二次电池及其制备方法和用电装置制造方法及图纸

本申请提供二次电池及其制备方法和用电装置

【技术实现步骤摘要】
二次电池及其制备方法和用电装置


[0001]本申请涉及锂电池
，尤其涉及负极改善的二次电池及其制备方法和用电装置
。

技术介绍

[0002]近年来，随着二次电池的应用范围越来越广泛，二次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
。
由于二次电池取得了极大的发展，因此对其容量
、
循环性能和安全性能等也提出了更高的要求
。
[0003]羧甲基纤维素钠
(CMC)
作为水性体系负极活性材料的主要粘合剂而被广泛采用
。
但是
CMC
材料本身比较脆，在极片压片
、
分切时易掉粉，使用中也易龟裂影响电池的循环寿命
。
因此，二次电池中使用
CMC
作为粘合剂的负极极片仍有待改进
。

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，该二次电池的负极极片中的
CMC
通过改性改善了其脆性，提高了极片的柔韧性，进而提高了电池的循环寿命
。
此外，本申请还提供所述二次电池的制备方法，以及包括所述二次电池的用电设备
。
[0005]为了达到上述目的，本申请第一方面提供了一种二次电池，包括负极极片，所述负极极片具有负极集流体和位于所述负极集流体至少一个表面上的负极膜层，其中，所述负极膜层包括以下通式
I
所示的化合物：通式
I
其中，
X
表示羧甲基纤维素钠分子的单元，
R1选自
C4
‑
C10
亚烷基
、
甲氧羰基取代的
C4
‑
C10
亚烷基
、C6
‑
C10
亚芳基
、C7
‑
C12
亚芳烷基
、C7
‑
C12
亚烷芳基
、C6
‑
C14
亚环烷基和异佛尔酮二基；
R2选自
C2
‑
C4
亚烷基；
R3选自
C1
‑
C4
烷基；
n
为
10~100
的整数；
a
为
0.2~2
；
m
为
10~30,000
的整数
。
[0006]由此，本申请的二次电池的负极极片中，包含上述通式
I
结构的化合物，该化合物是具有柔性侧链的改性羧甲基纤维素钠，改善了羧甲基纤维素钠的脆性，从而提高了负极极片的柔韧性
。
此外，具有上述通式
I
结构的化合物，还具有改善的离子电导性，能降低极片的内阻
。
因此，所述二次电池具有改善的首次库伦效率和循环寿命
。
[0007]在一些实施方式中，所述化合物满足下述（1）
‑
（6）中的至少一个：
（1）
R1选自亚己基
、
甲氧羰基取代的亚戊基
、
亚苯基
、
甲苯二基
、
二甲苯二基
、
亚环己基
、
二环己甲烷亚基和异佛尔酮二基；（2）
R2为亚乙基；（3）
R3为甲基或乙基；（4）
n
为
25~80
的整数；（5）
a
为
0.5~2
；（6）
m
为
2,000~30,000
的整数
。
[0008]满足上述（1）
‑
（6）各项中一项或多项的所述化合物，能够为负极极片提供进一步改进的柔韧性，并且能够进一步提升负极膜层的粘合性和内聚力
。
[0009]在一些实施方式中，所述化合物以其中的羧甲基纤维素钠计，在所述负极膜层中的添加量为
0.1~2wt%。
[0010]可选地，所述化合物以其中的羧甲基纤维素钠计，在所述负极膜层中的添加量为
0.5~1.5wt%。
[0011]所述化合物以上述范围内的量存在于负极膜层中时，能够较好地起到粘合剂的作用，且不会过多占用负极膜层的体积和质量，导致克容量下降
。
[0012]本申请的第二方面提供一种制备上述实施方式中二次电池的方法，所述二次电池包括负极极片，所述负极极片具有负极集流体和位于所述负极集流体至少一个表面上的负极膜层，其中所述负极极片的制备包括：准备负极浆料，所述负极浆料包括羧甲基纤维素钠和封闭的异氰酸酯预聚物；将所述负极浆料涂覆在所述负极集流体的至少一个表面上并烘干，其中，所述封闭的异氰酸酯预聚物通过以下通式
II
所示的二异氰酸酯单体： 通式
II
与以下通式
III
所示的单羟基封端的聚醚反应获得： 通式
III
；其中，
R1选自
C4
‑
C10
亚烷基
、
甲氧羰基取代的
C4
‑
C10
亚烷基
、C6
‑
C10
亚芳基
、C7
‑
C12
亚芳烷基
、C7
‑
C12
亚烷芳基
、C6
‑
C14
亚环烷基和异佛尔酮二基；
R2选自
C2
‑
C4
的亚烷基；
R3选自
C1
‑
C4
烷基；
n
为
10~100
的整数；其中，羧甲基纤维素钠分子的单元与所述封闭的异氰酸酯预聚物中被封闭的异氰酸酯基的摩尔比为
1:a
，
a
为
0.2~2
的整数
。
[0013]由此，在负极极片制备过程中，将羧甲基纤维素钠
CMC
与异氰酸酯基被封闭的具有聚醚链的柔性异氰酸酯预聚物共同混合，在极片烘干过程中，被封闭的异氰酸酯预聚物的异氰酸酯基解封闭，并与
CMC
侧链的羟基反应，获得了具有上述通式
I
结构的具有柔性侧链的改性羧甲基纤维素钠，从而获得了柔韧性改进的负极极片
。
该方法通过原位对
CMC
进行改性，避免了含有大量柔性侧链的
CMC
不易与负极活性材料混合的问题，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，包括负极极片，所述负极极片具有负极集流体和位于所述负极集流体至少一个表面上的负极膜层，其特征在于，所述负极膜层包括以下通式
I
所示的化合物：通式
I
，其中，
X
表示羧甲基纤维素钠分子的单元；
R1选自
C4
‑
C10
亚烷基
、
甲氧羰基取代的
C4
‑
C10
亚烷基
、C6
‑
C10
亚芳基
、C7
‑
C12
亚芳烷基
、C7
‑
C12
亚烷芳基
、C6
‑
C14
亚环烷基和异佛尔酮二基；
R2选自
C2
‑
C4
亚烷基；
R3选自
C1
‑
C4
烷基；
n
为
10~100
的整数；
a
为
0.2~2
；
m
为
10~30,000
的整数
。2.
根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述化合物满足下述（1）
‑
（6）中的至少一个：（1）
R1选自亚己基
、
甲氧羰基取代的亚戊基
、
亚苯基
、
甲苯二基
、
二甲苯二基
、
亚环己基
、
二环己甲烷亚基和异佛尔酮二基；（2）
R2为亚乙基；（3）
R3为甲基或乙基；（4）
n
为
25~80
的整数；（5）
a
为
0.5~2
；（6）
m
为
2,000~30,000
的整数
。3.
根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述化合物以其中的羧甲基纤维素钠计，在所述负极膜层中的添加量为
0.1~2wt%。4.
根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述化合物以其中的羧甲基纤维素钠计，在所述负极膜层中的添加量为
0.5~1.5wt%。5.
一种制备如权利要求1‑4中任一项所述的二次电池的方法，所述二次电池包括负极极片，所述负极极片具有负极集流体和位于所述负极集流体至少一个表面上的负极膜层，其特征在于，所述负极极片的制备包括：准备负极浆料，所述负极浆料包括羧甲基纤维素钠和封闭的异氰酸酯预聚物；将所述负极浆料涂覆在所述负极集流体的至少一个表面上并烘干，其中所述封闭的异氰酸酯预聚物通过以下通式
II
所示的二异氰酸酯单体：通式
II
与以下通式
III
所示的单羟基封端的聚醚反应获得：通式
III
；其中，
R1选自
C4
‑
C10
亚烷基
、
甲氧羰基取代的
C4
‑
C10
亚烷基
、C6
‑
C10
亚芳基
、C7
‑
C12
亚芳烷基
、C7
‑
C12
亚烷芳基
、C6
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明璐，叶冲，孙成栋，解来勇，
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：