本申请提供了一种二次电池、电池模块、电池包和用电装置。所述二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液；正极极片包括正极活性材料；负极极片包括负极活性材料；隔离膜设置于正极极片和负极极片之间；以及电解液包括第一有机溶剂和成膜添加剂，成膜添加剂被配置为在正极活性材料和/或负极活性材料的表面形成界面膜，其中，隔离膜的孔隙率记为ε％；成膜添加剂的相对于电解液的总质量的质量百分含量记为b％；电解液于25℃下的粘度值记为c(mPa
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池、电池模块、电池包和用电装置
[0001]本申请涉及电池领域，具体涉及一种二次电池、电池模块、电池包和用电装置。
技术介绍
[0002]二次电池具有容量高、寿命长等特性，因此广泛应用于电子设备，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等等。
[0003]随着电池应用范围越来越广泛，对二次电池性能的要求也逐渐严苛，比如要求其具有较好的快速充放电性能和循环寿命，因此对二次电池的快速充放电性能和循环寿命的改善也是亟需解决的问题。
技术实现思路
[0004]本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种二次电池、电池模块、电池包和用电装置。
[0005]本申请的第一方面提供了一种二次电池，所述二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液；正极极片包括正极活性材料；负极极片包括负极活性材料；隔离膜设置于正极极片和负极极片之间；以及电解液包括第一有机溶剂和成膜添加剂，成膜添加剂被配置为在正极活性材料和/或负极活性材料的表面形成界面膜，其中，隔离膜的孔隙率记为ε％；成膜添加剂的相对于电解液的总质量的质量百分含量记为b％；电解液于25℃下的粘度值记为c(mPa
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s)，二次电池满足：4≤(b*ε)/c≤240；可选地，4≤(b*ε)/c≤180。
[0006]由此，本申请调控隔离膜的孔隙率、电解液的粘度值以及成膜添加剂的满足上述范围，综合调控锂离子在固相传质和液相传质中的迁移速率，由此改善锂离子的平均迁移速率，以此提高二次电池的快速充电能力。此外，成膜添加剂不但能够调控电解液的粘度，以进一步调节锂离子在液相迁移的速率，还能够在活性材料的表面形成防护层，以钝化活性材料表面，降低活性材料表面和电解液之间发生副反应的风险，从而能够提高活性材料的结构稳定性，提高二次电池的循环寿命，其中成膜添加剂尤其是锂盐类添加剂，其在负极活性材料表面形成的固体电解质界面膜具有较小的阻抗，更利于锂离子的嵌入和脱出。
[0007]在任意实施方式中，二次电池还满足条件(1)至条件(3)中的至少一者：(1)25≤ε≤55；可选地，30≤ε≤50；(2)0.1≤b≤8；可选地，0.1≤b≤6；(3)1≤c≤6；可选地，2≤c≤5。
[0008]由此，本申请的隔离膜的孔隙率在上述范围时，隔离膜的孔隙率不会过小，其透液性较好，锂离子穿透能力较强，有利于锂离子通过隔离膜迁移至相邻的活性材料，能够进一步改善二次电池的快速充电能力。成膜添加剂的质量百分含量在上述范围时，成膜添加剂能够和活性材料发生成膜反应，形成致密且均匀地膜层，由此对活性材料进行良好的防护，同时成膜添加剂例如锂盐类添加剂可形成具有较小成膜阻抗的SEI膜，兼顾寿命和功率。电解液的粘度值在上述范围时，电解液的粘度不会过大，其离子电导率相对较高，有利于改善
离子传输速率，从而能够提高二次电池的快速充电能力。此外，电解液的粘度在上述范围时，电解液与正负极极片的相容性相对较好，并且其不易与正负极极片中的活性材料发生副反应，由此能够改善二次电池的循环稳定性。
[0009]在任意实施方式中，第一有机溶剂的相对于电解液的总质量的质量百分含量记为a％；二次电池还满足：2≤c+2*a％≤8。
[0010]由此，本申请可以通过调控第一有机溶剂的质量百分含量，可以调整电解液的粘度在合适的范围内，且可以使得在成膜过程中形成稳定的界面膜，能够完全覆盖活性材料表面。
[0011]在任意实施方式中，60≤a≤90；可选地，65≤a≤85。
[0012]在任意实施方式中，第一有机溶剂包括线性碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂和腈类溶剂中的一种或多种；可选地，线性碳酸酯类溶剂包括碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸二甲酯DMC和碳酸甲丙酯MPC中的一种或多种；可选地，羧酸酯类溶剂包括乙酸乙酯EA、乙酸甲酯MA、丙酸乙酯EP、甲酸甲酯MF、丁酸乙酯EB、乙酸丁酯BA、丙酸甲酯MP、丁酸甲酯MB、丁酸丙酯PB和丁酸丁酯BB中的一种或多种；可选地，腈类溶剂包括乙腈AN、戊二腈GLN和己二腈ADN中的一种或几种。
[0013]由此，本申请的上述溶剂的粘度较低，可以调控电解液整体的粘度范围在合适的范围内；且在第一有机溶剂包括两种以上时，可以协同调控电解液的粘度和离子电导率，且多种溶剂能够参与成膜反应，以使得膜层结构包含多种组分，能够提高界面膜的稳定性。
[0014]在任意实施方式中，成膜添加剂包括：负极成膜添加剂，其被配置为在负极活性材料的表面形成界面膜，负极成膜添加剂的相对于电解液的总质量的质量百分含量记为b1％；正极成膜添加剂，其被配置为在正极活性材料的表面形成界面膜，正极成膜添加剂的相对于电解液的总质量的质量百分含量记为b2％，二次电池满足：1≤b2/b1≤60；可选地，1≤b2/b1≤40。
[0015]由此，本申请调控负极成膜添加剂和正极成膜添加剂的含量满足上述公式时，可以使得电解液能够在负极活性材料表面形成SEI膜，在正极活性材料表面形成CEI膜，且两种膜层的界面阻抗相对较低，动力学活性较好，二次电池中的电荷转移阻抗较小，有利于锂离子的快速迁移，从而改善二次电池的快速充电性能。
[0016]在任意实施方式中，0.01≤b1≤1.5；和/或0.1≤b2≤7。成膜添加剂在上述范围时，能够在活性材料的表面形成致密且稳定的界面膜，从而能够对活性材料进行充分的防护，提高活性材料的结构稳定性，从而能够保证二次电池的循环稳定性。
[0017]在任意实施方式中，负极成膜添加剂包括含硼锂盐、含磷锂盐和含硫锂盐中的一种或多种；可选地，含硼锂盐包括四氟硼酸锂LiBF4、双草酸硼酸锂LiBOB和双氟草酸硼酸锂LiDFOB中的一种或多种；可选地，含磷锂盐包括二氟磷酸锂LiPO2F2、氟磷酸锂Li2PO3F和磷酸锂Li3PO4中的一种或多种；可选地，含硫锂盐包括氟磺酸锂LiFSO3、硫酸锂Li2SO4、氨基磺酸锂LiSO3NH2中的一种或多种。
[0018]由此，本申请的含硼锂盐可以在负极活性材料的表面形成结构稳定且阻抗值相对较小的SEI膜，从而改善二次电池的高低温性能。含磷锂盐能够在负极活性材料的表面形成富含Li
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和LiF成分的SEI膜，该SEI膜具有较低的界面阻抗，能够显著改善二次电池的循环性能。含硫锂盐能够在负极活性材料的表面形成致密且稳定的SEI膜，能够进一步改善
对负极活性材料的防护性能。
[0019]在任意实施方式中，正极成膜添加剂包括碳酸酯类添加剂和/或硫酸酯类添加剂；可选地，碳酸酯类添加剂包括碳酸亚乙烯酯VC、氟代碳酸乙烯酯FEC、二氟代碳酸乙烯酯DFEC、乙烯基碳酸乙烯酯VEC和碳酸二辛酯CC中的一种或多种；可选地，硫酸酯类添加剂包括环状磺酸酯类添加剂和/或硫酸烃基酯类添加剂；进一步可选地，环状磺酸酯类添加剂包括1,3
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丙烷磺酸内酯PS、丙烯本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二次电池，包括：正极极片，其包括正极活性材料；负极极片，其包括负极活性材料；隔离膜，其设置于所述正极极片和所述负极极片之间；以及电解液，其包括第一有机溶剂和成膜添加剂，所述成膜添加剂被配置为在所述正极活性材料和/或所述负极活性材料的表面形成界面膜，其中，所述隔离膜的孔隙率记为ε％；所述成膜添加剂的相对于所述电解液的总质量的质量百分含量记为b％；所述电解液于25℃下的粘度值记为c(mPa
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s)，所述二次电池满足：4≤(b*ε)/c≤240；可选地，4≤(b*ε)/c≤180。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述二次电池还满足条件(1)至条件(3)中的至少一者：(1)25≤ε≤55；可选地，30≤ε≤50；(2)0.1≤b≤8；可选地，0.1≤b≤6；(3)1≤c≤6；可选地，2≤c≤5。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述第一有机溶剂的相对于所述电解液的总质量的质量百分含量记为a％；所述二次电池还满足：2≤c+2*a％≤8。4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池，其中，60≤a≤90；可选地，65≤a≤85。5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池，其中，所述第一有机溶剂包括线性碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂和腈类溶剂中的一种或多种；可选地，所述线性碳酸酯类溶剂包括碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸二甲酯DMC和碳酸甲丙酯MPC中的一种或多种；可选地，所述羧酸酯类溶剂包括乙酸乙酯EA、乙酸甲酯MA、丙酸乙酯EP、甲酸甲酯MF、丁酸乙酯EB、乙酸丁酯BA、丙酸甲酯MP、丁酸甲酯MB、丁酸丙酯PB和丁酸丁酯BB中的一种或多种；可选地，所述腈类溶剂包括乙腈AN、戊二腈GLN和己二腈ADN中的一种或几种。6.根据权利要求1至5中任一项所述的二次电池，其中，所述成膜添加剂包括：负极成膜添加剂，其被配置为在所述负极活性材料的表面形成界面膜，所述负极成膜添加剂的相对于所述电解液的总质量的质量百分含量记为b1％；正极成膜添加剂，其被配置为在所述正极活性材料的表面形成界面膜，所述正极成膜添加剂的相对于所述电解液的总质量的质量百分含量记为b2％，所述二次电池满足：1≤b2/b1≤60；可选地，1≤b2/b1≤40。7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，0.01≤b1≤1.5；和/或0.1≤b2≤7。8.根据权利要求6或7所述的二次电池，其中，所述负极成膜添加剂包括含硼锂盐、含磷锂盐和含硫锂盐中的一种或多种；可选地，所述含硼锂盐包括四氟硼酸锂LiBF4、双草酸硼酸锂Li...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭洁，韩昌隆，吴则利，王冠，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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