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、环保、安全且无记忆效应等优点，被广泛的应用于消费类电子便携设备。

2、钴酸锂是当下消费类电子便携设备最为常用的正极材料之一，具有较高的理论比容量(274mah/g)和较高的振实密度，从而可以使得二次电池具有良好的倍率性能和较高的体积能量密度。目前，通常通过提高二次电池的充电截止电压来获得更高的容量。然而，当二次电池的充电截止电压较高时，钴酸锂在充放电过程中比容量衰减快，影响二次电池的循环性能。

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，正极材料层包括锂钴氧化物；电解液包含钠盐，基于电解液的质量，钠盐的质量百分含量为x％，6≤x≤20。正极材料层包括锂钴氧化物，电解液包含钠盐，并调控x的值在本申请范围内，在二次电池的循环过程中，电解液中的部分钠离子参与氧化还原反应，会留存在锂钴氧化物的结构中起到支撑作用，缓解离子脱嵌过程中正极材料层的结构变化，扩大离子的传输通道，提高离子(包括钠离子和锂离子)传输动力学，并且在低温下钠离子具有较强的溶剂化和去溶剂化能力，从而改善二次电池的循环性能和低温放电性能。

3、在本申请的一些实施方案中，10≤x≤15。通过调控x的值在上述范围内，可以进一步改善二次电池的循环性能和低温放电性能。

4、在本申请的一些实施方案中，钠盐包括六氟磷酸钠、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。选用上述范围内的钠盐，可以使得钠离子具有较好的界面扩散能力和较高的离子电导率，可以提高钠离子传输动力学，有利于更好地改善二次电池的循环性能和低温放电性能。

5、在本申请的一些实施方案中，电解液还包括二氟磷酸锂，基于电解液的质量，二氟磷酸锂的质量百分含量为a％，0.02≤a≤1.8。电解液包括二氟磷酸锂并调控a的值在上述范围内，可以稳定正极材料层的结构，提高正极固态电解质界面膜(cei膜)的稳定性以及导离子能力，提高钠离子在正极极片和电解液之间的界面离子扩散能力，有利于进一步提高钠离子传输动力学，从而改善电化学装置的循环性能和低温放电性能。

6、在本申请的一些实施方案中，电解液满足以下特征中的至少一者：(1)电解液还包括二腈化合物，二腈化合物包括丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、2-亚甲基戊二腈、二丙基丙二腈或1,2-双(氰乙氧基)乙烷中的至少一种；基于电解液的质量，二腈化合物的质量百分含量为b％，1≤b≤5。(2)电解液还包括三腈化合物，三腈化合物包括1,3,5-戊三甲腈、1,3,6-己三甲腈、1,2,6-己三甲腈或1,2,3-三-(2-氰氧基)丙烷中的至少一种；基于电解液的质量，三腈化合物的质量百分含量为c％，0.02≤c≤2.8。二次电池包括满足上述特征中的至少一者的电解液，有利于改善二次电池的循环性能和低温放电性能。

7、在本申请的一些实施方案中，电解液还包括二氟磷酸锂和二腈化合物，基于电解液的质量，二氟磷酸锂的质量百分含量为a％，二腈化合物的质量百分含量为b％，0.07≤(a+b)/(a+x)≤0.5。电解液包括二氟磷酸锂和二腈化合物，并调控(a+b)/(a+x)的值在上述范围内，二氟磷酸锂和二腈化合协同作用，可以在正极极片表面生成致密、厚度均匀的cei膜，既可以保护正极极片和电解液之间的界面，还有利于离子的嵌入和脱出，从而进一步改善二次电池的循环性能和低温放电性能。

8、在本申请的一些实施方案中，二次电池循环大于50圈且小于或等于150圈时，正极材料层中锂元素和钠元素的摩尔比y为10:1至15:1；循环的过程包括：在25±2℃的环境中，将二次电池以0.2c恒流充电至3.7v，静置3分钟，再以0.7c恒流充电至4.45v，然后以4.45v恒压充电至0.025c，静置5分钟；接着以1c恒流放电至3.0v，放置3分钟。在二次电池的循环过程中，电解液中的钠离子参与循环，部分钠离子会留存在锂钴氧化物的结构中起到支撑作用。通过调控y的值在上述范围内，有利于扩大离子的传输通道，提高锂离子传输动力学，从而改善二次电池的循环性能和低温放电性能。

9、在本申请的一些实施方案中，锂钴氧化物的通式为lidcoemfo2-g，其中，0.9≤d≤1.1，0.8≤e≤1，0≤f≤0.1，0≤g≤0.02；m包括镍、铁或锰中的至少一种。选用上述范围内的锂钴氧化物，可以使得正极极片具有更高的容量，提高二次电池的电压平台，同时还能够扩大锂离子、钠离子的传输通道，从而使得二次电池具有较高的能量密度并进一步改善二次电池的循环性能和低温放电性能。

10、在本申请的一些实施方案中，锂钴氧化物还包括掺杂元素，掺杂元素包括镁、铝、钛、钇、镧或锆中的至少一种，基于锂钴氧化物的质量，掺杂元素的质量百分含量n％为0.01％至0.1％。锂钴氧化物包括掺杂元，素并调控n的值在本申请范围内，既有利于扩大离子传输通道以便钠离子脱嵌，同时可以提高正极材料层的稳定性，从而使得二次电池具有较高的能量密度并改善其循环性能和低温放电性能。

11、在本申请的一些实施方案中，在锂钴氧化物的x射线衍射谱图中，锂钴复合氧化物在18°至19°处出现对应于(003)晶面的第一衍射峰，锂钴复合氧化物在44°至46°处出现对应于(104)晶面的第二衍射峰，锂钴复合氧化物在36°至38°处出现对应于(101)晶面的第三衍射峰。具有上述特征的锂钴氧化物，具有较高的结晶度、较为规整的层状结构以及更大的晶面间距，更有利于锂离子和钠离子在充放电过程中的脱嵌，从而更好的改善二次电池的循环性能和低温放电性能。

12、本申请的第二方面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循环性能和低温放电性能，从而本申请第二方面提供的电子装置具有较长的使用寿命。

13、本申请的有益效果：

14、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，正极材料层包括锂钴氧化物；电解液包含钠盐，基于电解液的质量，钠盐的质量百分含量为x％，6≤x≤20。正极材料层包括锂钴氧化物，电解液包含钠盐，并调控x在本申请范围内，在二次电池的循环过程中，电解液中的部分钠离子参与氧化还原反应，会留存在锂钴氧化物的结构中起到支撑作用，缓解离子脱嵌过程中正极材料层的结构变化，扩大离子的传输通道，提高锂离子传输的动力学性能，从而改善二次电池的循环性能和低温放电性能。

15、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锂钴氧化物；

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，10≤x≤15。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述钠盐包括六氟磷酸钠、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。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解液还包括二氟磷酸锂，基于所述电解液的质量，所述二氟磷酸锂的质量百分含量为a％，0.02≤a≤1.8。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解液满足以下特征中的至少一者：

6.根据权利要求4所述的二次电池，其中，所述电解液还包括二腈化合物，基于所述电解液的质量，所述二腈化合物的质量百分含量为b％，0.07≤(a+b)/(a+x)≤0.5。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述锂钴氧化物的通式为lidcoemfo2-g，其中，0.9≤d≤1.1，0.8≤e≤1，0≤f≤0.1，0≤g≤0.02；m包括镍、铁或锰中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述锂钴氧化物还包括掺杂元素，所述掺杂元素包括镁、铝、钛、钇、镧或锆中的至少一种，基于所述锂钴氧化物的质量，所述掺杂元素的质量百分含量n％为0.01％至0.1％。

9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，在所述锂钴氧化物的x射线衍射谱图中，所述锂钴复合氧化物在18°至19°处出现对应于(003)晶面的第一衍射峰，所述锂钴复合氧化物在44°至46°处出现对应于(104)晶面的第二衍射峰，所述锂钴复合氧化物在36°至38°处出现对应于(101)晶面的第三衍射峰。

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，正极材料层包括锂钴氧化物；电解液包含钠盐，基于电解液的质量，钠盐的质量百分含量为X％，6≤X≤20。正极材料层包括锂钴氧化物，电解液包含钠盐，并调控X在本申请范围内，在二次电池的循环过程中，电解液中的部分钠离子会留存在锂钴氧化物的结构中起到支撑作用，扩大离子的传输通道，提高锂离子传输的动力学性能，从而改善二次电池的循环性能和低温放电性能。

技术研发人员：张超凡,周墨林,易成伟
受保护的技术使用者：东莞新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21