一种二次电池及其装置制造方法及图纸

本申请涉及一种二次电池及其装置。本申请的二次电池，包括正极极片，该正极极片包括正极集流体以及正极活性材料层，正极活性材料层位于正极集流体表面，其中，正极活性材料层包括具有不同工作电压平台的第一正极活性物质和第二正极活性物质；且正极极片的锂离子固相扩散系数为10

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池及其装置
本申请涉及电池领域，具体地讲，涉及一种二次电池及其装置。
技术介绍
锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。电动汽车在行驶过程中，对驱动电源的功率要求很高，因而也要求锂离子电池具有较佳的功率特性。温度是对电池的充放电性能影响最大的环境因素之一，在低温环境中，锂离子电池的功率性能发生下降。此外，电池荷电状态SOC(StateofCharge)，反映了电池的剩余容量占电池容量的比值，在低SOC状态下，锂离子电池的功率性能往往也受影响。因而，现有的锂离子电池在低温、低SOC下的功率、工况能量效率、低温容量和能量保持率等关键性能方面均表现不佳。为了克服现有技术之不足，特提出本申请。
技术实现思路
鉴于此，本申请的实施方式提供一种二次电池及其装置。第一方面，本申请提供一种二次电池，包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及正极活性材料层，所述正极活性材料层位于所述正极集流体表面，其中，所述正极活性材料层包括具有不同工作电压平台的第一正极活性物质和第二正极活性物质；所述正极极片的锂离子固相扩散系数为10-17cm2·s-1～10-5cm2·s-1，优选为10-13cm2·s-1～10-9cm2·s-1；所述正极极片的电阻为0.05Ω～2Ω，优选为0.1Ω～1.5Ω。第二方面，本申请提供一种装置，所述装置包括本申请第一方面中的二次电池，所述二次电池可以用作所述装置的电源，也可以用作所述装置的能量存储单元。相对于现有技术，本申请的技术方案至少具有以下有益的效果。本申请所提供的二次电池，在其正极极片的正极活性材料层中包含了具有不同工作电压平台的第一正极活性物质和第二正极活性物质，两种正极活性物质的充放电平台互补、发生协同效应，通过对极片的导离子性能和导电子性能实现较佳的匹配，使得正极极片的锂离子固相扩散系数和电阻均在较优范围内。因而，包含该正极极片的二次电池在低温、尤其是低温低SOC下的功率、工况能量效率、低温容量和能量保持率等关键性能得到显著提高。本申请的装置包括本申请提供的二次电池，因而至少具有与所述二次电池相同的优势。附图说明下面结合附图和具体实施方式，对本申请的二次电池及装置进行详细说明。图1是根据本申请一具体实施方式的二次电池作为锂离子二次电池的立体图；图2是图1所示的锂离子二次电池的分解图；图3是根据本申请一具体实施方式的电池模块的立体图；图4是根据本申请一具体实施方式的电池包的立体图；图5是图4所示电池包的分解图；图6是根据本申请一具体实施方式的装置的示意图；其中，附图标记说明如下：1电池包；2上箱体；3下箱体；4电池模块；5二次电池；51外包装；52电极组件；53顶盖组件。具体实施方式下面结合具体实施方式，进一步阐述本申请。应理解，这些具体实施方式仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。二次电池本申请提供了一种二次电池，所述正极极片包括正极集流体以及正极活性材料层，所述正极活性材料层位于所述正极集流体表面，其中，所述正极活性材料层包括具有不同工作电压平台的第一正极活性物质和第二正极活性物质，所述正极极片的锂离子固相扩散系数为10-17cm2·s-1～10-5cm2·s-1，优选为10-13cm2·s-1～10-9cm2·s-1；所述正极极片的电阻为0.05Ω～2Ω，优选为0.1Ω～1.5Ω，更优选为0.2Ω～1Ω。正极极片的锂离子固相扩散系数表征了锂离子在极片中的扩散传质速度，具体是指多孔电极内，单位浓度梯度条件下，在单位时间内垂直通过单位面积的极片的锂离子的物质的量。而正极极片的电阻则反应了极片的导电子性能，极片电阻值小，则极片的导电子性能好，欧姆极化小，在低温下放电平台较高。本申请的实施方式中，在二次电池的正极极片中使用了具有不同工作电压平台的第一正极活性物质和第二正极活性物质，通过两种正极活性物质充放电平台的互补，发生协同效应，使得正极极片的锂离子固相扩散系数和电阻均在较优范围内，即极片的导离子性能和导电子性能实现较佳的匹配。因而，包含该极片的二次电池在低温、尤其是低温低SOC下的功率、工况能量效率、低温容量和能量保持率等关键性能得到显著提高。本申请中所述的第一正极活性物质可选自层状锂镍过渡金属氧化物。在本申请的一些实施方式中，作为第一正极活性物质的层状锂镍过渡金属氧化物选自：Lix1Ni(1-y1-z1-a1)Coy1Mnz1M1a1O2、Lix2Ni(1-y2-z2-a2)Coy2Alz2M2a2O2、以及上述材料经包覆改性得到的复合材料中的一种或几种；其中，0.90≤x1≤1.05，0＜y1≤0.2，0＜z1≤0.2，0≤a1≤0.05，M1选自Ti、Al、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B中的一种或几种；0.90≤x2≤1.05，0＜y2≤0.1，0＜z2≤0.1，0≤a2≤0.05，M2选自Ti、Mn、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B中的一种或几种。在本申请的一些实施方式中，作为第一正极活性物质的层状锂镍过渡金属氧化物优选自：Lix1Ni(1-y1-z1-a1)Coy1Mnz1M1a1O2、Lix2Ni(1-y2-z2-a2)Coy2Alz2M2a2O2、以及上述材料经包覆改性得到的复合材料中的一种或几种；其中，0＜y1+z1+a1≤0.4；0＜y2+z2+a2≤0.4。具体的，本申请中所述层状锂镍过渡金属氧化物包括但不限于LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2、LiNi0.55Co0.15Mn0.3O2、LiNi0.55Co0.1Mn0.35O2、LiNi0.55Co0.05Mn0.4O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.65Co0.15Mn0.2O2、LiNi0.65Co0.12Mn0.23O2、LiNi0.65Co0.1Mn0.25O2、LiNi0.65Co0.05Mn0.3O2、LiNi0.7Co0.1Mn0.2O2、LiNi0.75Co0.1Mn0.15O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.85Co0.05Mn0.1O2、LiNi0.88Co0.05Mn0.07O2、LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2、LiNi0.92Co0.03Mn0.05O2、LiNi0.95Co0.02Mn0.03O2等，也可以为上述物质经过掺杂元素M1或M2进行部分取代改性后的物质，其中，M1选自Ti、Al、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B中的一种或几种，M2选自Ti、Mn、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B中的一种或几种。本申请中所述的第二正极活性物质选自橄榄石型含锂磷酸盐。在本申请的一些实施方式中，作为第二正极活性物质的橄榄石型含锂磷酸盐为LiFe1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池，包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体及正极活性材料层，所述正极材料层位于所述正极集流体表面，其特征在于，/n所述正极活性材料层包括具有不同工作电压平台的第一正极活性物质和第二正极活性物质；/n所述正极极片的锂离子固相扩散系数为10

【技术特征摘要】
1.一种二次电池，包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体及正极活性材料层，所述正极材料层位于所述正极集流体表面，其特征在于，
所述正极活性材料层包括具有不同工作电压平台的第一正极活性物质和第二正极活性物质；
所述正极极片的锂离子固相扩散系数为10-17cm2·s-1～10-5cm2·s-1，优选为10-13cm2·s-1～10-9cm2·s-1；
所述正极极片的电阻为0.05Ω～2Ω，优选为0.1Ω～1.5Ω。


2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述第一正极活性物质选自层状锂镍过渡金属氧化物；
优选地，所述层状锂镍过渡金属氧化物选自：Lix1Ni(1-y1-z1-a1)Coy1Mnz1M1a1O2、Lix2Ni(1-y2-z2-a2)Coy2Alz2M2a2O2、以及上述材料经包覆改性得到的复合材料中的一种或几种；
其中，0.90≤x1≤1.05，0＜y1≤0.2，0＜z1≤0.2，0≤a1≤0.05，M1选自Ti、Al、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B中的一种或几种；0.90≤x2≤1.05，0＜y2≤0.1，0＜z2≤0.1，0≤a2≤0.05，M2选自Ti、Mn、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B中的一种或几种；
更优选地，0＜y1+z1+a1≤0.4；0＜y2+z2+a2≤0.4。


3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述第二正极活性物质选自橄榄石型含锂磷酸盐；
优选地，所述橄榄石型含锂磷酸盐为LiFe1-x3-y3Mnx3M’y3PO4，其中，0≤x3≤1，0≤y3≤0.1，0≤x3+y3≤1，M’选自除Fe、Mn外的过渡金属元素以及非过渡金属元素中的一种或几种；
更优选地，所述橄榄石型含锂磷酸盐选自经掺杂改性的LiFePO4、LiMnPO4、LiMn1-x4Fex4PO4中的一种或几种，其中，0＜x4＜1。


4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述第一正极活性物质的锂离子固相扩散系数为10-13cm2·s-1～10-7cm2·s-1，更优选为10-11cm2·s-1～10-9cm2·s-1；且，
所述第一正极活性物质在20MPa下的粉体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘倩，胡霞，李全国，叶永煌，李伟，
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：福建;35