二次电池和电子装置制造方法及图纸

本申请提供了一种二次电池和电子装置。本申请的二次电池包括金属壳体和设置于金属壳体内部的电极组件，电极组件包括负极，负极包括负极材料层，负极材料层包括粘结剂，粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，第一粘结剂选自丁苯橡胶类聚合物，第二粘结剂选自聚丙烯酸类聚合物，其中，第一粘结剂的重均分子量为4万至30万，第二粘结剂的重均分子量为40万至200万，基于粘结剂的质量，第一粘结剂的质量含量为10%至90%。本申请的二次电池兼具高的能量密度和大倍率循环性能。和大倍率循环性能。和大倍率循环性能。

【技术实现步骤摘要】
二次电池和电子装置


[0001]本申请涉及储能领域。具体地，本申请涉及一种二次电池和电子装置。

技术介绍

[0002]随着手机、电脑、电动工具、电动汽车等用电设备功率的不断提升，人们对锂离子电池的能量密度要求也随之提高，其中，提升负极的容量是提升锂离子电池能量密度的最直接有效的途径。目前常通过引入高容量的硅负极来提升负极容量，然而硅基材料在循环过程中的膨胀会导致循环衰减，脱膜等一系列问题。为解决该问题，需要引入包覆型粘接剂例如聚丙烯酸（PAA）类粘结剂来改善硅基材料膨胀带来的问题，然而包覆型粘接剂对混合负极中石墨颗粒的过度包覆会导致石墨颗粒锂离子传输能力下降，从而导致负极脱嵌锂的速度降低，使锂离子电池无法应用于大倍率放电的设备。

技术实现思路

[0003]鉴于现有技术存在的上述问题，本申请提供一种二次电池以及包括该二次电池的电子装置。本申请在二次电池的金属壳体结构对硅基材料膨胀具有一定束缚的基础上，通过调整负极中粘结剂的种类与配比，既改善了混硅负极中硅基材料膨胀导致的问题，又提升了负极的脱嵌锂能力，使得二次电池兼具高的能量密度和大倍率循环性能。
[0004]本申请的第一方面提供了一种二次电池，其包括金属壳体和设置于金属壳体内部的电极组件，电极组件包括负极，负极包括负极材料层，负极材料层包括粘结剂，粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，第一粘结剂选自丁苯橡胶类聚合物，第二粘结剂选自聚丙烯酸类聚合物，其中，第一粘结剂的重均分子量为4万至30万，第二粘结剂的重均分子量为40万至200万，基于粘结剂的质量，第一粘结剂的质量含量为10%至90%。本申请的专利技术人通过研究发现，在具有金属壳体束缚的二次电池例如圆柱电池中，金属壳体在循环过程中对硅的膨胀有天然抑制作用，在此基础上可以根据硅基材料含量的高低，采用部分丁苯橡胶类点接触型取代部分包覆型粘结剂，从而减少包覆型粘结剂对石墨颗粒的包裹，降低了粘结剂对锂离子传输的阻碍，提升负极的脱嵌锂速度，在保持二次电池能量密度的基础上有效提升其大倍率循环性能。
[0005]在一些实施方式中，基于粘结剂的质量，第一粘结剂的质量含量为20%至80%。第一粘结剂的含量过低时，无法有效改善粘结剂对石墨颗粒的包裹，负极的脱嵌锂速度过低，二次电池在大倍率下的循环性能较低。第一粘结剂的含量过高时，硅基材料在循环过程中的膨胀会增大，同样会影响二次电池的循环性能。在一些实施方式中，第一粘结剂的质量含量为20%至80%。在一些实施方式中，第一粘结剂的质量含量为40%至60%。
[0006]在一些实施方式中，第一粘结剂的重均分子量为8万至10万。
[0007]在一些实施方式中，第二粘结剂的重均分子量为80万至100万。
[0008]在一些实施方式中，第一粘结剂包括结构单元B和结构单元C，
结构单元B结构单元C其中，R4至R
10
独立选自氢或C1
‑
C4烷基。在一些实施方式中，第一粘结剂选自丁苯橡胶（SBR）。
[0009]在一些实施方式中，第二粘结剂包括结构单元A，结构单元A其中，R1至R3独立选自氢或C1
‑
C4烷基。在一些实施方式中，第二粘结剂选自聚丙烯酸。
[0010]在一些实施方式中，基于负极材料层的质量，粘结剂的质量含量为1%至10%。在一些实施方式中，基于负极材料层的质量，粘结剂的质量含量为3%至7%。
[0011]在一些实施方式中，负极材料层还包括负极活性材料，负极活性材料包括硅基材料和碳基材料。在一些实施方式中，硅基材料选自硅氧化合物和/或硅碳化合物。在一些实施方式中，碳基材料选自石墨。
[0012]在一些实施方式中，基于负极活性材料的质量，硅基材料的质量含量为3%至70%。在一些实施方式中，硅基材料的质量含量为10%至50%。
[0013]在一些实施方式中，金属壳体选自钢壳体、铝壳体或金属合金壳体。在一些实施方式中，金属壳体选自圆柱形壳体或方形壳体。
[0014]本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括第一方面的二次电池。
[0015]本申请的二次电池由于金属壳体的存在，循环过程中对硅基材料的膨胀有天然抑制作用，又硅基材料膨胀导致导电网络破坏带来循环快速衰减和脱膜的现象可以在一定程度上缓解，在此基础上进一步调整混硅负极中粘结剂的种类与配比，既改善了混硅负极中硅基材料膨胀导致的问题，又提升了负极的脱嵌锂能力，使得二次电池兼具高的能量密度和大倍率循环性能。
附图说明
[0016]图1示出了本申请实施例1和对比例1的二次电池的循环曲线；图2示出了本申请实施例2和对比例1的二次电池的循环曲线；图3示出了本申请实施例3和对比例2的二次电池的循环曲线；图4示出了本申请实施例4和对比例2的二次电池的循环曲线；
其中，1为实施例1，2为实施例2，3为实施例3，4为实施例4，5为对比例1，6为对比例2。
具体实施方式
[0017]本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。
[0018]另外，有时在本申请中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
[0019]在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B (排除C)；A及C (排除B)；B及C (排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
[0020]一、二次电池本申请提供的二次电池包括金属壳体和设置于金属壳体内部的电极组件，电极组件包括负极，负极包括负极材料层，负极材料层包括粘结剂，粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，第一粘结剂选自丁苯橡胶类聚合物，第二粘结剂选自聚丙烯酸类聚合物，其中，第一粘结剂的重均分子量为4万至30万，第二粘结剂的重均分子量为40万至200万，基于粘结剂的质量，第一粘结剂的质量含量为10%至90%。
[0021]现有技术中，混硅负极在提升二次电池能量密度的基础上，不可避免地加大了负极的膨胀，为了缓解硅基材料在循环过程中的膨胀，往往需要引入大部分的包覆型粘接剂聚丙烯酸类（PAA类），但过多的包覆型粘接剂对混合负极中石墨颗粒的过度包覆会导致石墨颗粒锂离子传输能力下降，从而影响二次电池在大倍率下的循环性能。本申请的专利技术人通过研究发现，在具有金属壳体束缚的二次电池例如圆柱电池中，金属壳体在循环过程中对硅的膨胀有天然抑制作用，在此基础上可以根据硅基材料含量的高低，采用部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池，其特征在于，包括金属壳体和设置于所述金属壳体内部的电极组件，所述电极组件包括负极，所述负极包括负极材料层，所述负极材料层包括粘结剂，所述粘结剂包括第一粘结剂和第二粘结剂，所述第一粘结剂选自丁苯橡胶类聚合物，所述第二粘结剂选自聚丙烯酸类聚合物，其中，所述第一粘结剂的重均分子量为4万至30万，所述第二粘结剂的重均分子量为40万至200万，基于粘结剂的质量，所述第一粘结剂的质量含量为10%至90%。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，基于粘结剂的质量，所述第一粘结剂的质量含量为20%至80%。3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，基于粘结剂的质量，所述第一粘结剂的质量含量为40%至60%。4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第一粘结剂的重均分子量为8万至10万；和/或所述第二粘结剂的重均分子量为80万至100万。5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第一粘结剂包括结构单元B和结构单元C，所述第二粘结剂包括结构单元A，结构单元A结构单元B结构单元C其中，R1至R
10
独立地选自氢或C1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫东，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：