二次电池及其制备方法技术

本申请提供了一种二次电池及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
二次电池及其制备方法、用电装置


[0001]本申请涉及二次电池
，尤其涉及一种二次电池及其制备方法
、
用电装置
。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然构成现有技术
。
[0003]近年来，随着二次电池的应用范围越来越广泛，二次电池广泛应用于水力
、
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
、
电动摩托车和电动汽车等多个领域
。
[0004]由于二次电池取得了极大的发展，对二次电池的循环性能和动力学性能也提出了更高的要求
。
因此，寻求循环性能和动力学性能更加优异的二次电池是本领域技术人员重点关注的方向之一
。

技术实现思路

[0005]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的之一在于，提供一种二次电池，其具有较好的循环性能和动力学性能
。
[0006]为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种二次电池，包括正极极片
、
负极极片和电解液；所述正极极片包括正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料以及正极电解质界面膜（
CEI
），所述正极电解质界面膜中包括
Li2MO4，其中
M
包括硫属元素；所述电解液包括溶剂和锂盐，还包括锂金属螯合物和能够与锂离子结合形成螯合物的添加剂中的至少一种
。
[0007]本申请的二次电池的正极膜层中具有正极电解质界面膜，该正极电解质界面膜中包括
Li2MO4，其中
M
包括硫属元素，该
Li2MO4由硫属元素单质与正极活性材料表面上的残留锂化合物（
RLCs
）反应得到；如此，去除了正极活性材料表面上的残留锂化合物，并且该含有
Li2MO4的正极电解质界面膜的电化学性能稳定，能够提升二次电池，尤其是采用高镍三元正极材料的二次电池的首次库伦效率和存储性能，并可降低电池
DCR
，提高电池的倍率性能和循环性能；二次电池的电解液中包括锂金属螯合物和能够与锂离子结合形成螯合物的添加剂中的至少一种，该添加剂能够与锂离子形成螯合物，抑制溶解在电解液中的硫属元素在电池的负极极片与锂离子结合形成不导电的硫属元素锂化物，从而可以进一步降低电池
DCR
，进一步提高电池的倍率性能和循环性能
。
本申请的二次电池具有较高的首次库伦效率，较好的循环性能
、
动力学性能和存储性能
。
[0008]在任意的实施方式中，所述添加剂包括有机膦酸
、
膦酸酯和草酸酯中的一种或多种
。
在电解液中采用上述的添加剂，能够有效地与电解液中的锂离子进行螯合，有效地缓解电解液中溶解的硫属元素在负极与锂离子反应生成不导电的硫属元素锂化物，有效提高二次电池的循环性能和动力学性能
。
[0009]在任意的实施方式中，所述有机膦酸包括羟基乙叉二膦酸
、
氨基三亚甲基膦酸
、
乙
二胺四亚甲基膦酸和乙二胺四甲叉膦酸中的一种或多种
。
上述的有机膦酸添加剂分子中具有两个对称结构的磷
‑
氧双键（
P=O
），可以更好地与电解液中的锂离子进行结合形成螯合物
。
[0010]在任意的实施方式中，所述膦酸酯包括羟基乙叉二膦酸二乙酯
、
羟基乙叉二膦酸二甲酯和羟基乙叉二膦酸二丙酯中的一种或多种
。
上述的膦酸酯添加剂分子中同样具有两个对称结构的磷
‑
氧双键（
P=O
），同样可以更好地与电解液中的锂离子进行结合形成螯合物
。
[0011]在任意的实施方式中，所述草酸酯包括草酸二甲酯
、
草酸二乙酯
、
草酸二丙酯和草酸二丁酯中的一种或多种
。
上述的草酸酯添加剂分子中具有两个对称结构的碳
‑
氧双键（
C=O
），可以更好地与电解液中的锂离子进行结合形成螯合物
。
[0012]在任意的实施方式中，所述锂金属螯合物包括锂离子与有机膦酸形成的螯合物
、
锂离子与膦酸酯形成的螯合物和锂离子与草酸酯形成的螯合物中的一种或多种
。
[0013]在任意的实施方式中，所述硫属元素包括硫元素
、
硒元素和碲元素中的一种或多种
。
进一步地，硫属元素为硫元素
。
[0014]在任意的实施方式中，所述正极电解质界面膜中
Li2MO4的质量为所述正极活性材料质量的
0.1%~4.5%。
[0015]在任意的实施方式中，所述正极活性材料表面上的所述正极电解质界面膜的厚度为
5 nm~20 nm。
可选地，所述正极电解质界面膜的厚度为
5 nm~10 nm。
[0016]在任意的实施方式中，所述正极活性材料包括
Li
x
Ni
a
Co
b
A
c
O2，其中
A
包括
Mn
和
Al
中的至少一种，
0.2≤x≤1.2
，
0.6≤a
＜1，0＜
b≤0.2
，
a+b+c =1。
如此，正极活性材料采用高镍三元正极材料，可以提升二次电池的能量密度
。
[0017]本申请的第二方面提供了一种本申请第一方面的二次电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将溶剂
、
正极活性材料和硫属元素单质混合形成浆料，将所述浆料涂覆在正极集流体上，烘干，得到正极极片；及将负极极片与所述正极极片组装成干电芯，向所述干电芯中注入电解液，得到二次电池；其中，所述电解液的组成原料包括溶剂
、
锂盐和能够与锂离子结合形成螯合物的添加剂
。
[0018]本申请的制备方法通过在正极的浆料中添加硫属元素单质，可以去除正极活性材料表面上的
Li2O、Li2CO3等残留锂化合物，并形成电化学稳定的
Li2MO4人工
CEI
层，可以提升二次电池的首次库伦效率和存储性能，并可降低电池
DCR
，提高电池的倍率性能和循环性能；通过在电解液中添加能够与锂离子结合形成螯合物的添加剂，可以改善因电解液中溶解的硫属元素离子与锂离子结合造成电池动力学和循环性能降低的情况
。
由此，所制备的二次电池具有较高的首次库伦效率，较好的循环性能
、
动力学性能和存储性能
。
[0019]在任意的实施方式中，所述浆料中所述硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种二次电池，其特征在于，包括正极极片
、
负极极片和电解液；所述正极极片包括正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料以及正极电解质界面膜，所述正极电解质界面膜中包括
Li2MO4，其中
M
包括硫属元素；所述电解液包括溶剂和锂盐，还包括锂金属螯合物和能够与锂离子结合形成螯合物的添加剂中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述添加剂包括有机膦酸
、
膦酸酯和草酸酯中的一种或多种
。3.
根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池满足以下至少一项：（1）所述有机膦酸包括羟基乙叉二膦酸
、
氨基三亚甲基膦酸
、
乙二胺四亚甲基膦酸和乙二胺四甲叉膦酸中的一种或多种；（2）所述膦酸酯包括羟基乙叉二膦酸二乙酯
、
羟基乙叉二膦酸二甲酯和羟基乙叉二膦酸二丙酯中的一种或多种；（3）所述草酸酯包括草酸二甲酯
、
草酸二乙酯
、
草酸二丙酯和草酸二丁酯中的一种或多种
。4.
根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述锂金属螯合物包括锂离子与有机膦酸形成的螯合物
、
锂离子与膦酸酯形成的螯合物和锂离子与草酸酯形成的螯合物中的一种或多种
。5.
根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述硫属元素包括硫元素
、
硒元素和碲元素中的一种或多种
。6.
根据权利要求
1~5
中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述正极电解质界面膜中
Li2MO4的质量为所述正极活性材料质量的
0.1%~4.5%。7.
根据权利要求
1~5
中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料表面上的所述正极电解质界面膜的厚度为
5 nm~20 nm。8.
根据权利要求
1~5
中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料包括
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凯，吴子睿，靳超，叶永煌，严观福生，代志鹏，
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：