一种电池和电池性能预测方法与流程

本申请涉及二次电池领域，具体涉及一种电池和电池性能预测方法。

背景技术：

1、锂离子电池在充放电过程中，负极表面的固体电解质膜(sei膜)会发生破损，而sei膜的修复过程会消耗电池中的锂，将锂转化为非活性的含锂化合物，从而造成可逆锂的损失，降低电池的首次效率和放电容量。在电解液中加入成膜添加剂可以提高sei膜的稳定性，但成膜添加剂的含量过高会导致sei膜较厚，也会降低电池的循环容量。目前对于成膜添加剂的加入量并无普适的规则，导致新型电池的研发进度较慢，研究耗时较长。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种电池，该电池中的成膜添加剂是按照特定的添加规则加入，从而使成膜添加剂能够有效的提高sei膜的稳定性和致密度并且sei膜的厚度适中，电池能够具有良好的动力性能。

2、本申请第一方面提供了一种电池，包括正极、负极、电解液以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜，所述负极包括负极活性材料，所述电解液包括锂盐、溶剂和成膜添加剂，

3、当所述成膜添加剂的种类为一种时，所述成膜添加剂的添加量符合式(i)：

4、36≤m添*ρ负*d负/ρ添≤90  式(i)；

5、当所述成膜添加剂的种类n≥2时，所述成膜添加剂的添加量符合式(ⅱ)，

6、

7、其中，m添为电池中100g负极活性材料对应的成膜添加剂的质量，单位为g；ρ负为所述负极活性材料的密度，单位为g/cm3；d负为所述负极活性材料的平均粒径，单位为μm；ρ添为所述成膜添加剂的密度，单位为g/cm3；mj为电池中100g负极活性材料对应的各成膜添加剂的质量，ρj为各成膜添加剂的密度。

8、本申请提供的电池中，成膜添加剂为单一种类成膜添加剂时，当成膜添加剂的含量符合式(i)时，成膜添加剂不仅能够构建稳定的sei膜，并且所形成的sei膜厚度适中，锂离子传输的阻力小；当成膜添加剂为多种成膜添加剂时，若成膜添加剂的添加量符合式(ⅱ)，则不同类型的成膜添加剂可以互相配合构建稳定且厚度适中的sei膜，使锂离子电池兼顾良好的动力学性能及较长的循环寿命。

9、可选地，所述成膜添加剂包括烯烃类成膜添加剂和硫系成膜添加剂中的一种或多种。

10、可选地，所述烯烃类成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯中的一种或多种；所述硫系成膜添加剂包括亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯和硫酸乙烯脂中的一种或多种。

11、可选地，所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯。

12、可选地，当n≥2时，所述碳酸亚乙烯酯占所述成膜添加剂的质量百分含量为40％～80％。

13、可选地，所述式(i)中，所述ρ添为1g/cm3～2g/cm3；所述式(ⅱ)中，所述ρj为1g/cm3～2g/cm3。

14、可选地，所述负极活性材料的平均粒径d负为1μm～50μm。

15、可选地，所述负极活性材料ρ负的密度为1.8g/cm3～4.5g/cm3。

16、可选地，所述负极活性材料包括石墨、硬碳、软碳、石墨烯、硅、硅氧化合物、硅金属化合物、锡、锡碳化合物、锡氧化合物、锡金属化合物、锂硅合金、锂钠合金、锂钾合金、锂铝合金、锂锡合金、锂铟合金、钛酸锂、氧化铁、磷酸钛锂以及钛、铝、锌、锗、锑等元素以及它们的氧化物、氮化物、硫化物、磷化物中的一种或多种。

17、可选地，所述电解液包括溶剂，所述溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯和碳酸亚乙烯酯中的一种或多种。

18、可选地，所述电解液包括锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、六氟硅酸锂、氯铝酸锂、双草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四苯基硼酸锂和氟烃基磺酸锂中的一种或多种。

19、第二方面，本申请提供了一种电子设备，该电子设备包括本申请第一方面提供的电池，所述电池为所述电子设备供电。

20、第三方面，本申请提供了一种电池性能预测方法，所述电池包括正极、负极、电解液以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜，所述负极包括负极活性材料，所述电解液包括锂盐、溶剂和成膜添加剂，所述电池性能预测方法包括：

21、根据成膜因子预测电池性能，所述成膜因子如式(ⅲ)所示：

22、

23、其中，n为成膜添加剂的种类数目，ρ负为所述负极活性材料的密度，单位为g/cm3；d负为所述负极活性材料的平均粒径，单位为μm；mj为电池中100g负极活性材料对应的各成膜添加剂的质量，ρj为各成膜添加剂的密度；

24、当n＝1且所述成膜因子的值为36～90时，表示所述成膜添加剂的添加量合理，所述电池具有较好的动力学性能；

25、当n≥2且所述成膜因子的值为42～108时，表示所述成膜添加剂的添加量合理，所述电池具有较好的动力学性能。

26、本申请第三方面提供的电池性能预测方法基于电池中成膜添加剂的添加量预测电池表面所成sei膜的性能，从而对电池的性能进行预测，该方法提供了一种新的预测电池性能的思路，具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种电池，包括正极、负极、电解液以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜，所述负极包括负极活性材料，所述电解液包括锂盐、溶剂和成膜添加剂，其特征在于，

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述成膜添加剂包括烯烃类成膜添加剂和硫系成膜添加剂中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的电池，其特征在于，所述烯烃类成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯中的一种或多种；所述硫系成膜添加剂包括亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯和硫酸乙烯脂中的一种或多种。

4.如权利要求1-3任一项所述的电池，其特征在于，所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯。

5.如权利要求4所述的电池，其特征在于，当n≥2时，所述碳酸亚乙烯酯占所述成膜添加剂的质量百分含量为40％～80％。

6.如权利要求1-5任一项所述的电池，其特征在于，所述式(i)中，所述ρ添为1g/cm3～2g/cm3；所述式(ⅱ)中，所述ρj为1g/cm3～2g/cm3。

7.如权利要求1-6任一项所述的电池，其特征在于，所述负极活性材料包括石墨、硬碳、软碳、石墨烯、硅、硅氧化合物、硅金属化合物、锡、锡碳化合物、锡氧化合物、锡金属化合物、锂硅合金、锂钠合金、锂钾合金、锂铝合金、锂锡合金、锂铟合金、钛酸锂、氧化铁、磷酸钛锂以及钛、铝、锌、锗、锑等元素以及它们的氧化物、氮化物、硫化物、磷化物中的一种或多种。

8.如权利要求1-7任一项所述的电池，其特征在于，所述负极活性材料的平均粒径d负为1μm～50μm。

9.如权利要求1-8任一项所述的电池，其特征在于，所述负极活性材料ρ负的密度为1.8g/cm3～4.5g/cm3。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-9任一项所述的电池。

11.一种电池性能预测方法，其特征在于，所述电池包括正极、负极、电解液以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜，所述负极包括负极活性材料，所述电解液包括锂盐、溶剂和成膜添加剂，所述电池性能预测方法包括：

技术总结
本申请提供了一种电池，包括正极、负极、电解液以及位于正极与负极之间的隔膜，负极包括负极活性材料，电解液包括锂盐、溶剂和成膜添加剂，当成膜添加剂的种类为一种时，成膜添加剂的添加量符合式(I)：36≤m<subgt;添</subgt;*ρ<subgt;负</subgt;*d<subgt;负</subgt;/ρ<subgt;添</subgt;≤90 式(I)；当成膜添加剂的种类n≥2时，成膜添加剂的添加量符合式(II)，其中，m<subgt;添</subgt;为电池中100g负极活性材料对应的成膜添加剂的质量，单位为g；ρ<subgt;负</subgt;为负极活性材料的密度，单位为g/cm<supgt;3</supgt;；d<subgt;负</subgt;为负极活性材料的平均粒径，单位为μm；ρ<subgt;添</subgt;为成膜添加剂的密度，单位为g/cm<supgt;3</supgt;；m<subgt;j</subgt;为电池中100g负极活性材料对应的各成膜添加剂的质量，ρ<subgt;j</subgt;为各成膜添加剂的密度。本申请还提供了一种电池性能预测方法。

技术研发人员：陈玉东,陈培兴,石国京,吴煊伟,何科峰
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13