二次电池和装置制造方法及图纸

本申请涉及二次电池和装置。本申请的二次电池包括正极极片、负极极片和电解液；所述电解液包括含硼添加剂和含磷添加剂；所述正极极片包括正极活性材料层以及位于所述正极活性材料层表面的固体电解质界面膜，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括锂镍过渡金属氧化物，所述正极活性材料中镍元素占过渡金属元素的摩尔百分比含量为Y%；采用X射线光电子能谱仪测试，所述固体电解质界面膜中硼元素的质量百分含量为X1%，所述固体电解质界面膜中磷元素的质量百分含量为X2%；其中，0.7≤0.02Y

【技术实现步骤摘要】
二次电池和装置


[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装置。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为一种绿色可充电电池，其具有较高的能量密度以及功率密度等优点，被广泛应用于各个领域，是便携式电子产品的首选电池，也是动力汽车的理想电池。随着技术的不断进步，锂离子电池的应用范围将会越来越广泛，成为未来能源领域的重要组成部分。为了更好地满足其应用需求，需要进一步提高当前锂离子电池的能量密度，目前提高三元正极中镍元素的含量是常见的方式之一。
[0003]然而，目前的二次电池和装置仍有待改进。

技术实现思路

[0004]专利技术人发现，在正极极片镍元素含量较高的电池体系中，随着充电时锂离子从正极极片脱嵌，会形成锂空位，此时镍元素会迁移至锂空位造成混排，甚至随锂离子从正极极片表面脱出，溶出到电解液，并嵌入负极极片中，造成短路问题。为了缓解或解决上述提及问题中至少一个，本申请提供了一种二次电池以及相关的装置。本申请的二次电池通过控制正极活性材料中镍元素占过渡金属元素的摩尔百分比含量、正极活性材料层表面形成的固体电解质界面膜（CEI膜）中硼元素含量、正极活性材料层表面形成的固体电解质界面膜中磷元素含量，使得固体电解质界面膜更加致密和稳定，有效抑制正极极片中过渡金属离子如镍（Ni）的溶出，避免短路问题；并且，正极活性材料中镍元素的摩尔百分比含量、CEI膜中硼元素含量、CEI膜中磷元素含量之间具有良好的协同效应，提升正极极片与电解液界面的稳定性，减少副反应，缓解电池容量的衰减，进而显著提升二次电池的循环性能。
[0005]本申请的第一方面提供了一种二次电池，该二次电池包括正极极片、负极极片和电解液；所述电解液包括含硼添加剂和含磷添加剂；所述正极极片包括正极活性材料层以及位于所述正极活性材料层表面的固体电解质界面膜，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括锂镍过渡金属氧化物，所述正极活性材料中镍元素占过渡金属元素的摩尔百分比含量为Y %；采用X射线光电子能谱仪测试，所述固体电解质界面膜中硼元素的质量百分含量为X1%，所述固体电解质界面膜中磷元素的质量百分含量为X2%；其中，0.7≤0.02Y
‑
0.5X1‑
0.5X2≤1。
[0006]本申请的第二方面提供了一种装置，所述装置包括第一方面所述的二次电池。
[0007]本申请的有益效果为：本申请的二次电池通过控制正极活性材料中镍元素占过渡金属元素的摩尔百分比含量、正极活性材料层表面形成的固体电解质界面膜（CEI膜）中硼元素含量、正极活性材料层表面形成的固体电解质界面膜中磷元素含量，使得CEI膜更加致密和稳定，能够有效抑制正极极片中过渡金属离子如镍（Ni）的溶出，从而缓解溶出的过渡金属离子嵌入负极极片所造成的短路问题，抑制过渡金属离子对负极极片的破坏，提高负极极片的稳定性，从而提
高二次电池的容量保持率。同时，正极活性材料中镍元素的含量、CEI膜中硼元素含量、CEI膜中磷元素含量之间具有良好的协同效应，提升正极极片与电解液界面的稳定性，减少副反应，缓解电池容量的衰减，进而显著提升二次电池的循环性能；此外，上述协同效应进一步降低了电池的阻抗，提升了电池功率。基于以上改善，本申请的二次电池具有以下优点的至少之一：高库伦效率，优异的循环性能、存储性能和安全性能。
具体实施方式
[0008]为了简明，本申请仅具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0009]除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测量方法进行测量（例如，可以按照在本申请的实施例中给出的方法进行测试）。
[0010]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可包含单个组分或多个组分。项目B可包含单个组分或多个组分。项目C可包含单个组分或多个组分。
[0011]术语“C1
‑
C6烷基”包括但不限于：甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、甲基环戊基、正己基、异己基、环己基等。
[0012]术语“C1
‑
C6烷氧基”包括但不限于：甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、异戊氧基或正己氧基等。
[0013]术语“C3
‑
C6烷基硅基”指具有3
‑
6个碳原子的硅基，包括但不限于：三甲基硅基等。
[0014]术语“C2
‑
C6烯基”包括但不限于：乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基或己烯基等。
[0015]术语“C6
‑
C12芳基”包括但不限于：苯基或萘基等。
[0016]术语“取代或未取代的”指在该术语后面记载的官能团可以具有或不具有取代基。例如，“取代或未取代的C1
‑
C6烷基”是指具有取代基的C1
‑
C6烷基或者非取代的C1
‑
C6烷基。其中，取代基的个数可以是1个或2个以上，取代基包括卤素、烷基或芳基中的至少一种。应当理解地是，当取代基的个数大于1时，各取代基可以相同或不同。
[0017]下面结合具体实施方式，进一步阐述本申请。应理解，这些具体实施方式仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
[0018]一、二次电池本申请提供的二次电池包括正极极片、负极极片和电解液；所述电解液包括含硼添加剂和含磷添加剂；所述正极极片包括正极活性材料层以及位于所述正极活性材料层表面的固体电解质界面膜，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括
锂镍过渡金属氧化物，所述正极活性材料中镍元素占过渡金属元素的摩尔百分比含量为Y %；采用X射线光电子能谱仪测试，所述固体电解质界面膜中硼元素的质量百分含量为X1%，所述固体电解质界面膜中磷元素的质量百分含量为X2%；其中，0.7≤0.02Y
‑
0.5X1‑
0.5X2≤1。
[0019]为了提高锂离子电池的能量密度，可以通过提高正极极片中镍元素的含量来实现。然而，在镍含量较高的二次电池体系中，随着充电时锂离子从正极极片脱嵌，会形成锂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片和电解液；所述电解液包括含硼添加剂和含磷添加剂；所述正极极片包括正极活性材料层以及位于所述正极活性材料层表面的固体电解质界面膜，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括锂镍过渡金属氧化物，所述正极活性材料中镍元素占过渡金属元素的摩尔百分比含量为Y%；采用X射线光电子能谱仪测试，所述固体电解质界面膜中硼元素的质量百分含量为X1%，所述固体电解质界面膜中磷元素的质量百分含量为X2%；其中，0.7≤0.02Y
‑
0.5X1‑
0.5X2≤1。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，0.8≤0.02Y
‑
0.5X1‑
0.5X2≤0.9。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还满足以下条件中的至少一者：（a）70≤Y≤95；（b）0.4≤X1≤1.2；（c）0.6≤X2≤1.2。4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还满足以下条件中的至少一者：（d）80≤Y≤90；（e）0.6≤X1≤0.9；（f）0.8≤X2≤1。5.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还满足以下条件中的至少一者：（g）所述含硼添加剂包括草酸硼酸盐添加剂，所述草酸硼酸盐添加剂包括式I和式II所示的化合物中的至少一种：式I；式II；其中，式I中，A
1+
选自金属离子或有机阳离子；式II中，A
2+
选自金属离子或有机阳离子，R1、R2各自独立地选自取代或未取代的C1
‑
C6烷基、取代或未取代的C1
‑
C6烷氧基或者卤素，其中，所述取代的取代基选自卤素，所述卤素选自氟、氯、溴或碘；（h）所述含磷添加剂包括式III和式IV所示的化合物中的至少一种：式III；式IV；
其中，式III和式IV中，R3、R4、R5、R6、R7、R8各自独立地选自取代或未取代的C1
‑
C6烷基、取代或未取代的C1
‑
C6烷氧基、取代或未取代的C3
‑
C6烷基硅基、取代或未取代的C2
‑
C6烯基或者取代或未取代的C6
‑
C12芳基，其中，所述取代的取代基各自独立地选自卤素，所述卤素选自氟、氯、溴或碘。6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还满足以下条件中的至少一者：（i）式I中，所述金属离子选自Li
+
、Na
+
或K
+
，所述有机阳离子选自铵离子、三甲胺离子、吡啶鎓离子或咪唑鎓离子；式II中，所述金属离子选自Li
+
、Na
+
或K
+
，所述有机阳离子选自铵离子、三甲胺离子、吡啶鎓离子或咪唑鎓离子，所述R1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思远，
申请(专利权)人：蔚来电池科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：