【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及電化學(xué)，特別是涉及一種鋰離子二次電池和用電裝置。
技術(shù)介紹
1、鋰離子二次電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、標(biāo)稱電壓高、自放電率低等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來已廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，以及電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車、軍事裝備、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。新的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)︿囯x子二次電池的能量密度、循環(huán)性能、倍率性能和安全性能等也提出了更高的要求。
2、鋰離子二次電池的充放電倍率性能是衡量電池充電快慢的重要指標(biāo)，其與鋰離子在正負(fù)極、電解液、以及它們之間界面處的遷移能力直接相關(guān)。但是，當(dāng)倍率性能提升時(shí)，鋰離子二次電池的循環(huán)穩(wěn)定性往往會(huì)下降，很難滿足高倍率性能和較好的循環(huán)壽命的綜合實(shí)際需求。目前，如何在保證電池循環(huán)穩(wěn)定性的同時(shí)提升電池的充電能力，已經(jīng)成為鋰離子二次電池設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和瓶頸之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)的目的在于提供一種鋰離子二次電池和用電裝置，以保證電池循環(huán)穩(wěn)定性的同時(shí)提升電池的充電能力。具體技術(shù)方案如下：
2、本申請(qǐng)的第一方面提供了一種鋰離子二次電池，鋰離子二次電池包括電解液、正極極片和負(fù)極極片，電解液包含第一添加劑和第二添加劑：
3、第一添加劑包括如下式ⅰ至式ⅳ所示化合物中的至少一種：
4、
5、其中，r1至r11各自獨(dú)立地選自氫、氟、經(jīng)氟取代的或未經(jīng)取代的c1至c6烷基；第二添加劑包括碳酸亞乙烯酯(vc)、1,3丙烷磺酸內(nèi)酯(ps)或二氟磷酸鋰(lipf2o2)中的至
6、負(fù)極極片包括負(fù)極集流體和設(shè)置在負(fù)極集流體的至少一個(gè)表面上的負(fù)極材料層，負(fù)極材料層包含負(fù)極活性材料，負(fù)極活性材料的dn50滿足：2.5μm≤dn50≤9μm，負(fù)極活性材料的dn10和dn90滿足：dn90-dn10≤16μm。本申請(qǐng)的第一添加劑和第二添加劑可分別在正極和負(fù)極活性材料表面形成穩(wěn)定界面，通過將第一添加劑和第二添加劑的添加量和負(fù)極活性材料的粒徑控制在本申請(qǐng)范圍內(nèi)，可使電池化成過程在負(fù)極活性材料表面形成厚度適中、均勻、sei(solid?electrolyte?interface，固體電解質(zhì)相界面)組分接近的保護(hù)層。sei保護(hù)層厚度均勻且負(fù)極活性材料粒徑均勻適中，將減少鋰離子二次電池在大倍率充電過程中負(fù)極極片不同位置嵌鋰的不均勻性，緩解部分位置負(fù)極活性材料的鋰離子嵌入過多的問題，有效提升負(fù)極活性材料的生命周期，保證電池的循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)厚度適中的sei保護(hù)層也將進(jìn)一步提升充電能力。
7、在本申請(qǐng)的一種實(shí)施方案中，負(fù)極活性材料的粒徑滿足dn90-dn10≤13μm。將負(fù)極活性材料的粒徑控制在上述范圍內(nèi)，使得負(fù)極活性材料粒徑比較均勻，在大倍率充電過程中有利于在負(fù)極表面性形成厚度更加均勻的sei保護(hù)層，提升負(fù)極活性材料的生命周期，使電池具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性和充電能力。
8、在本申請(qǐng)的一種實(shí)施方案中，基于電解液的質(zhì)量，第一添加劑和第二添加劑的質(zhì)量百分含量w1％和w2％滿足0.1≤w1+w2≤4.5。
9、在本申請(qǐng)的一種實(shí)施方案中，第一添加劑包括下列化合物中的至少一種：
10、
11、
12、
13、在本申請(qǐng)的一種實(shí)施方案中，電解液包括電解質(zhì)鹽lipf6和lifsi，lipf6與lifsi的摩爾比為1:1至5.7:1。通過將lifsi與lipf6搭配使用，可以提升電解液中鋰離子的傳輸能力，在電極表面形成富硫和富磷的無機(jī)sei/cei(chemical-electrochemical?interface，電化學(xué)界面)界面，降低鋰離子的傳輸阻抗，并提升界面穩(wěn)定性，從而使鋰離子二次電池具有較好充電能力的同時(shí)，提高鋰離子二次電池的循環(huán)壽命。
14、在本申請(qǐng)的一種實(shí)施方案中，正極極片包括正極活性材料linixcoymnzo2，x+y+z＝1，且0.3≤x≤0.9，0.1≤z≤0.7。電解液中加入的第一添加劑和第二添加劑更易在含鎳鈷錳的三元材料表面分解成膜，能夠在電極表面形成厚度適中、均勻的保護(hù)膜，從而使得正極使用三元材料的鋰離子二次電池具有較好充電能力的同時(shí)，提高鋰離子二次電池的循環(huán)壽命。
15、在本申請(qǐng)的一種實(shí)施方案中，w2與z滿足：0.4≤w2/z≤30。鋰離子二次電池的正極側(cè)溶出的mn極易在負(fù)極被還原和沉積，抑制鋰離子的嵌入并導(dǎo)致持續(xù)的副反應(yīng)，嚴(yán)重影響電池的循環(huán)容量保持率。第二添加劑可在正極側(cè)反應(yīng)并有效抑制mn的溶出，因此將第二添加劑與mn原子含量控制在一定比例范圍，可有效抑制mn溶出，提高鋰離子的嵌入，從而提高電池的充電能力。
16、在本申請(qǐng)的一種實(shí)施方案中，電解液包含碳酸乙烯酯，基于所述電解液的總質(zhì)量，碳酸乙烯酯的質(zhì)量百分比w3％滿足：18≤w3≤30。在電解液中加入碳酸乙烯酯，可以強(qiáng)化負(fù)極側(cè)的界面成膜，在mn、co沉積前形成有效鈍化層隔絕電子的傳輸，從而抑制mn、co在負(fù)極的沉積，提高鋰離子的嵌入率。
17、在本申請(qǐng)的一種實(shí)施方案中，其中，20≤w3≤27。
18、本申請(qǐng)的第二方面提供了一種用電裝置，其中，所述用電裝置包括前述任一實(shí)施方案所述的鋰離子二次電池。因此，用電裝置具有良好的實(shí)用性能。
19、本申請(qǐng)的有益效果：
20、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鋰離子二次電池和用電裝置，鋰離子二次電池包括電解液、正極極片和負(fù)極極片，電解液包含第一添加劑和第二添加劑，第一添加劑包括式ⅰ至式ⅳ化合物中的至少一種，第二添加劑包括碳酸亞乙烯酯、1,3丙烷磺酸內(nèi)酯或二氟磷酸鋰中的至少一種；基于電解液的質(zhì)量，第一添加劑和第二添加劑的質(zhì)量百分含量w1％和w2％分別滿足：0.05≤w1≤0.8，0.01≤w2≤4.1；負(fù)極極片包括負(fù)極集流體和設(shè)置在負(fù)極集流體的至少一個(gè)表面上的負(fù)極材料層，負(fù)極材料層包含負(fù)極活性材料，負(fù)極活性材料的dn50滿足：2.5μm≤dn50≤9μm，dn10和dn90滿足：dn90-dn10≤16μm。本申請(qǐng)通過將第一添加劑和第二添加劑的添加量和負(fù)極活性材料的粒徑控制在本申請(qǐng)范圍內(nèi)，可使電池化成過程在負(fù)極活性材料表面形成厚度適中、均勻、sei組分接近的保護(hù)層，減少鋰離子二次電池在大倍率充電過程中負(fù)極極片不同位置嵌鋰的不均勻性，緩解部分位置負(fù)極活性材料的鋰離子嵌入過多的問題，有效提升負(fù)極活性材料的生命周期，保證電池的循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)進(jìn)一步提升充電能力。
21、當(dāng)然，實(shí)施本申請(qǐng)的任一產(chǎn)品或方法并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鋰離子二次電池，其包括電解液、正極極片和負(fù)極極片，所述電解液包含第一添加劑和第二添加劑：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，Dn90-Dn10≤13μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，0.1≤W1+W2≤4.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，所述第一添加劑包括下列化合物中的至少一種：
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池，其中，所述電解液包括電解質(zhì)鹽LiPF6和LiFSI，LiPF6與LiFSI的摩爾比為1:1至5.7:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池，其中，所述正極極片包括正極活性材料LiNixCoyMnzO2，x+y+z＝1，且0.3≤x≤0.9，0.1≤z≤0.7。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子二次電池，其中，W2與z滿足：0.4≤W2/z≤30。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池，其中，所述電解液包含碳酸乙烯酯，基于所述電解液的總質(zhì)量，碳酸乙烯酯的質(zhì)量百分比W3％滿足：18≤W
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子二次電池，其中，20≤W3≤27。
10.一種用電裝置，其包括權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋰離子二次電池，其包括電解液、正極極片和負(fù)極極片，所述電解液包含第一添加劑和第二添加劑：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，dn90-dn10≤13μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，0.1≤w1+w2≤4.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子二次電池，其中，所述第一添加劑包括下列化合物中的至少一種：
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池，其中，所述電解液包括電解質(zhì)鹽lipf6和lifsi，lipf6與lifsi的摩爾比為1:1至5.7:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張麗蘭，彭謝學(xué)，吳明勇，唐超，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：寧德新能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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