二次电池、用于制备二次电池的方法、电池模块、电池包及用电装置与流程

本技术属于电池，尤其涉及一种二次电池、用于制备二次电池的方法、电池模块、电池包及用电装置。

背景技术：

1、二次电池依靠锂离子在正极和负极之间往复脱嵌来进行充电和放电，其具有能量密度高、循环寿命长，以及无污染、无记忆效应等突出特点。因此，二次电池作为清 洁能源，已由电子产品逐渐普及到水力、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。其中，钴是二次电池正极活性材料重要组成元素，但是，钴在地壳中含量较少、 开采困难且价格昂贵，因此，低钴或无钴成为正极活性材料必然的发展趋势。然而， 钴对正极活性材料锂离子扩散速率贡献很大，低钴或无钴会降低正极活性材料的锂离 子扩散速率，影响二次电池的循环寿命。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种二次电池、用于制备二次电池的方法、电池模块、电池包及用电装置，旨在提高低钴或无钴正极活性材料的锂离子扩散速率，提高二次电 池的循环性能。

2、本技术第一方面提供一种二次电池，包括电解液和正极极片。所述正极极片包括分子式为lianibcocm1dm2eofag的层状材料，其中，m1选自mn、al中的一种或两种， m2选自si、ti、mo、v、ge、se、zr、nb、ru、pd、sb、ce、te及w中的一种或几 种，a选自f、n、p及s中的一种或几种，0.8≤a≤1.2，0＜b＜0.98，0≤c＜0.1，0＜ d＜0.5，0≤e≤0.5，0≤f≤2，0≤g≤2，b+c+d+e＝1，f+g＝2。所述电解液包括二 氟草酸硼酸锂，基于所述电解液的总质量，所述二氟草酸硼酸锂的质量百分含量为x％ 且0＜x≤1.0。所述二次电池满足c+x/10≥0.10。

3、发明人经过大量研究发现，低钴或无钴正极活性材料的钴含量c与电解液中二氟草 酸硼酸锂的质量百分含量x％关系密切。当低钴或无钴正极活性材料的钴含量c与电解液中二氟草酸硼酸锂的质量百分含量x％满足c+x/10≥0.10时，能够使二氟草酸硼酸 锂中的b原子充分地与正极活性材料中的o原子结合，更好地降低锂离子在低钴或无 钴正极活性材料体相内的扩散阻力、避免低钴或无钴正极活性材料表面过脱锂，从而 有利于更好地稳定低钴或无钴正极活性材料的晶体结构以及提升锂离子扩散速率。因 此，二次电池能在具有显著改善的循环性能的同时，还具有良好的高温存储性能。

4、当c+x/10＜0.10时，电解液中二氟草酸硼酸锂的含量不足以在低钴或无钴正极活性材料表面形成性能优良的低阻抗保护膜，并且二氟草酸硼酸锂也不能有效降低低钴 或无钴正极活性材料的电荷转移阻抗，不能有效降低锂离子在低钴或无钴正极活性材 料体相内的扩散阻力并抑制低钴或无钴正极活性材料表面过脱锂，因此，二次电池难 以具有显著改善的循环性能。

5、在本技术的任意实施方式中，所述电解液还包括氟代碳酸乙烯酯、氟代磺酰亚胺锂盐中的一种或几种。

6、可选地，氟代磺酰亚胺锂盐的分子式为lin(so2r1)(so2r2)，r1、r2各自独立地表 示f、或cnf2n+1，n为1～10的整数。

7、可选地，氟代磺酰亚胺锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂中的一种或两种。

8、在本技术的任意实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为y％且0≤y≤2.5。可选地，0＜y≤2.0。

9、在本技术的任意实施方式中，基于所述电解液的总质量，所述氟代磺酰亚胺锂盐的质量百分含量为z％且0≤z≤2.5。可选地，0＜z≤2.0。

10、在电解液中加入氟代碳酸乙烯酯后，能有效提升二次电池的循环性能；氟代碳酸乙烯酯耐高压氧化，有利于匹配高电压正极活性材料，从而有利于提升二次电池的能 量密度。在电解液中加入氟代磺酰亚胺锂盐后，能够显著改善二次电池的倍率性能和 低温性能。

11、在本技术的任意实施方式中，所述二次电池还满足0.5≤y/x≤2.0。可选地，0.5≤y/x≤1.0。此时能够充分发挥二氟草酸硼酸锂和氟代碳酸乙烯酯的协同作用，不仅不会 增加二次电池的产气量，还会进一步改善二次电池的循环性能和能量密度。

12、在本技术的任意实施方式中，所述二次电池还满足0.5≤x/z≤2.0。可选地，0.5≤x/z≤1.5。此时能够充分发挥二氟草酸硼酸锂和氟代磺酰亚胺锂盐的协同作用，不仅不 会恶化二次电池的循环性能，还能进一步改善二次电池的倍率性能和低温性能。

13、在本技术的任意实施方式中，所述二次电池还同时满足0.5≤y/x≤2.0和0.5≤x/z≤ 2.0。可选地，所述二次电池还同时满足0.5≤y/x≤2.0，0.5≤x/z≤2.0和0.25≤y/z≤2.0。 此时，二次电池同时具有显著改善的循环性能、存储性能、倍率性能以及低温性能。

14、本技术第二方面提供一种用于制备二次电池的方法，至少包括步骤：

15、步骤1，将正极极片、隔离膜、负极极片、电解液组装成二次电池，所述正极极片 包括分子式为lianibcocm1dm2eofag的层状材料，其中，m1选自mn、al中的一种或 两种，m2选自si、ti、mo、v、ge、se、zr、nb、ru、pd、sb、ce、te及w中的一 种或几种，a选自f、n、p及s中的一种或几种，0.8≤a≤1.2，0＜b＜0.98，0≤c＜ 0.1，0＜d＜0.5，0≤e≤0.5，0≤f≤2，0≤g≤2，b+c+d+e＝1，f+g＝2，所述电解 液包括二氟草酸硼酸锂、可选的氟代碳酸乙烯酯、可选的氟代磺酰亚胺锂盐，基于所 述电解液的总质量，所述二氟草酸硼酸锂的质量百分含量为x％且0＜x≤1.0，基于所 述电解液的总质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为y％且0≤y≤2.5，基于所 述电解液的总质量，所述氟代磺酰亚胺锂盐的质量百分含量为z％且0≤z≤2.5；

16、步骤2，从步骤1所得到的二次电池中筛选出满足c+x/10≥0.10的二次电池。

17、二次电池满足c+x/10≥0.10时，能够使二氟草酸硼酸锂中的b原子充分地与正极活性材料中的o原子结合，更好地降低锂离子在低钴或无钴正极活性材料体相内的扩 散阻力、避免低钴或无钴正极活性材料表面过脱锂，从而有利于更好地稳定低钴或无 钴正极活性材料的晶体结构以及提升锂离子扩散速率。因此，通过本技术制备方法得 到的二次电池均能具有显著改善的循环性能和良好的高温存储性能。

18、在本技术的任意实施方式中，所述方法还包括步骤：从步骤2所得到的二次电池中筛选出满足0.5≤y/x≤2.0的二次电池。此时，制备的二次电池同时具有良好的存储性 能以及显著改善的循环性能和能量密度。

19、在本技术的任意实施方式中，所述方法还包括步骤：从步骤2所得到的二次电池中筛选出满足0.5≤x/z≤2.0的二次电池。此时，制备的二次电池同时具有良好的存储性 能以及显著改善的循环性能、倍率性能和低温性能。

20、在本技术的任意实施方式中，所述方法还包括步骤：从步骤2所得到的二次电池中筛选出同时满足0.5≤y/x≤2.0和0.5≤x/z≤2.0的二次电池。此时，制备的二次电池同 时具有良好的存储性能以及显著改善的循环性能、倍率性能和低温性能。

21、在本技术的任意实施方式中，所述方法还包括步骤：从步骤2所得到的二次电池中筛选出同时满足0.5≤y/x≤2.0，0.5≤x/z≤2.0和0.25≤y/z≤2.0的二次电池。此时，制备的二次电池同时具有良好的存储性能以及显著改善的循环性能、倍率性能和低温性 能。

22、本技术第三方面提供一种电池模块，其包括本技术第一方面的二次电池、根据本技术第二方面的方法制备的二次电池中的一种。

23、本技术第四方面提供一种电池包，其包括本技术第一方面的二次电池、根据本技术第二方面的方法制备的二次电池、本技术第三方面的电池模块中的一种。

24、本技术第五方面提供一种用电装置，其包括本技术第一方面的二次电池、根据本技术第二方面的方法制备的二次电池、本技术第三方面的电池模块、本技术第四方面 的电池包中的至少一种。

25、本技术的电池模块、电池包和用电装置包括本技术提供的二次电池，因而至少具有与所述二次电池相同的优势。