【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池，特别是涉及一种二次电池及其制备方法、电极极片和用电装置。
技术介绍
1、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。
2、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、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。二次电池取得的极大发展，使得消费市场对其快充性能提出了更高的要求，因此，如何提升二次电池的快充性能是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本申请提供一种二次电池及其制备方法、电极极片和用电装置，旨在提升二次电池的快充性能。
2、本申请的第一方面，提供一种二次电池，所述二次电池包括电极极片，所述电极极片包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面的电极活性层，所述电极活性层中包含电极活性材料和聚合物粘结剂；
3、所述聚合物粘结剂包括内核和包覆所述内核至少部分表面的外壳，所述外壳和所述内核中的至少一者包括聚合物，所述外壳和所述内核中均具有孔洞结构，所述外壳中的孔洞数量多于所述内核中的孔洞数量。
4、上述二次电池中，聚合物粘结剂的外壳中的孔洞数量多于内核中的孔洞数量，可以提升活性离子在电极活性材料和电解液之间的传递速率，降低活性离子的传输阻力，并且可以增加电解液存储能力，提升电极极片的平均吸液速率，改善电极极片的界面，因此，二次电池在大电流充放电循环过程中，活性离子能够快速嵌入电极活性材料或自电极活性材料脱
5、在一些实施方式中，所述内核的平均孔径为0.5nm~3nm。内核的平均孔径在上述范围内，活性离子可以在聚合物粘结剂中快速迁移，有利于进一步提升二次电池的快充性能。进一步地，所述内核的平均孔径为0.5nm~1.5nm。
6、在一些实施方式中，所述外壳的平均孔径为0.5nm~3nm。外壳的平均孔径在上述范围内，活性离子可以在聚合物粘结剂中快速迁移，有利于进一步提升二次电池的快充性能。进一步地，所述外壳的平均孔径为0.5nm~1.5nm。
7、在一些实施方式中，所述外壳和所述内核均包括聚合物，所述内核中的聚合物与所述外壳中的聚合物不同。
8、在一些实施方式中，所述内核中的聚合物包括聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯酸丁酯、聚乙烯醇与丙烯酸异辛酯的接枝共聚物中的一种或多种。
9、在一些实施方式中，所述外壳中的聚合物包括含有丙烯酸酯类结构单元的聚合物和含有烯烃类结构单元的聚合物中的一种或多种。
10、在一些实施方式中，所述含有丙烯酸酯类结构单元的聚合物包括苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物和甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸异冰片酯共聚物中的一种或多种。
11、在一些实施方式中，所述含有烯烃类结构单元的聚合物包括聚苯乙烯和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种。
12、通过设计内核中的聚合物与外壳中的聚合物不同，或者内核中的聚合物和/或外壳中的聚合物选择上述种类的材料，可以提高聚合物粘结剂与电极活性材料之间的粘结性，并进一步提升二次电池的快充性能。
13、在一些实施方式中，所述聚合物粘结剂的体积平均粒径dv50为100nm~500nm。
14、在一些实施方式中，所述电极极片的平均吸液速率为1ml/s~4.5ml/s。如此设计，活性离子具有合适的迁移路径，更有利于提升二次电池的快充性能。
15、在一些实施方式中，所述电极极片为负极极片，所述集流体为负极集流体，所述电极活性层为负极活性层，所述电极活性材料为负极活性材料。电极极片为负极极片时，在负极极片中引入上述聚合物粘结剂，可以降低活性离子的传输阻力和负极极片的析锂风险。
16、在一些实施方式中，所述负极活性材料包括碳基材料，所述碳基材料包括石墨。
17、在一些实施方式中，所述负极活性层包括沿着远离所述负极集流体的表面方向依次层叠设置的第一负极活性层和第二负极活性层，所述第一负极活性层和所述第二负极活性层中均含有所述聚合物粘结剂，所述第一负极活性层中的所述聚合物粘结剂的质量百分含量大于或等于所述第二负极活性层中所述的聚合物粘结剂的质量百分含量。如此设计，第二负极活性层可以保留一定的孔隙和活性离子传输通道，有利于提升电解液由第一负极活性层向第二负极活性层浸润时的浸润速率，从而提升活性离子的传输速率，进一步提升二次电池的快充性能。
18、在一些实施方式中，所述第一负极活性层中的聚合物粘结剂的质量百分含量为0.8%~1.8%。由此，可以提升第一负极活性层中聚合物粘结剂和负极活性材料之间的粘附性，并且可以进一步提升二次电池的快充性能。
19、在一些实施方式中，所述第二负极活性层中的聚合物粘结剂的质量百分含量为0.6%~1.8%。由此，可以提升第二负极活性层中聚合物粘结剂和负极活性材料之间的粘附性，并且可以进一步提升二次电池的快充性能。
20、在一些实施方式中，所述第一负极活性层和所述第二负极活性层中均含有所述负极活性材料，所述第一负极活性层中的所述负极活性材料的质量百分含量小于或等于所述第二负极活性层中的所述负极活性材料的质量百分含量。
21、在一些实施方式中，所述第一负极活性层中的负极活性材料的质量百分含量为96%~97%。
22、在一些实施方式中，所述第二负极活性层中的负极活性材料的质量百分含量为97%~98%。
23、在一些实施方式中，所述电极极片为正极极片，所述集流体为正极集流体，所述电极活性层为正极活性层，所述电极活性材料为正极活性材料。
24、本申请的第二方面，提供一种二次电池的制备方法，包括制备电极极片的步骤；制备所述电极极片的步骤包括：
25、将包含第一造孔模板剂和第一单体的第一溶液经乳液聚合，形成包含内核的乳液；
26、将包含第二造孔模板剂和第二单体的第二溶液与所述包含内核的溶液混合，经乳液聚合，在所述内核的至少部分表面形成外壳，得到聚合物粘结剂中间体；所述第二溶液中的所述第二造孔模板剂的质量分数高于所述第一溶液中的所述第一造孔模板剂的质量分数；
27、去除所述聚合物粘结剂中间体中的所述第一造孔模板剂和所述第二造孔模板剂，以使所述内核和所述外壳均形成孔洞结构，且所述外壳中的孔洞数量多于所述内核中的孔洞数量，得到聚合物粘结剂；
28、于集流体的至少一个表面涂布包含电极活性材料和所述聚合物粘结剂的电极浆料，经干燥处理形成电极活性层，得到所述电极极片。
29、上述制备方法制得的二次电池中，聚合物粘结剂的外壳中的孔洞数量多于内核中的孔洞数量，可以提升活性离子在电极活性材料和电解液之间的传递速率，降低活性离子的传输阻力，并且可以增加电解液存储能力，提升电极极片的平均吸液速率，改善电极极片的界面，因此，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括电极极片，所述电极极片包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面的电极活性层，所述电极活性层中包含电极活性材料和聚合物粘结剂；
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池具备如下特征(1)~(2)中的至少一个：
3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池具备如下特征(1)~(2)中的至少一个：
4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述外壳和所述内核均包括聚合物，所述内核中的聚合物与所述外壳中的聚合物不同。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池具备如下特征(1)~(2)中的一个或多个：
6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池具备如下特征(1)~(2)中的一个或多个：
7.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述聚合物粘结剂的体积平均粒径Dv50为100nm~500nm。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述电极极片的平均吸液速率为1mL/s~4.5mL/
9.根据权利要求1~8任一项所述的二次电池，其特征在于，所述电极极片为负极极片，所述集流体为负极集流体，所述电极活性层为负极活性层，所述电极活性材料为负极活性材料。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料包括碳基材料，所述碳基材料包括石墨。
11.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性层包括沿着远离所述负极集流体的表面方向依次层叠设置的第一负极活性层和第二负极活性层，所述第一负极活性层和所述第二负极活性层中均含有所述聚合物粘结剂，所述第一负极活性层中的所述聚合物粘结剂的质量百分含量大于或等于所述第二负极活性层中所述的聚合物粘结剂的质量百分含量。
12.根据权利要求11所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池具备如下特征(1)~(2)中的至少一个：
13.根据权利要求11所述的二次电池，其特征在于，所述第一负极活性层和所述第二负极活性层中均含有所述负极活性材料，所述第一负极活性层中的所述负极活性材料的质量百分含量小于或等于所述第二负极活性层中的所述负极活性材料的质量百分含量。
14.根据权利要求13所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池具备如下特征(1)~(2)中的至少一个：
15.根据权利要求1~8任一项所述的二次电池，其特征在于，所述电极极片为正极极片，所述集流体为正极集流体，所述电极活性层为正极活性层，所述电极活性材料为正极活性材料。
16.一种二次电池的制备方法，其特征在于，包括制备电极极片的步骤；制备所述电极极片的步骤包括：
17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述集流体为负极集流体，所述电极活性材料为负极活性材料，所述电极浆料为负极浆料，所述电极活性层为负极活性层，所述电极极片为负极极片。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，于集流体的至少一个表面涂布包含电极活性材料和所述聚合物粘结剂的电极浆料，经干燥处理形成电极活性层，得到所述电极极片的步骤包括：
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述第二负极浆料中还包含所述聚合物粘结剂。
20.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述电极极片为正极极片，所述集流体为正极集流体，所述电极活性层为正极活性层，所述电极活性材料为正极活性材料。
21.根据权利要求16~20中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足如下条件(1)~(5)中的至少一个：
22.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足如下条件(1)~(3)中的至少一个：
23.一种电极极片，其特征在于，所述电极极片包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面的电极活性层，所述电极活性层中包含电极活性材料和聚合物粘结剂；
24.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1~15中任一项所述的二次电池、权利要求16~22中任一项所述的制备方法制得的二次电池以及权利要求23所述的电极极片中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括电极极片，所述电极极片包括集流体和设置于所述集流体至少一个表面的电极活性层，所述电极活性层中包含电极活性材料和聚合物粘结剂；
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池具备如下特征(1)~(2)中的至少一个：
3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池具备如下特征(1)~(2)中的至少一个：
4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述外壳和所述内核均包括聚合物，所述内核中的聚合物与所述外壳中的聚合物不同。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池具备如下特征(1)~(2)中的一个或多个：
6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池具备如下特征(1)~(2)中的一个或多个：
7.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述聚合物粘结剂的体积平均粒径dv50为100nm~500nm。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述电极极片的平均吸液速率为1ml/s~4.5ml/s。
9.根据权利要求1~8任一项所述的二次电池，其特征在于，所述电极极片为负极极片，所述集流体为负极集流体，所述电极活性层为负极活性层，所述电极活性材料为负极活性材料。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料包括碳基材料，所述碳基材料包括石墨。
11.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性层包括沿着远离所述负极集流体的表面方向依次层叠设置的第一负极活性层和第二负极活性层，所述第一负极活性层和所述第二负极活性层中均含有所述聚合物粘结剂，所述第一负极活性层中的所述聚合物粘结剂的质量百分含量大于或等于所述第二负极活性层中所述的聚合物粘结剂的质量百分含量。
12.根据权利要求11所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池具备如下特征(1)~(2)中的至少一个：
13.根据权利要求11所述的二次电池，其特征在于，所述第一负极活性层...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈淑华，李诚，刘会会，左欢欢，
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：
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