一种二次电池及电子装置的制作方法

本申请涉及电化学，特别是涉及一种二次电池及电子装置。

背景技术：

1、二次电池因其能量密度高、循环性能好、绿色环保、安全且无记忆效应等优点，已被视为将来最具潜力的储能设备。其中锂离子电池距首次商业化至今吸引了大量研发人员的目光，已获得了较为成熟的发展，然而锂资源有限、含锂材料成本高昂是锂离子电池发展中难以回避的瓶颈。

2、在此背景之下，钠离子电池开始吸引研发人员的目光，然而钠离子电池的发展受到诸多限制，其性能与锂离子电池仍有一定距离，例如低温循环性能。因此，需要开发低成本且具有良好的低温循环性能的二次电池。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种二次电池及电子装置，以改善二次电池的低温循环性能。具体技术方案如下：

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，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括尖晶石型锂锰复合氧化物，电解液包括锂盐和钠盐，基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为cl％，钠盐的质量百分含量为cs％，5≤cl≤15，2≤cs≤5。正极材料层包括尖晶石型锂锰复合氧化物，电解液包括锂盐和钠盐，并调控cl和cs的值在上述范围内，尖晶石型锂锰复合氧化物自身独特的堆积结构，可以为半径不同的锂离子和钠离子同时提供良好的传输通道，有利于锂离子和钠离子的传输，改善因过多钠离子同时参与传输导致传输通道堵塞的问题，使得二次电池具有较低的阻抗，尖晶石型锂锰复合氧化物和电解液中的锂盐和钠盐共同作用，可以提高锂离子和钠离子的脱嵌速率，从而可以降低二次电池成本以及充电温升，并同时改善其低温循环性能。

3、在本申请的一些实施方案中，锂盐选自六氟磷酸锂、六氟砷酸盐、高氯酸锂、三氟磺酰锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂中的至少一种；钠盐选自六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、双草酸硼酸钠、三氟甲基磺酸钠或高氯酸钠中的至少一种。选用上述范围内的锂盐和钠盐，可以进一步降低二次电池的充电温升以及改善二次电池的低温循环性能。

4、在本申请的一些实施方案中，9≤cl+cs≤14。通过调控cl+cs的值在上述范围内，有利于提高电解液中离子的传输速率，有利于钠离子的传输以及脱嵌，降低钠离子堵塞传输通道堵塞的可能性，使得二次电池具有较低的阻抗，更有利于降低二次电池的充电温升以及改善其低温循环性能。

5、在本申请的一些实施方案中，8≤cl≤11，2≤cs≤4.5。通过调控cl+cs的值在上述范围内，可以进一步降低二次电池的充电温升以及改善其低温循环性能。

6、在本申请的一些实施方案中，正极材料层还包括铝元素或铌元素中的至少一者，基于正极材料层的总质量，铝元素的质量百分含量为m1％，铌元素的质量百分含量为m2％，正极材料层满足以下特征中的至少一者：(1)0.03≤m1≤1.9；(2)0.03≤m2≤1.7。满足上述特征的二次电池，具有较低的充电温升以及良好的低温循环性能。

7、在本申请的一些实施方案中，尖晶石型锂锰复合氧化物根据气体吸附法(bet法)测得的比表面积为s m2/g，0.15≤s≤0.45。通过调控s的值在上述范围内，能够提高尖晶石型锂锰复合氧化物与电解液的接触面积，改善钠离子的传输，减少钠离子堵塞传输孔道的可能性，同时也可以降低正极活性材料结构塌陷的可能性，从而进一步改善二次电池的低温循环性能并降低其充电温升。

8、在本申请的一些实施方案中，0.5≤10s/cs≤2.1。通过调控10s/cs的值在上述范围内，可以减少钠离子堵塞传输孔道的可能性，更有利于改善二次电池的低温循环性能并降低其充电温升。

9、在本申请的一些实施方案中，正极极片的孔隙率为p％，16≤p≤35。通过调控p的值在上述范围内，能够将锂离子与钠离子的置换速度调控在合适范围内，降低正极活性材料结构塌陷的可能性，进一步改善二次电池的低温循环性能并降低其充电温升。

10、在本申请的一些实施方案中，5.3≤p/cs≤11.7。通过调控p/cs的值在上述范围内，可以将尖晶石型锂锰复合氧化物与钠盐的接触面积控制在合适的程度内，使得锂离子与钠离子快速传递的同时，将锂离子的脱出速度与钠离子的嵌入速度调控在合适范围内，可以降低正极活性材料结构塌陷的可能性，从而进一步改善二次电池的低温循环性能并降低其充电温升。

11、本申请提供了一种电子装置，其包括本申请第一方面提供的二次电池。本申请第一方面提供的二次电池具有良好的低温循环性能和较低的充电温升，从而本申请的电子装置具有较长的使用寿命。

12、本申请的有益效果：

13、本申请提供了一种二次电池及电子装置。二次电池包括正极极片、负极极片和电解液，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括尖晶石型锂锰复合氧化物，电解液包括锂盐和钠盐，基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为cl％，钠盐的质量百分含量为cs％，5≤cl≤15，2≤cs≤5。正极材料层包括尖晶石型锂锰复合氧化物，电解液包括锂盐和钠盐，并调控锂盐和钠盐的质量百分含量在上述范围内，尖晶石型锂锰复合氧化物自身独特的堆积结构，可以为半径不同的锂离子和钠离子同时提供良好的传输通道，有利于锂离子和钠离子的传输，改善因过多钠离子同时参与传输导致传输通道堵塞的问题，使得二次电池具有较低的阻抗，尖晶石型锂锰复合氧化物和电解液中的锂盐和钠盐共同作用，可以提高锂离子和钠离子的脱嵌速率，从而可以降低二次电池成本以及充电温升，并同时改善其低温循环性能。

14、当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种二次电池，其包括正极极片、负极极片和电解液，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极材料层，所述正极材料层包括尖晶石型锂锰复合氧化物，

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述锂盐选自六氟磷酸锂、六氟砷酸盐、高氯酸锂、三氟磺酰锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂中的至少一种；

3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，9≤cl+cs≤14。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，8≤cl≤11，2≤cs≤4.5。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述正极材料层还包括铝元素或铌元素中的至少一者，基于所述正极材料层的总质量，所述铝元素的质量百分含量为m1％，所述铌元素的质量百分含量为m2％，所述正极材料层满足以下特征中的至少一者：

6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述尖晶石型锂锰复合氧化物根据气体吸附法测得的比表面积为sm2/g，0.15≤s≤0.45。

7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，0.5≤10s/cs≤2.1。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述正极极片的孔隙率为p％，16≤p≤35。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其中，5.3≤p/cs≤11.7。

10.一种电子装置，其包括权利要求1至9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及电子装置。二次电池包括正极极片、负极极片和电解液，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括尖晶石型锂锰复合氧化物，电解液包括锂盐和钠盐，基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为CL％，钠盐的质量百分含量为CS％，5≤CL≤15，2≤CS≤5。正极材料层包括尖晶石型锂锰复合氧化物，电解液包括锂盐和钠盐，并调控CL和CS在上述范围内，尖晶石型锂锰复合氧化物和电解液中的锂盐和钠盐共同作用，可以提高锂离子和钠离子的脱嵌速率，从而降低二次电池成本以及充电温升，并同时改善其低温循环性能。

技术研发人员：黎芳如
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：2024/3/17