本申请提供了一种二次电池及其制备方法，所述二次电池包括正极极片和电解液，其中所述正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层，所述正极膜层的孔隙率为P，所述电解液包括除水添加剂，并且基于所述电解液的总质量计，所述电解液中所述除水添加剂的质量百分比为a，并且所述二次电池满足：0.2≤(a*100)/P≤3.5。本申请的二次电池在提升孔隙率以兼顾高能量密度和良好的动力学的同时，具有改善的初始直流阻抗(DCR)和高温循环性能。本申请还提供了包括本申请二次电池的电池模块、电池包和用电装置。电池包和用电装置。电池包和用电装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池及其制备方法、电池模块、电池包和用电装置
[0001]本申请涉及锂电池
，尤其涉及一种二次电池及其制备方法，以及包括该二次电池的电池模块、电池包和用电装置。
技术介绍
[0002]近年来，随着锂离子电池的应用范围越来越广泛，锂离子电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。由于锂离子电池取得了极大的发展，因此对其能量密度、循环性能和安全性能等也提出了更高的要求。
[0003]在设计高性能二次电池时，可以通过采取更厚的涂布量、更高的压实密度来提高电池的能量密度。随着涂层厚度或压实密度的增加，会出现由集流体至活性物质表面，孔隙率逐渐下降的情况，这就造成了电解液的浸润和吸收效率低、锂离子迁移速率慢以及电池内阻变大等问题，并最终导致电池的初始直流阻抗(DCR)增大、循环性能变差等。通过在正极浆料制备中加入造孔剂，可以调节极片的孔隙率，有效地改善电解液在极片中的浸润性，提高锂离子的迁移速度。然而，高孔隙率的正极极片易吸水，因此在电池制备中不可避免地会引入不想要的水。此外，在高温条件下，锂离子电池电解液也会自催化产生水。二次电池中这些不想要的水会产生一系列副反应造成电池性能迅速恶化。
[0004]因此，在提升孔隙率以兼顾高能量密度和良好的动力学的同时，需要采取一定策略来降低电池中不想要的水，从而改善水分对锂离子电池的初始直流阻抗(DCR)和高温循环性能的影响。
技术实现思路
[0005]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，以解决在提升孔隙率以兼顾高能量密度和良好的动力学的同时，降低电池中的水对电池性能的不利影响，从而使二次电池具有改善的初始直流阻抗(DCR)和高温循环性能，并提供该二次电池的制备方法，以及提供包含本申请二次电池的电池模块、电池包和用电装置。
[0006]为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种二次电池，其包括正极极片和电解液，其中
[0007]所述正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层，所述正极膜层的孔隙率为P，所述电解液包括除水添加剂，并且基于所述电解液的总质量计，所述电解液中所述除水添加剂的质量百分比为a，
[0008]并且所述二次电池满足：
[0009]0.2≤(a*100)/P≤3.5。
[0010]由此，相对于现有技术，本申请的二次电池在提升孔隙率以兼顾高能量密度和良好的动力学的同时，具有改善的初始直流阻抗(DCR)和高温循环性能。
[0011]在任意实施方式中，所述二次电池满足：0.4≤(a*100)/P≤3.3；可选地，所述二次
电池满足：1.0≤(a*100)/P≤1.7。
[0012]通过满足上述条件，在保证二次电池在提升孔隙率以兼顾高能量密度和良好的动力学的同时，可以进一步改进二次电池的初始直流阻抗(DCR)和/或高温循环性能。
[0013]在任意实施方式中，所述除水添加剂选自结构式I的化合物、结构式II的化合物和异氰酸酯类化合物中的至少一种，
[0014][0015][0016]其中，
[0017]R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此独立地为具有卤素取代或未取代的烷基的硅烷基或者为卤素取代或未取代的烷基，且R1、R2和R3中的至少一者为具有卤素取代或未取代的烷基的硅烷基，R4、R5和R6中的至少一者为具有卤素取代或未取代的烷基的硅烷基，
[0018]可选地，所述R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此独立地为具有未取代的C1
‑
C6烷基的硅烷基或者为未取代的C1
‑
C6烷基，且R1、R2和R3中的至少一者为具有未取代的烷基的硅烷基，R4、R5和R6中的至少一者为具有未取代的烷基的硅烷基，
[0019]进一步可选地，R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此独立地为具有甲基、乙基、丙基或丁基的硅烷基，或者为甲基、乙基、丙基或丁基，且R1、R2和R3中的至少一者为具有甲基、乙基、丙基或丁基的硅烷基，R4、R5和R6中的至少一者为具有甲基、乙基、丙基或丁基的硅烷基，
[0020]且
[0021]X为磷或硼。
[0022]通过选自结构式I的化合物、结构式II的化合物和异氰酸酯类化合物中至少一种的除水添加剂，能够有效降低水对电池性能的不利影响，从而使二次电池具有改善的初始直流阻抗(DCR)和高温循环性能。
[0023]在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述电解液中除水添加剂的质量百分比a为0.1％
‑
1％，可选地，所述电解液中所述除水添加剂的质量百分比a为0.3％
‑
0.7％。当电解液中除水添加剂的质量百分比为满足上述范围时，能够有效降低水对电池性能的不利影响，从而使二次电池具有改善的初始直流阻抗(DCR)和高温循环性能。
[0024]在任意实施方式中，所述除水添加剂选自三(三甲基硅基)磷酸酯、三(三甲基硅基)亚磷酸酯、二乙基三甲基硅基亚磷酸酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、
三甲基硅基异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。通过选择上述除水添加剂，可以进一步改善二次电池的初始直流阻抗(DCR)和高温循环性能。
[0025]在任意实施方式中，所述正极膜层的孔隙率P为20％
‑
70％，可选地，所述正极膜层的孔隙率P为30％
‑
50％。当正极膜层的孔隙率满足上述范围时，有利于促进电解液的浸入，促进正极极片内部锂离子传输，使得二次电池具有较低的初始直流阻抗(DCR)。
[0026]在任意实施方式中，所述电解液包括成膜添加剂，且基于所述电解液的总质量计，所述电解液中成膜添加剂的质量百分比为b，并且所述二次电池满足：0.03≤a/b≤0.7。通过在电解液中加入成膜添加剂，可以提升二次电池的高温循环性能；且电解液中除水添加剂和成膜添加剂的量满足上述条件，可以改善二次电池的初始直流阻抗(DCR)和高温循环性能。
[0027]在任意实施方式中，所述二次电池满足：0.05≤a/b≤0.5；可选地，所述二次电池满足：0.15≤a/b≤0.35。通过满足上述条件，可以进一步降低水对电池性能的不利影响，从而进一步改善二次电池的初始直流阻抗(DCR)和高温循环性能。
[0028]在任意实施方式中，所述成膜添加剂选自己二腈、二氟草酸硼酸锂、碳酸乙烯亚乙酯、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、碳酸亚乙烯酯、1，3
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丙烷磺酸内酯和三氟甲磺酸锂中的至少一种。通过选择上述成膜添加剂，能够在正负极极片表面上形成保护膜(SEI膜)，减轻升温导致的电池性能恶化，从而进一步改善二次电池的初始直流阻抗(DCR)和高温循环性能。
[0029]在任意实施方式中，所述电解液包括锂盐，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂和双氟磺酰亚本文档来自技高网...
【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，其特征在于，所述二次电池包括正极极片和电解液，其中所述正极极片包括正极集流体以及设置在所述正极集流体至少一个表面的正极膜层，所述正极膜层的孔隙率为P，所述电解液包括除水添加剂，并且基于所述电解液的总质量计，所述电解液中所述除水添加剂的质量百分比为a，并且所述二次电池满足：0.2≤(a*100)/P≤3.5。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池满足：0.4≤(a*100)/P≤3.3；可选地，所述二次电池满足：1.0≤(a*100)/P≤1.7。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述除水添加剂选自结构式I的化合物、结构式II的化合物和异氰酸酯类化合物中的至少一种，其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此独立地为具有卤素取代或未取代的烷基的硅烷基或者为卤素取代或未取代的烷基，且R1、R2和R3中的至少一者为具有卤素取代或未取代的烷基的硅烷基，R4、R5和R6中的至少一者为具有卤素取代或未取代的烷基的硅烷基，可选地，所述R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此独立地为具有未取代的C1
‑
C6烷基的硅烷基或者为未取代的C1
‑
C6烷基，且R1、R2和R3中的至少一者为具有未取代的烷基的硅烷基，R4、R5和R6中的至少一者为具有未取代的烷基的硅烷基，进一步可选地，R1、R2、R3、R4、R5和R6彼此独立地为具有甲基、乙基、丙基或丁基的硅烷基，或者为甲基、乙基、丙基或丁基，且R1、R2和R3中的至少一者为具有甲基、乙基、丙基或丁基的硅烷基，R4、R5和R6中的至少一者为具有甲基、乙基、丙基或丁基的硅烷基，且X为磷或硼。4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池，其特征在于，基于所述电解液的总质量计，所述电解液中所述除水添加剂的质量百分比a为0.1％
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1％，可选地，所述电解液中所述除水添加剂的质量百分比a为0.3％
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0.7％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述除水添加剂选自三
(三甲基硅基)磷酸酯、三(三甲基硅基)亚磷酸酯、二乙基三甲基硅基亚磷酸酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、六亚甲...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，韩昌隆，吴则利，张翠平，王扶林，
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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