一种二次电池及其制备方法技术

本申请属于电化学技术领域，具体涉及一种二次电池，并进一步公开其制备方法。本申请所述锂离子二次电池，制备的二次电池的正极活性材料具有良好的晶体结构稳定性和表面惰性，二次电池经过1C充放电循环后负极合剂层上过渡金属(Ni、Mn)量增量较低，有效抑制正极活性材料与电解液之间的副反应和正极活性材料的过渡金属(Ni、Co、Mn)溶解，从而改善二次电池的高温循环和抑制了二次电池的高温产气性能，进而改善二次电池的产气现象和优化循环性能。改善二次电池的产气现象和优化循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池及其制备方法


[0001]本申请属于电化学
，具体涉及一种二次电池，并进一步公开其制备方法。

技术介绍

[0002]二次电池，例如锂离子电池，因具有比能量高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、安全性能好、无污染等优点，现已被应用于各个领域中。
[0003]然而，磷酸铁锂(LiFePO4)、低镍三元(LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2)等正极材料，由于受到材料本身的性质局限，难以满足动力电池对锂离子电池正极材料能量密度的需求。提高三元正极材料的镍含量和提高三元正极材料的电压(截止电压高达4.45V)可以提升电池的能量密度，但是，随着镍含量的增加和电压的提高，正极活性材料与电解液直接产生的副反应会明显加剧，过渡金属离子溶出也明显加剧，影响二次电池的高温产气性能及循环性能明。而目前通过改性材料解决高温产气性能的主要手段则均会不同程度的引起二次电池性能的破坏，如能量密度降低(活性材料的可逆克容量降低)、循环性能变差等。因此，如何实现二次电池的循环性能和高温产气性能的平衡成为影响二次电池发展的重要问题。

技术实现思路

[0004]为此，本申请的目的在于提供一种二次电池，所述二次电池在不牺牲能量密度的同时还具有很好的循环使用寿命以及在高温下较低的产气量。
[0005]为解决上述技术问题，本申请所述的一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，所述正极极片包含正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极合剂层，所述正极合剂层包含正极活性材料，所述正极活性材料包含镍元素和锰元素；
[0006]所述负极极片包含负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极合剂层，所述负极合剂层包含负极活性材料；
[0007]所述二次电池满足如下关系：(W
Ni
’‑
W
Ni
)/(30+29n
‑
n2)≤7，(W
Mn
’‑
W
Mn
)/(n2+4n+3)≤35，n＝N/500；其中，
[0008]W
Ni
为采用ICP
‑
OES测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中Ni元素的含量值，单位为ppm；
[0009]W
Ni
’
为所述二次电池经过1C充放电循环N圈后，采用ICP
‑
OES测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中Ni元素的含量值，
[0010]单位为ppm；
[0011]W
Mn
为采用ICP
‑
OES测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中Mn元素的含量的值，单位为ppm；
[0012]W
Mn
’
为所述二次电池经过1C充放电循环N圈后，采用ICP
‑
OES测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中Mn元素的含量值，单位为ppm；
[0013]N为大于0的整数。
[0014]具体的，在本申请一些实施方式中，所述二次电池的参数满足如下关系：3<W
Ni
<
150，3<W
Ni
’
<2000，2<W
Mn
<50，2<W
Mn
’
<1800。
[0015]在本申请一些实施方式中，所述正极活性材料包含如Li
x
Ni
y
Co
z
Mn
k
Me
p
O
r
A
m
所示的化学物，其中，0.95≤x≤1.07，0.50≤y≤0.96，0≤z≤0.2，0<k≤0.4，0≤p≤0.05，1≤r≤2，0≤m≤2，m+r≤2；所述Me元素包含Al、Zr、Zn、Cu、Ba、Mg、Fe、V、Ti、Sr、Sb、Y、W、Nb、B、Mo元素中的一种或多种；所述A元素包含N、F、S、Cl中的一种或多种。
[0016]在本申请一些实施方式中，所述正极活性材料中，0.70≤y≤0.90，0≤z≤0.15，0<k≤0.2，0≤p≤0.03。
[0017]在本申请一些实施方式中，所述正极活性材料包括由一次颗粒组成的二次颗粒，所述正极活性材料的Dv
50
为5μm
‑
18μm、Dn
10
为0.5μm
‑
10μm，比表面积BET为0.1m2/g
‑
1.0m2/g。其中，Dv
50
为所述正极活性材料的体积累计分布百分数达到50％时对应的粒径，Dn
10
为所述正极活性材料的数量累计分布百分数达到10％时对应的粒径。
[0018]在本申请一些实施方式中，本申请所述正极活性材料可以包括由一次颗粒组成的二次颗粒，所述正极活性材料的Dv
50
为5μm
‑
18μm，所述正极活性的Dn
10
为0.5μm
‑
10μm。所述Dv
50
通常指样品的体积累计分布百分数达到50％时对应的粒径；所述Dn
10
为所述正极活性材料的数量累计分布百分数达到10％时对应的粒径。
[0019]在本申请一些实施方式中，所述正极活性材料的Dv
50
还可以为8
‑
15μm。
[0020]在本申请一些实施方式中，所述正极活性材料的Dn
10
还可以为1.5
‑
4μm。
[0021]在本申请一些实施方式中，本申请所述正极活性材料可以包括单晶或类单晶颗粒。
[0022]在本申请一些实施方式中，所述正极活性材料颗粒表面进一步包含包覆层，所述包覆层包括包覆元素；所述包覆元素包含Al、Zr、Ba、Zn、Ti、Co、W、Y、Si、Sn、Ce、B、P元素中的一种或多种。
[0023]在本申请一些实施方式中，所述正极活性材料中，所述包覆元素的单位体积含量Mv为0.4mg/cm3‑
15mg/cm3。
[0024]在本申请一些实施方式中，所述正极活性材料中，所述包覆元素的单位体积含量Mv为0.8mg/cm3‑
10mg/cm3。
[0025]本申请在本申请一些实施方式中，所述包覆层包括：设置于所述正极活性材料中二次颗粒内部且至少包覆部分一次颗粒表面的内包覆层。
[0026]在本申请一些实施方式中，所述包覆层包括：设置于所述正极活性材料表面的外包覆层。
[0027]在本申请一些实施方式中，本申请所述包覆层可以包括内包覆层，所述内包覆层可以位于所述本文档来自技高网...

【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、隔离膜和电解液，其特征在于，所述正极极片包含正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极合剂层，所述正极合剂层包含正极活性材料，所述正极活性材料包含镍元素和锰元素；所述负极极片包含负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极合剂层，所述负极合剂层包含负极活性材料；所述二次电池满足如下关系：(W
Ni
’‑
W
Ni
)/(30+29n
‑
n2)≤7，(W
Mn
’‑
W
Mn
)/(n2+4n+3)≤35，n＝N/500；其中，W
Ni
为采用ICP
‑
OES测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中Ni元素的含量值，单位为ppm；W
Ni
’
为所述二次电池经过1C充放电循环N圈后，采用ICP
‑
OES测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中Ni元素的含量值，单位为ppm；W
Mn
为采用ICP
‑
OES测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中Mn元素的含量值，单位为ppm；W
Mn
’
为所述二次电池经过1C充放电循环N圈后，采用ICP
‑
OES测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中Mn元素的含量值，单位为ppm；N为大于0的整数。2.根据权利要求1所述二次电池，其特征在于，所述二次电池的参数满足如下关系：3<W
Ni
<150，3<W
Ni
’
<2000，2<W
Mn
<50，2<W
Mn
’
<1800。3.根据权利要求1或2所述二次电池，其特征在于：所述正极活性材料包含如Li
x
Ni
y
Co
z
Mn
k
Me
p
O

【专利技术属性】
技术研发人员：何彩云，陈巍，欧阳云鹏，褚春波，郑建明，张耀，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：