一种二次电池及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种二次电池及其应用，通过调控补锂二次电池中负极极片的残留锂量W

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池及其应用


[0001]本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种二次电池及其应用。

技术介绍

[0002]应国家政策的要求，锂离子电池能量密度要求越来越高。而传统石墨体系理论能量密度较低，且实际的能量密度也基本做到了极限。目前开发的新型高容合金复合材料因其理论能量密度高，应用越来越广泛，如硅基、锡基及金属氧化物。但不管是传统的石墨材料还是新型的高容合金复合材料，在电池循环及存储过程中，均会不断破坏和修复SEI膜，致使活性锂不断被消耗。此外，对于新型的高容合金复合材料，其在首次充放电过程中还存在不可逆容量损失大的问题，损失容量达到了15～25％。
[0003]有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于：提供一种二次电池，解决目前电池补锂量难以确定导致二次电池即使补完锂仍存在综合性能差的问题；本专利技术调控后的二次电池，合理补充了在首次充放电过程中因形成负极SEI膜以及不可逆化合物而消耗的活性锂，从而综合提升了电池的各项性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种二次电池，包括正极极片、负极极片和间隔于所述正极极片和所述负极极片之间的隔离膜，所述正极极片和/或所述负极极片中含有补锂源，所述负极极片的残锂含量为W
R
；所述残锂含量W
R
取负极极片的残留活性锂含量W
R1
和/或负极极片的残留绝对锂含量W
R2
；
[0007]所述负极极片的残留活性锂含量W
R1
＝负极极片单位面积首次脱锂量/正极极片单位面积首次脱锂量，W
R1
的取值满足以下范围：
[0008]按行业内通用测试方法：0≤W
R1
≤65％；
[0009]其中，所述行业内通用测试方法的条件为：将电池放电至其额定下限电压(即处于完全放电态)，拆解电池，取出正负极极片；以负极极片为工作电极，以锂片为对电极制备成扣式电池后，以50μA电流恒流充电至2.0V，记录充电容量，为负极极片单位面积首次脱锂量；以正极极片为工作电极，锂片为对电极制备成扣式电池后，以50μA电流恒流充电至超过该二次电池额定上限电压的0.05V，记录充电容量，为正极极片单位面积首次脱锂量；
[0010]所述负极极片的残留绝对锂含量W
R2
＝负极极片单位面积绝对锂含量/正极极片单位面积绝对锂含量，W
R2
的取值满足以下范围：
[0011]按国标测试方法：5.5％≤W
R2
≤254.6％；
[0012]其中，所述国标测试方法为：GB/T 14352.19
‑
2021，将电池放电至其额定下限电压(即处于完全放电态)，拆解电池，取出正负极极片，进行ICP测试。
[0013]优选的，该二次电池还满足以下关系式：物质涂覆量比W
N/P
＝负极极片单位面积物
质涂覆量/正极极片单位面积物质涂覆量，W
N/P
的取值范围为0.08～1.17。
[0014]优选的，当所述负极极片采用的负极活性材料为石墨材料时，W
N/P
的取值范围为0.44～1.17。
[0015]优选的，当所述负极极片采用的负极活性材料中含有硅基材料时，W
N/P
的取值范围为0.08～0.86。
[0016]优选的，该二次电池还满足以下关系式：物质涂覆厚度比T
N/P
＝负极极片单位面积物质涂覆厚度/正极极片单位面积物质涂覆厚度，T
N/P
的取值范围为0.12～3.33。
[0017]优选的，当所述负极极片采用的负极活性材料为石墨材料时，T
N/P
的取值范围为0.53～3.33。
[0018]优选的，当所述负极极片采用的负极活性材料中含有硅基材料时，T
N/P
的取值范围为0.12～2.44。
[0019]优选的，所述正极极片中的补锂源为二元含锂化合物、三元含锂化合物、有机锂盐类和金属锂类物质中的至少一种；所述二元含锂化合物的结构Li
x
A，其中0＜x≤3，A为O、P、F、S、Si、Sn或者N中的至少一种；所述三元含锂化合物的结构Li
x
M
y
N
z
，其中，1≤x≤8，1≤y≤6，1≤z≤6，M为Fe、Co、Cu、Ni、Mn、Zr、Mg、Al、V、Ti、Mo中的一种或多种金属元素，N为O、N、F、B、S中的一种或多种非金属元素；所述有机锂盐类包括正丁基锂、叔丁基锂、苯基锂、三氟甲基磺酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、3,4
‑
二羟基苯甲腈双锂、草酸锂中的至少一种；所述金属锂类物质包括金属锂溶胶、电沉积的金属锂、具备无机钝化层的金属锂中的至少一种。
[0020]优选的，所述负极极片中的补锂源的补锂方式包括但不限于锂带压延补锂、稳定化金属锂粉补锂、PVD蒸镀补锂、可涂布的锂粉浆料补锂、第三电极补锂方法中的至少一种。
[0021]优选的，所述正极极片中的正极活性物质包含：Li
x1
Ni(1‑
y1
‑
z1
‑
a1
)Co
y1
Mn
z1
N1
a1
O2、Li
x2
Ni(1‑
y2
‑
z2
‑
a2
)Co
y2
Al
z2
N2
a2
O2、LiFe1‑
x3
‑
y3
Mn
x3
N3
y3
PO4、尖晶石LiMn2O4、LiNi
x4
Mn2‑
x4
O4中的一种或者多种物质的混合物；其中0.90≤x1≤1.2，0≤y1≤1,0≤z1≤1，0≤a1≤0.05，y1+z1+a1≤1，N1选自Ti、Al、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B中的一种或者几种；0.90≤x2≤1.2，0＜y2≤0.2,0＜z2≤0.2，0≤a2≤0.05，N2选自Ti、Mn、Zr、Mg、Zn、Ba、Mo、B中的一种或者几种；0≤x3≤1，0≤y3≤0.1，0≤x3+y3≤1，N3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者几种的混合物；0≤x4≤2。
[0022]本专利技术的目的之二在于，提供一种包括上述任一项所述的二次电池的用电装置。
[0023]相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0024]1)本专利技术通过调控补锂二次电池中负极极片的残锂含量W
R
，将该W
R
设计在本专利技术限定范围内，避免了因补锂过多或过少而对电池综合性能造成的影响，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，包括正极极片、负极极片和间隔于所述正极极片和所述负极极片之间的隔离膜，所述正极极片和/或所述负极极片中含有补锂源，其特征在于，所述负极极片的残锂含量为W
R
；所述残锂含量W
R
取负极极片的残留活性锂含量W
R1
和/或负极极片的残留绝对锂含量W
R2
；所述负极极片的残留活性锂含量W
R1
＝负极极片单位面积首次脱锂量/正极极片单位面积首次脱锂量，W
R1
的取值满足以下范围：按行业内通用测试方法：0≤W
R1
≤65％；其中，所述行业内通用测试方法的条件为：将电池放电至其额定下限电压，拆解电池，取出正负极极片；以负极极片为工作电极，锂片为对电极制备成扣式电池后，以50μA电流恒流充电至2.0V，记录充电容量，为负极极片单位面积首次脱锂量；以正极极片为工作电极，锂片为对电极制备成扣式电池后，以50μA电流恒流充电至超过该二次电池额定上限电压的0.05V，记录充电容量，为正极极片单位面积首次脱锂量；所述负极极片的残留绝对锂含量W
R2
＝负极极片单位面积绝对锂含量/正极极片单位面积绝对锂含量，W
R2
的取值满足以下范围：按国标测试方法：5.5％≤W
R2
≤254.6％；其中，所述国标测试方法为：GB/T 14352.19
‑
2021，将电池放电至其额定下限电压，拆解电池，取出正负极极片，进行ICP测试。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，还满足以下关系式：物质涂覆量比W
N/P
＝负极极片单位面积物质涂覆量/正极极片单位面积物质涂覆量，W
N/P
的取值范围为0.08～1.17。3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，当所述负极极片采用的负极活性材料为石墨材料时，W
N/P
的取值范围为0.44～1.17。4.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，当所述负极极片采用的负极活性材料中含有硅基材料时，W
N/P
的取值范围为0.08～0.86。5.根据权利要求1～4任一项所述的二次电池，其特征在于，还满足以下关系式：物质涂覆厚度比T
N/P
＝负极极片单位面积物质涂覆厚度/正极极片单位面积物质涂覆厚度，T
N/P
的取值范围为0.12～3.33。6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，当所述负极极片采用的负极活性材料为石墨材料时，T
N/P
的取值范围为0.53～3.33。7.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，当所述负极极片采用的负极活性材料中含有硅基材料时，T
N/P...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝佳丽，姜斌，于哲勋，朱金保，江柯成，刘宏勇，
申请(专利权)人：江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司江苏塔菲尔动力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：