二次电池和电子装置的制作方法

本申请涉及二次电池。具体地，涉及具有根据本申请的电解液和负极活性材料的二次电池及电子装置。

背景技术：

1、近年来，随着化石能源的使用增加，二次电池得到了快速发展，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、航空航天等多个领域。

2、二次电池中的电解液与负极活性材料的相互作用对二次电池的性能具有较大的影响。目前，二次电池广泛使用石墨作为负极活性材料，然而，由于石墨在表面具有缺陷结构，并且这些缺陷结构具有较高的反应活性，因此，在电池循环过程中，该缺陷结构尤其在高温下可与电解液中存在的副产物发生反应，从而阻碍离子的传输效率并因此二次电池在高温下出现产气、阻抗增加等不期望的现象。

3、随着消费类电子产品和电动汽车的普遍应用，消费者对其性能要求越来越高，如电池容量或高低温性能等。为满足消费者对二次电池的高性能需求，有必要开发一种综合性能较好的二次电池。

技术实现思路

1、鉴于现有技术存在的上述问题，本申请提供一种二次电池，该二次电池具有根据本申请的电解液和负极活性材料，因而在高温下具有优异的电化学性能。

2、本申请的第一方面提供了一种二次电池，其包括正极极片，负极极片和电解液，所述负极极片包括负极活性材料，所述负极活性材料包含石墨，所述负极活性材料的id/ig的值为a，a为0.11至0.51，所述电解液包括氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂(liso3f)，基于所述电解液的重量，所述氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂的含量为b重量％，其中，满足：0.01≤a/b≤5。

3、根据本申请的二次电池在电解液中设置有氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂，由此，氟磺酰胺锂或氟磺酸锂均可与负极活性材料表面的副产物发生反应，并在负极活性材料表面的缺陷结构上形成高导离子、低阻抗的保护膜。由此，根据本申请的二次电池在高温下具有改进的动力学性能。特别地，本申请的发明人发现，当负极活性材料的id/ig的值为a，a为0.11至0.51，基于电解液的重量，氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂的含量为b重量％，且0.01≤a/b≤5时，根据本申请的二次电池不仅具有改善的高温性能，还具有优异的循环容量保持率和存储性能。当a/b小于0.01时，电解液中添加了过高含量的氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂，过高含量的氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂易加速负极极片的腐蚀。当a/b超过5时，负极活性材料过大的缺陷结构即使在氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂存在的情况下仍可能与电解液接触发生较多副反应，进而负面地影响离子的传输效率。

4、在一些实施方式中，0.1≤b≤3.5，当氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂的含量在0.1重量％至3.5重量％的范围内时，可降低电解液副产物与负极活性材料间的副反应，提升动力学性能，改善二次电池的高温性能。

5、在一些实施方式中，0.08≤a≤0.25，由此可以控制负极活性材料的缺陷度，进一步减少负极活性材料表面的缺陷结构与电解液副产物间的副反应，并改善活性离子的嵌入/脱出，提升二次电池内部动力学性能，改善二次电池的高温性能。

6、在一些实施方式中，所述氟磺酰胺锂选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂lin(cf3so2)2(litfsi)或双(氟磺酰)亚胺锂li(n(so2f)2)(lifsi)中的至少一种，可进一步提高负极极片的稳定性，改善离子传输，进一步提升二次电池的高温性能。

7、在一些实施方式中，所述电解液进一步包含二氟磷酸锂，基于所述电解液的重量，所述二氟磷酸锂的含量为0.1重量％至3.5重量％。电解液中的二氟磷酸锂可与氟磺酰胺锂或氟磺酸锂产生协同作用，共同在负极表面形成低阻抗的保护膜，进一步提升二次电池的高温性能。

8、在一些实施方式中，0.2≤b≤2。当氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂含量在这一范围内时，可在降低电解液副产物与负极活性材料的缺陷结构间的副反应的同时保证电解液的黏度，使电池内部具有更优的动力学性能。

9、在一些实施方式中，所述负极活性材料的c004/c110的值与a的比为10至40。在一些实施方式中，负极活性材料的c004/c110的值与a的比为10至30。在xrd测试下，负极活性材料的004峰的峰面积与110峰的峰面积的比值为c004/c110，c004/c110的值与a的比影响活性离子的传输路径，当控制负极活性材料的c004/c110的值和a的比满足上述范围时，可缩短活性离子的传输路径，提升二次电池内部动力学性能，改善二次电池的高温性能。

10、在一些实施方式中，所述负极活性材料的c004/c110的值为3至15，尤其3至10。当负极活性材料的c004/c110的值满足这一范围时，可进一步缩短活性离子的传输路径，进一步改善二次电池的高温性能。

11、在一些实施方式中，所述负极活性材料的石墨化度为90％至98％，在一些实施方式中，所述负极活性材料的石墨化度为90％至96％。控制石墨化度在此范围内时，可以更好地发挥氟磺酰胺锂或氟磺酸锂在负极活性材料表面的成膜作用，并且可进一步提高活性离子的嵌入/脱出速率，提升二次电池的高温性能。

12、在一些实施方式中，所述负极活性材料表面含有无定形碳。由此可以提高负极活性材料的导电率和颗粒之间的电接触，改善二次电池的高温性能。

13、在一些实施方式中，所述负极活性材料的振实密度为0.92g/cm3至1.2g/cm3。当振实密度在上述范围内时，有助于控制石墨颗粒之间在极片制备过程的冷压后保持颗粒的完整性和良好的电接触，进一步提升二次电池的高温性能。

14、在一些实施方式中，本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括第一方面的二次电池。

15、本申请通过控制负极活性材料的缺陷度和电解液中氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂的含量满足一定的比例范围，减少负极活性材料表面与电解液中副产物之间的副反应，降低二次电池在高温下内部的产气和阻抗，提高活性离子的传输，进而提升高温下二次电池内部动力学，改善二次电池的高温循环和存储性能。

技术特征：

1.一种二次电池，包括正极极片，负极极片和电解液，其特征在于，所述负极极片包括负极活性材料，所述负极活性材料包含石墨，所述负极活性材料的id/ig的值为a，a为0.11至0.51，所述电解液包括氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂，基于所述电解液的重量，所述氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂的含量为b重量％，其中，满足：

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，0.1≤b≤3.5和/或0.08≤a≤0.25。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述氟磺酰胺锂选自双三氟甲烷磺酰亚胺锂和/或双(氟磺酰)亚胺锂。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述电解液进一步包含二氟磷酸锂，基于所述电解液的重量，所述二氟磷酸锂的含量为0.1重量％至3.5重量％。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，0.2≤b≤2。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料的c004/c110的值与a的比为10至30。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料的c004/c110的值为3至10。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料的石墨化度为90％至96％。

9.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料表面上设置有无定形碳。

10.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料的振实密度为0.92g/cm3至1.2g/cm3。

11.一种电子装置，其特征在于，该电子装置包括根据权利要求1至10中任一项所述的二次电池。

技术总结
本申请提供了一种二次电池和电子装置。本申请的负极极片包括负极活性材料，所述负极活性材料包含石墨，负极活性材料的Id/Ig的值为a，a为0.11至0.51，电解液包括氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂，基于电解液的重量，氟磺酰胺锂和/或氟磺酸锂的含量为b重量％，满足：0.01≤a/b≤5。本申请的负极活性材料和电解液，可改善二次电池的高温性能。

技术研发人员：张慧丽
受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16