二次电池、其制备方法及用电装置制造方法及图纸

本申请提供了一种二次电池及其制备方法，和含有该二次电池的用电装置。所述二次电池包括正极、负极和电解质，所述正极与所述负极相对设置，所述电解质包括含有NH

【技术实现步骤摘要】
二次电池、其制备方法及用电装置


[0001]本申请涉及电池领域，特别是一种二次电池、其制备方法及用电装置。

技术介绍

[0002]二次电池具有能量密度高、输出电压高、自放电小和循环性好等优势，被广泛应用在动力电池和消费电子等领域。按照电池中电解质的种类，二次电池可以分为固态电池、半固态电池、准固态电池、凝聚态电池和液态电池。二次电池在使用过程中，负极表面往往会出现析锂，并由此产生锂枝晶。锂枝晶的产生不仅使电池的能量密度和循环寿命降低，而且有可能导致电池出现内短路，进而引起起火甚至爆炸。传统技术在二次电池中加入各种添加剂来钝化锂枝晶的表面，限制锂枝晶的生长。然而在充电电压过高或者长时间使用的条件下，传统的添加剂往往会因为发生化学反应而失效，影响二次电池性能的发挥。
[0003]因此，如何稳定、有效地抑制锂枝晶的生长，提高二次电池的能量密度、安全性能和长期耐久性成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，本申请提供了一种二次电池及其制备方法，和含有该二次电池的用电装置。在上述二次电池中加入NH
4+
，能够长期有效地抑制锂枝晶的生长、改善负极表面的析锂，进而提高了电池的能量密度、安全性能和长期耐久性。
[0005]本申请第一方面，提供一种二次电池，包括正极、负极和电解质。正极与负极相对设置，电解质包括含有NH
4+
的添加剂。
[0006]在其中一些实施例中，含有NH
4+
的添加剂的阴离子包含无机阴离子。可选地，无机阴离子包括PF6‑
、AsF6‑
、ClO4‑
和BF4‑
中的至少一种。进一步可选地，无机阴离子包括PF6‑
。
[0007]在其中一些实施例中，含有NH
4+
的添加剂的阴离子包含有机阴离子。可选地，有机阴离子包括C4BO8‑
、(C2F5SO2)2N
‑
、[(C2F5)3PF3]‑
、CF3SO3‑
、CH3SO3‑
和(SO2CF3)2N
‑
中的至少一种。
[0008]在其中一些实施例中，基于电解质的总质量，NH
4+
的质量百分含量为0.23％～1.06％。可选地，NH
4+
的质量百分含量为0.46％～0.71％。
[0009]在其中一些实施例中，正极包括正极活性材料，上述正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂和镍锰酸锂中的至少一种。
[0010]在其中一些实施例中，负极的材料包括金属锂、锂合金、石墨、硬碳和硅碳材料中的至少一种。
[0011]在其中一些实施例中，正极和/或负极还包括导电剂。可选地，导电剂包括石墨烯、导电碳黑和导电石墨中的至少一种。
[0012]在其中一些实施例中，正极和/或负极还包括粘接剂。可选地，粘接剂包括聚四氟乙烯和丁苯橡胶中的至少一种。
[0013]在其中一些实施例中，电解质还包括基体，上述基体包括固态电解质或凝胶电解液。可选地，固态电解质包括聚合物固态电解质、氧化物固态电解质和硫化物固态电解质中
的至少一种，进一步可选地，硫化物固态电解质包括Li2S
‑
P2S5、Li2S
‑
SiS2和Li2S
‑
B2S3中的至少一种。可选地，凝胶电解液包括聚合物凝胶电解液。
[0014]在其中一些实施例中，基体包括固态电解质，电解质还包括聚合物导离子剂，聚合物导离子剂位于固态电解质的间隙中，聚合物导离子剂包括聚1,3
‑
二氧戊环。
[0015]在其中一些实施例中，基体包括固态电解质，正极包括正极集流体和正极活性层，正极活性层设置于正极集流体的至少一个表面上。其中，正极活性层包括正极活性材料和固态电解质。
[0016]在其中一些实施例中，电解质包括有机溶剂。上述有机溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙基甲酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯中的至少一种。
[0017]本申请第二方面，提供一种第一方面的二次电池的制备方法，包括如下步骤：
[0018]S1制备半成品电池和混合液，其中，半成品电池包括正极、负极和普通电解质，混合液包括含有NH
4+
的添加剂；
[0019]S2将混合液加入半成品电池的普通电解质中得到第一方面的电解质。
[0020]在其中一些实施例中，混合液的溶剂包括1,3
‑
二氧戊环。
[0021]二次电池的制备方法还包括如下步骤：
[0022]S3对S2步骤制得的含有电解质的电池进行加热静置处理，使溶剂原位聚合得到聚合物导离子剂。
[0023]在其中一些实施例中，混合液的溶剂包括聚合物凝胶电解液的前驱体。
[0024]二次电池的制备方法还包括如下步骤：
[0025]S3
’
对S2步骤制得的含有电解质的电池进行加热静置处理，使前驱体发生聚合反应。
[0026]在其中一些实施例中，混合液的溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙基甲酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯中的至少一种。
[0027]在其中一些实施例中，混合液中NH
4+
的摩尔浓度为0.08～0.12M，正极活性材料和混合液的质量比为1:0.2～1:0.6。
[0028]本申请第三方面，提供一种用电装置，包括第一方面的二次电池或第二方面的制备方法得到的二次电池。
[0029]本申请通过在二次电池中加入能够吸附在锂枝晶表面上的NH
4+
，达到钝化锂枝晶的效果，进而改善负极表面析锂的问题。并且在电池的使用过程中，NH
4+
能够稳定存在，不会在电池中发生化学反应，因此能够长期有效地抑制析锂，提高了电池的能量密度、安全性能和长期耐久性。
[0030]进一步，本申请通过筛选添加剂的种类，保证添加剂产生的阴离子也不会在电池内部发生化学反应，确保电池能够正常工作。
[0031]此外，本申请的技术方案适用于固态电池、半固态电池、准固态电池、凝聚态电池和液态电池等多种二次电池。
附图说明
[0032]图1为实施例1的电池在循环300周后负极表面的SEM形貌图；
[0033]图2为实施例3的电池在循环300周后负极表面的SEM形貌图；
[0034]图3为对比例1的电池在循环100周后负极表面的SEM形貌图；
[0035]图4为对比例2的电池在循环100周后负极表面的SEM形貌图；
[0036]图5为对比例3的电池在循环100周后负极表面的SEM形貌图。
具体实施方式
[0037]为使本申请的上述目的、特征和优点能够本文档来自技高网...

【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、负极和电解质，所述正极与所述负极相对设置；所述电解质包括含有NH
4+
的添加剂。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述含有NH
4+
的添加剂的阴离子包含无机阴离子；可选地，所述无机阴离子包括PF6‑
、AsF6‑
、ClO4‑
和BF4‑
中的至少一种；进一步可选地，所述无机阴离子包括PF6‑
。3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述含有NH
4+
的添加剂的阴离子包含有机阴离子；可选地，所述有机阴离子包括C4BO8‑
、(C2F5SO2)2N
‑
、[(C2F5)3PF3]
‑
、CF3SO3‑
、CH3SO3‑
和(SO2CF3)2N
‑
中的至少一种。4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，基于所述电解质的总质量，所述NH
4+
的质量百分含量为0.23％～1.06％；可选地，所述NH
4+
的质量百分含量为0.46％～0.71％。5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极包括正极活性材料，所述正极活性材料包括钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂和镍锰酸锂中的至少一种。6.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极的材料包括金属锂、锂合金、石墨、硬碳和硅碳材料中的至少一种。7.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极和/或所述负极还包括导电剂；可选地，所述导电剂包括石墨烯、导电碳黑和导电石墨中的至少一种。8.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极和/或所述负极还包括粘接剂；可选地，所述粘接剂包括聚四氟乙烯和丁苯橡胶中的至少一种。9.根据权利要求1～8任一项所述的二次电池，其特征在于，所述电解质还包括基体，所述基体包括固态电解质或凝胶电解液；可选地，所述固态电解质包括聚合物固态电解质、氧化物固态电解质和硫化物固态电解质中的至少一种；进一步可选地，所述硫化物固态电解质包括Li2S
‑
P2S5、Li2S
‑
SiS2和Li2S
‑
B2S3中的至少一种；可选地，所述凝胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹志锋，唐赞谦，
申请(专利权)人：深圳市合壹新能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：