一种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，二次电池包括复合电解质膜，复合电解质膜包括锂盐、聚合物、无机固态电解质和羧酸化合物；基于复合电解质膜的质量，羧酸化合物的质量百分含量为x，无机固态电解质的质量百分含量为y，其中，0.05≤x/y≤1。本申请的复合电解质膜满足上述特征，具有高离子电导和良好界面接触，能够改善二次电池的循环性能。够改善二次电池的循环性能。够改善二次电池的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池和电子装置


[0001]本申请涉及电化学
，特别是涉及一种二次电池和电子装置。

技术介绍

[0002]二次电池例如锂离子电池作为一种便携高能的能源储存转换装置已经被广泛应用于消费类电子产品和电动汽车等领域，但其使用的液态有机电解液会存在安全隐患。在使用锂金属负极时，锂金属在循环过程中容易形成锂枝晶，可能引发短路，使安全风险进一步提高。鉴于此，研究者尝试使用具有更高安全性的聚合物作为电解质，然而，聚合物电解质的室温离子电导相对较低。通过引入无机填料，构建有机/无机界面传导锂离子来提高锂离子电导，但是无机填料和聚合物共混的方式容易导致无机填料之间的团聚，使得构建的有机/无机界面有限，锂离子电导不能得到充分提升。此外，虽然聚合物电解质具有一定的柔性，但相比液态有机电解液其与电极接触仍然存在较大的界面阻抗。因此，亟需开发一种具有高离子电导和良好界面接触的复合电解质膜，从而改善二次电池的循环性能。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种二次电池和电子装置，以改善二次电池的循环性能。具体技术方案如下：
[0004]本申请的第一方面提供了一种二次电池，其包括复合电解质膜，所述复合电解质膜包括锂盐、聚合物、无机固态电解质和羧酸化合物；基于所述复合电解质膜的质量，所述羧酸化合物的质量百分含量为x，所述无机固态电解质的质量百分含量为y，其中，0.05≤x/y≤1。通过调控复合电解质膜的组成以及羧酸化合物与无机固态电解质的质量百分含量的比值在本申请范围内，所得的复合电解质膜具有高离子电导和良好界面接触，能够改善二次电池的循环性能。
[0005]在本申请的一些实施方案中，1％≤x+y≤50％，当羧酸化合物与无机固态电解质的质量百分含量之和在上述范围内时，复合电解质膜具有高离子电导和良好界面接触，进一步改善二次电池的循环性能。
[0006]在本申请的一些实施方案中，所述羧酸化合物的酸度系数pKa1为1至9，能够在无机固态电解质颗粒表面有效和快速地构建保护层，从而使二次电池具有更加优异的电化学性能。
[0007]在本申请的一些实施方案中，x为0.5％至15％，能够有效地分散无机固态电解质颗粒，并且可以避免影响复合电解质膜离子电导率。
[0008]在本申请的一些实施方案中，基于所述复合电解质膜的质量，所述聚合物的质量百分含量为w，所述锂盐的质量百分含量为z，其中，0.6≤w/z≤3，能够实现有效的锂离子传导，还能够使聚合物实现对锂盐的大部分解离。
[0009]在本申请的一些实施方案中，基于所述复合电解质膜的质量，锂盐的质量百分含量为15％至45％。
[0010]在本申请的一些实施方案中，所述羧酸化合物包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、正辛酸、正壬酸、正癸酸、月桂酸、苯甲酸、对氯苯甲酸、对氟苯甲酸、对硝基苯甲酸、软酯酸、硬酯酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、月桂二酸、苯二甲酸、马来酸、富马酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯丙烯酸、丁烯酸、戊烯酸、己烯酸、庚烯酸、辛烯酸、壬烯酸、癸烯酸或月桂烯酸中的一种或多种。通过选用上述范围内的羧酸化合物，羧酸分子会与无机固态电解质发生键合，锚定在无机固态电解质颗粒表面，这样一方面可以产生更多的有机/无机界面传导锂离子；另一方面，羧酸分子层也起到保护无机固态电解质防止其在界面与锂金属反应的作用；此外，在二次电池组装过程中，复合电解质膜中的羧酸分子同样可以与锂金属发生Li/H交换，不仅可以改善复合电解质膜与锂金属之间的接触，同时还可以促进锂离子的传导。因而，二次电池的循环性能可以得到改善。
[0011]在本申请的一些实施方案中，所述无机固态电解质包括氧化物固态电解质、硫化物固态电解质或卤化物固态电解质中的至少一种。通过选用上述范围内的无机固态电解质作为填料与聚合物复合，不仅可以构建丰富的有机/无机界面促进锂离子传导，同时这些无机固态电解质本身具有较高的锂离子电导率，从而可以进一步提升复合电解质膜的锂离子传输性能。
[0012]在本申请的一些实施方案中，y为5％至40％，无机固态电解质的含量在上述范围内时，可以进一步提升复合电解质膜的锂离子传输性能。
[0013]在本申请的一些实施方案中，所述氧化物固态电解质包括石榴石结构的锂镧锆氧、石榴石结构的锂镧锆钽氧、NASICON结构的磷酸钛铝锂、NASICON结构的磷酸锗铝锂或钙钛矿结构的锂镧钛氧中的至少一种；所述硫化物固态电解质包括锂磷硫氯、锂锗磷硫、锂锡磷硫、锂磷硫、锂锡硫或锂锑硫中的至少一种；所述卤化物固态电解质包括锂铟氯、锂钬氯、锂钇氯、锂钪氯、锂铒氯或锂镱氯中的至少一种，可提升复合电解质膜的锂离子传输性能。
[0014]在本申请的一些实施方案中，基于所述复合电解质膜的质量，所述聚合物的质量百分含量为20％至60％，所述聚合物包括聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚硅氧烷、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯、聚偏氟乙烯
‑
三氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
三氟乙烯
‑
氟氯乙烯、聚偏氟乙烯
‑
三氟乙烯
‑
三氟氯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种，可提升复合电解质膜的锂离子传输性能。
[0015]本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案中的二次电池。因此，本申请提供的电子装置具有良好的使用性能。
[0016]本申请有益效果：
[0017]本申请提供了一种二次电池和电子装置，二次电池包括复合电解质膜，复合电解质膜包括锂盐、聚合物、无机固态电解质和羧酸化合物；基于复合电解质膜的质量，羧酸化合物的质量百分含量为x，无机固态电解质的质量百分含量为y，其中，0.05≤x/y≤1。通过调控复合电解质膜的组成以及羧酸化合物与无机固态电解质的质量百分含量的比值在本申请范围内，所得的复合电解质膜具有高离子电导和良好界面接触，能够改善二次电池的循环性能。
[0018]当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0020]图1为实施例1中的复合电解质膜的扫描电子显微镜(SEM)图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0022]需要说明的是，在以下内容中，以锂金属电池作为二次电池的例子来解释本申请，但是本申请的二次电池并不仅限于锂金属电池。具体技术方案如下：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池，其包括复合电解质膜，所述复合电解质膜包括锂盐、聚合物、无机固态电解质和羧酸化合物；基于所述复合电解质膜的质量，所述羧酸化合物的质量百分含量为x，所述无机固态电解质的质量百分含量为y，其中，0.05≤x/y≤1。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，1％≤x+y≤50％。3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述羧酸化合物的酸度系数pKa1为1至9。4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，x为0.5％至15％。5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，基于所述复合电解质膜的质量，所述聚合物的质量百分含量为w，所述锂盐的质量百分含量为z，其中，0.6≤w/z≤3。6.根据权利要求1至5中任一项所述的二次电池，其中，所述羧酸化合物包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、正辛酸、正壬酸、正癸酸、月桂酸、苯甲酸、对氯苯甲酸、对氟苯甲酸、对硝基苯甲酸、软酯酸、硬酯酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、月桂二酸、苯二甲酸、马来酸、富马酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯丙烯酸、丁烯酸、戊烯酸、己烯酸、庚烯酸、辛烯酸、壬烯酸、癸烯酸或月桂烯酸中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，y为5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：何华锦，谢远森，
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：