一种二次电池、用电装置的制作方法

文档序号:40332431发布日期:2024-12-18 13:09阅读:31来源:国知局
技术简介:
本专利针对二次电池循环过程中因补锂剂分解不充分导致的析锂严重、循环性能差等问题,提出在正极活性材料层引入补锂剂并优化其物理参数的解决方案。通过控制正极极片非法拉第电容、补锂剂颗粒分散度及晶粒尺寸,使补锂剂反应路径缩短,提升浸润效果,减少析锂现象,从而改善电池的循环性能、倍率性能及安全性。
关键词:补锂技术,电池性能

本申请涉及电池,尤其是一种二次电池和用电装置。


背景技术:

1、在当前科技飞速发展的背景下,二次电池作为储能设备和电动车辆核心组件的重要组成部分,其能量密度的提升和循环性能的改善显得至关重要。特别是在储能领域,随着市场需求的提升和政策的推动,对电池能量密度循环寿命的要求更为严苛。为应对这一挑战,补锂技术作为一种关键技术应运而生,它在提高电池能量密度和循环寿命方面扮演了关键角色。

2、补锂技术的核心目标在于弥补二次电池在首次充放电过程中,由于负极的固体电解质界面(sei)的形成,导致活性锂损失和容量下降的问题。通过正极补锂技术,可以显著提升电池的整体性能。然而,常规的正极极片中添加补锂材料可能导致压实密度下降,从而对循环性能和倍率性能产生潜在影响。同时,补锂电池的制备过程中,补锂剂颗粒吸液保液不足和电池运行过程中电流分布不均匀,抗瞬时电流性能不足等容易导致补锂电池在化成过程中补锂剂分解不充分,导致补锂电池在循环过程中发生严重析锂和电池鼓胀现象,这些问题直接影响了补锂电池的性能发挥和电池安全。


技术实现思路

1、本申请的目的在于,解决现有补锂技术导致的补锂电池在循环过程中析锂严重、循环性能较差的问题,提供一种循环性能和倍率性能优异且析锂情况良好的二次电池、用电装置。

2、为实现上述目的,本申请的第一方面,提供了一种二次电池,包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液,所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个表面的正极活性材料层,所述正极活性材料层包括正极活性材料和补锂剂;

3、所述正极极片满足:5≤y≤53;

4、其中,y=cdl×n×s-0.5;

5、cdl nf为正极极片的非法拉第电容;

6、n为补锂剂的颗粒分散度;

7、sμm为补锂剂的平均晶粒尺寸。

8、作为本申请的实施方案,所述正极极片的非法拉第电容cdl nf为0.5~3nf。

9、作为本申请的实施方案,所述补锂剂的颗粒分散度n为4~20。

10、作为本申请的实施方案,所述补锂剂的平均晶粒尺寸sμm为0.01~3μm。

11、作为本申请的实施方案,所述正极活性材料层中,补锂剂的质量百分数为0.5~5%。

12、作为本申请的实施方案,所述补锂剂包括li5feo5、li6coo4、li2nio2中的至少一种。

13、作为本申请的实施方案,所述正极活性材料满足:5≤dv99≤15。

14、作为本申请的实施方案,所述正极活性材料的至少部分表面设置有碳层,所述碳层的厚度c为5~200nm。

15、作为本申请的实施方案,所述正极活性材料满足:1≤c/dv99≤14。

16、作为本申请的实施方案,所述正极活性材料满足如下特征中的至少一者:(1)0.1≤dv10≤0.5;(2)0.6≤dv50≤1.5。

17、作为本申请的实施方案,所述正极活性材料层的厚度为60~85μm。

18、在本申请的第二方面,提供了一种用电装置,包括上述二次电池。

19、与现有技术相比,本申请的有益效果是:

20、本申请提供的二次电池中,通过在正极活性材料层中引入补锂剂,并且合理控制正极极片的非法拉第电容、补锂剂的颗粒分散度和补锂剂的平均晶粒尺寸,使得正极极片满足特定的关系式:4≤cdl×n×s-0.5≤53,能够有效缩短化成过程中补锂剂的反应路径,反应电压,改善了补锂剂的浸润效果,从而改善二次电池化成阶段补锂剂反应性,减少了循环过程中二次电池负极析锂现象,使得制备得到的二次电池具有优异的循环性能和倍率性能,同时还具有快速的充放电性能。



技术特征:

1.一种二次电池,包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液,所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个表面的正极活性材料层,其特征在于,所述正极活性材料层包括正极活性材料和补锂剂;

2.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,满足以下至少一种:

3.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,所述正极活性材料层中,补锂剂的质量百分数为0.5~5%。

4.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,所述补锂剂包括li5feo5、li6coo4、li2nio2中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,所述正极活性材料满足:5≤dv99≤15。

6.根据权利要求5所述的二次电池,其特征在于,所述正极活性材料的至少部分表面设置有碳层,所述碳层的厚度c为5~200nm。

7.根据权利要求6所述的二次电池,其特征在于,所述正极活性材料满足:1≤c/dv99≤14。

8.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,所述正极活性材料满足如下特征中的至少一者:(1)0.1≤dv10≤0.5;(2)0.6≤dv50≤1.5。

9.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,所述正极活性材料层的厚度为60~85μm。

10.一种用电装置,其特征在于,包括如权利要求1~9任一项所述的二次电池。


技术总结
本申请公开了一种二次电池、用电装置,属于电池技术领域。本申请提供的二次电池,包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液,所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个表面的正极活性材料层,所述正极活性材料层包括正极活性材料和补锂剂;本申请提供的二次电池通过在正极活性材料层中引入补锂剂,并且合理控制正极极片的非法拉第电容、补锂剂的颗粒分散度和补锂剂的平均晶粒尺寸,使制备得到的二次电池具有优异的循环性能、倍率性能和安全性能,同时还具有快速的充放电性能。

技术研发人员:刘鹏,张旭辉
受保护的技术使用者:欣旺达动力科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
网友询问留言 留言:0条
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!