能量密度。在电解液中加入氟代磺酰亚胺锂盐后，能够显著改善二次电池的倍率性能和低温性能。
[0014]在本申请的任意实施方式中，所述二次电池还满足0.5≤y/x≤2.0。可选地，0.5≤y/x≤1.0。此时能够充分发挥含磷氧双键的化合物和氟代碳酸乙烯酯的协同作用，不仅不会增加二次电池的产气量，还会进一步改善二次电池的循环性能和能量密度。
[0015]在本申请的任意实施方式中，所述二次电池还满足0.5≤x/z≤2.0。可选地，0.5≤x/z≤1.5。此时能够充分发挥含磷氧双键的化合物和氟代磺酰亚胺锂盐的协同作用，不仅不会恶化二次电池的循环性能，还能进一步改善二次电池的倍率性能和低温性能。
[0016]在本申请的任意实施方式中，所述二次电池还同时满足0.5≤y/x≤2.0和0.5≤x/z≤2.0。可选地，所述二次电池还同时满足0.5≤y/x≤2.0，0.5≤x/z≤2.0和0.25≤y/z≤2.0。此时，二次电池同时具有显著改善的循环性能、存储性能、倍率性能以及低温性能。
[0017]本申请第二方面提供一种用于制备二次电池的方法，至少包括步骤：
[0018]S10，将正极极片、隔离膜、负极极片、电解液组装成二次电池，所述正极极片包括分子式为Li
a
Ni
b
Co
c
M1
d
M2
e
O
f
A
g
的层状材料，其中，M1选自Mn、Al中的一种或两种，M2选自Si、Ti、Mo、V、Ge、Se、Zr、Nb、Ru、Pd、Sb、Ce、Te及W中的一种或几种，A选自F、N、P及S中的一种或几种，0.8≤a≤1.2，0＜b＜0.98，0≤c＜0.1，0＜d＜0.5，0≤e≤0.5，0≤f≤2，0≤g≤2，b+c+d+e＝1，f+g＝2，所述电解液包括含磷氧双键的化合物、可选的氟代碳酸乙烯酯、可选的氟代磺酰亚胺锂盐，所述含磷氧双键的化合物包括二氟磷酸锂、二乙基(2
‑
氰乙基)膦酸酯、三丙基磷酸酐、乙酰基磷酸二乙酯、磷酸三苯酯中的一种或几种，基于所述电解液的总质量，所述含磷氧双键的化合物的质量百分含量为x％且0＜x≤1.0，基于所述电解液的总质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为y％且0≤y≤2.0，基于所述电解液的总质量，所述氟代磺酰亚胺锂盐的质量百分含量为z％且0≤z≤2.0；
[0019]S20，从步骤1所得到的二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池，包括电解液和正极极片，其特征在于，所述正极极片包括分子式为Li
a
Ni
b
Co
c
M1
d
M2
e
O
f
A
g
的层状材料，其中，M1选自Mn、Al中的一种或两种，M2选自Si、Ti、Mo、V、Ge、Se、Zr、Nb、Ru、Pd、Sb、Ce、Te及W中的一种或几种，A选自F、N、P及S中的一种或几种，0.8≤a≤1.2，0＜b＜0.98，0≤c＜0.1，0＜d＜0.5，0≤e≤0.5，0≤f≤2，0≤g≤2，b+c+d+e＝1，f+g＝2，所述电解液包括含磷氧双键的化合物，所述含磷氧双键的化合物包括二氟磷酸锂、二乙基(2
‑
氰乙基)膦酸酯、三丙基磷酸酐、乙酰基磷酸二乙酯、磷酸三苯酯中的一种或几种，可选地，所述含磷氧双键的化合物至少包括二氟磷酸锂，基于所述电解液的总质量，所述含磷氧双键的化合物的质量百分含量为x％且0＜x≤1.0，所述二次电池满足c+x/10≥0.10。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述电解液还包括氟代碳酸乙烯酯、氟代磺酰亚胺锂盐中的一种或几种，可选地，氟代磺酰亚胺锂盐的分子式为LiN(SO2R1)(SO2R2)，R1、R2各自独立地表示F、或C
n
F
2n+1
，n为1～10的整数；可选地，氟代磺酰亚胺锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂中的一种或两种。3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为y％且0≤y≤2.0，可选地，0＜y≤1.5，和/或，基于所述电解液的总质量，所述氟代磺酰亚胺锂盐的质量百分含量为z％且0≤z≤2.0，可选地，0＜z≤1.5。4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还满足下述关系式(1)
‑
(2)中的一个或两个：(1)0.5≤y/x≤2.0，可选地，0.5≤y/x≤1.0，(2)0.5≤x/z≤2.0，可选地，0.5≤x/z≤1.5。5.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还同时满足0.5≤y/x≤2.0，0.5≤x/z≤2.0和0.25≤y/z≤2.0。6.一种用于制备二次电池的方法，包括步骤：S10，将正极极片、隔离膜、负极极片、电解液组装成二次电池，所述正极极片包括分子式为Li
a
Ni
b
Co
c
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴则利，韩昌隆，
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：