一种二次电池及其制备方法与流程

本技术属于电化学，具体涉及一种二次电池，并进一步公开其制备方法。

背景技术：

1、二次电池，例如锂离子电池，因具有比能量高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、安全性能好、无污染等优点，现已被应用于各个领域中。

2、然而，磷酸铁锂(lifepo4)、低镍三元(lini1/3co1/3mn1/3o2)等正极材料，由于受到材料本身的性质局限，难以满足动力电池对锂离子电池正极材料能量密度的需求。提高三元正极材料的镍含量和提高三元正极材料的电压(截止电压高达4.45v)可以提升电池的能量密度，但是，随着镍含量的增加和电压的提高，正极活性材料与电解液直接产生的副反应会明显加剧，过渡金属离子溶出也明显加剧，影响二次电池的高温产气性能及循环性能明。而目前通过改性材料解决高温产气性能的主要手段则均会不同程度的引起二次电池性能的破坏，如能量密度降低(活性材料的可逆克容量降低)、循环性能变差等。因此，如何实现二次电池的循环性能和高温产气性能的平衡成为影响二次电池发展的重要问题。

技术实现思路

1、为此，本技术的目的在于提供一种二次电池，所述二次电池在不牺牲能量密度的同时还具有很好的循环使用寿命以及在高温下较低的产气量。

2、为解决上述技术问题，本技术所述的一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜和电解液，所述正极极片包含正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极合剂层，所述正极合剂层包含正极活性材料，所述正极活性材料包含镍元素和锰元素；

3、所述负极极片包含负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极合剂层，所述负极合剂层包含负极活性材料；

4、所述二次电池满足如下关系：(wni’-wni)/(30+29n-n2)≤7，(wmn’-wmn)/(n2+4n+3)≤35，n＝n/500；其中，

5、wni为采用icp-oes测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中ni元素的含量值，单位为ppm；

6、wni’为所述二次电池经过1c充放电循环n圈后，采用icp-oes测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中ni元素的含量值，

7、单位为ppm；

8、wmn为采用icp-oes测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中mn元素的含量的值，单位为ppm；

9、wmn’为所述二次电池经过1c充放电循环n圈后，采用icp-oes测试，基于所述负极合剂层的重量，所述负极合剂层中mn元素的含量值，单位为ppm；

10、n为大于0的整数。

11、具体的，在本技术一些实施方式中，所述二次电池的参数满足如下关系：3<wni<150，3<wni’<2000，2<wmn<50，2<wmn’<1800。

12、在本技术一些实施方式中，所述正极活性材料包含如lixniycozmnkmeporam所示的化学物，其中，0.95≤x≤1.07，0.50≤y≤0.96，0≤z≤0.2，0<k≤0.4，0≤p≤0.05，1≤r≤2，0≤m≤2，m+r≤2；所述me元素包含al、zr、zn、cu、ba、mg、fe、v、ti、sr、sb、y、w、nb、b、mo元素中的一种或多种；所述a元素包含n、f、s、cl中的一种或多种。

13、在本技术一些实施方式中，所述正极活性材料中，0.70≤y≤0.90，0≤z≤0.15，0<k≤0.2，0≤p≤0.03。

14、在本技术一些实施方式中，所述正极活性材料包括由一次颗粒组成的二次颗粒，所述正极活性材料的dv50为5μm-18μm、dn10为0.5μm-10μm，比表面积bet为0.1m2/g-1.0m2/g。其中，dv50为所述正极活性材料的体积累计分布百分数达到50％时对应的粒径，dn10为所述正极活性材料的数量累计分布百分数达到10％时对应的粒径。

15、在本技术一些实施方式中，本技术所述正极活性材料可以包括由一次颗粒组成的二次颗粒，所述正极活性材料的dv50为5μm-18μm，所述正极活性的dn10为0.5μm-10μm。所述dv50通常指样品的体积累计分布百分数达到50％时对应的粒径；所述dn10为所述正极活性材料的数量累计分布百分数达到10％时对应的粒径。

16、在本技术一些实施方式中，所述正极活性材料的dv50还可以为8-15μm。

17、在本技术一些实施方式中，所述正极活性材料的dn10还可以为1.5-4μm。

18、在本技术一些实施方式中，本技术所述正极活性材料可以包括单晶或类单晶颗粒。

19、在本技术一些实施方式中，所述正极活性材料颗粒表面进一步包含包覆层，所述包覆层包括包覆元素；所述包覆元素包含al、zr、ba、zn、ti、co、w、y、si、sn、ce、b、p元素中的一种或多种。

20、在本技术一些实施方式中，所述正极活性材料中，所述包覆元素的单位体积含量mv为0.4mg/cm3-15mg/cm3。

21、在本技术一些实施方式中，所述正极活性材料中，所述包覆元素的单位体积含量mv为0.8mg/cm3-10mg/cm3。

22、本技术在本技术一些实施方式中，所述包覆层包括：设置于所述正极活性材料中二次颗粒内部且至少包覆部分一次颗粒表面的内包覆层。

23、在本技术一些实施方式中，所述包覆层包括：设置于所述正极活性材料表面的外包覆层。

24、在本技术一些实施方式中，本技术所述包覆层可以包括内包覆层，所述内包覆层可以位于所述二次颗粒内部，且可以位于至少部分的一次颗粒的表面，所述内包覆层包括包覆元素，所述内包覆层的包覆元素可以包含al、zr、ba、zn、ti、co、w、y、si、sn、b、p、ce中的一种或多种的组合。

25、在本技术一些实施方式中，所述包覆层包括连续状和/或非连续状的包覆层。

26、在本技术一些实施方式中，所述包覆层包括连续状的第一包覆层与非连续状的第二包覆层。

27、在本技术一些实施方式中，所述包覆层包括至少两种包覆元素。

28、本技术在本技术一些实施方式中，所述正极活性材料包含li2co3和/或lioh，基于所述正极活性材料的重量，所述li2co3的含量小于3000ppm，所述lioh的含量小于5000ppm。

29、在本技术一些实施方式中，所述电解液包含锂盐添加剂，所述锂盐添加剂包含二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂或双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或多种，基于所述电解液的重量，所述锂盐添加剂的含量为0.01％-4％。

30、在本技术一些实施方式中，所述二次电池包括锂离子电池或钠离子电池。

31、本技术二次电池，优化匹配的正极活性材料具有良好的晶体结构稳定性和表面惰性，经过1c充放电循环后负极极片上过渡金属(ni、mn)的沉积量在适当范围，从而可以有效抑制正极活性材料与电解液之间的副反应，进而改善二次电池的产气现象和优化循环性能。进一步的，通过优化电解液的添加剂，使正极活性材料与电解液更加匹配，能够进一步抑制正极活性材料与电解液之间的副反应，进一步改善二次电池的性能。