CN114914547A - 一种二次电池及其制备方法和用电装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于二次电池技术领域，尤其涉及一种二次电池及其制备方法和用电装置，包括正极片、隔离膜、负极片、电解液和壳体，所述隔离膜分隔所述正极片和所述负极片，所述壳体用于将正极片、隔离膜、负极片和电解液封装，正极片和负极片满足以下关系式：1.5<PcTc/PaTa<2.2；其中，Pc为正极片的孔隙率且27.5％<Pc<47.5％，Tc为正极片的厚度且0.075mm<Tc<0.3mm，Pa为负极片的孔隙率且20％<Pa<40％，Ta为负极片的厚度且0.05mm<Ta<0.2mm。本发明的一种二次电池，具有良好的能量密度和大倍率充放电能力。

Description

一种二次电池及其制备方法和用电装置

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，尤其涉及一种二次电池及其制备方法和用电装置。

背景技术

随着电动工具市场的发展，对适用于电动工具市场的锂离子电池的要求也越来越高，尤其是需要锂离子电池具备较大的能量密度和倍率性能。这就需要锂离子电池能够在充放电过程中，实现锂离子的快速嵌入和脱出，现有的电池在能量密度和大倍率充放电性能方向还不足，无法满足市场的要求。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种二次电池具有良好的能量密度和大倍率充放电能力。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种二次电池，包括正极片、隔离膜、负极片、电解液和壳体，所述隔离膜分隔所述正极片和所述负极片，所述壳体用于将正极片、隔离膜、负极片和电解液封装，正极片和负极片满足以下关系式：1.5<PcTc/PaTa<2.2；

其中，Pc为正极片的孔隙率且27.5％<Pc<47.5％，Tc为正极片的厚度且0.075mm<Tc<0.3mm，Pa为负极片的孔隙率且20％<Pa<40％，Ta为负极片的厚度且0.05mm<Ta<0.2mm。

优选地，所述正极片和负极片满足以下关系式：1.9<Pc/Tc<2.8；2.1<Pa/Ta<3.5。

优选地，所述正极片设置有正极活性材料，所述正极活性材料的粒径满足以下关系式：0.5μm<Dc50<5μm，1<(Dc90-Dc10)/Dc50<8。

优选地，所述正极活性材料包括磷酸铁锂材料、经过碳包覆的磷酸铁锂材料、锰酸锂材料或者钴酸锂材料中的至少一种。

优选地，所述负极片设置有负极活性材料，所述负极活性材料的粒径满足以下关系式：3μm<Da50<30μm，0.5<(Da90-Da10)/Da50<3。

优选地，所述负极活性材料包括人造石墨、天然石墨、硅单质、硅氧化物、锡单质或者钛酸锂中的至少一种。

本发明的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种二次电池的制备方法，操作简单，可控性好，可批量生产。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种二次电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、根据上述正极片的孔隙率范围和厚度范围制备出正极片，根据上述负极片的孔隙率范围和厚度范围制备出负极片；

步骤S2、取隔离膜，将正极片、隔离膜和负极片依次层叠设置制备成裸电芯或依次层叠卷绕制备成裸电芯；

步骤S3、取电解液和壳体，将裸电芯放置于壳体中封装，注入电解液，二次封装，化成，静置，分容得到二次电池。

优选地，所述正极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂、粘结剂和分散剂，所述正极活性材料、导电剂粘结剂和分散剂的重量份数比为80～99:1～20:1～5:1～5。

优选地，所述负极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体至少一表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性材料、导电剂、粘结剂和分散剂，所述负极活性材料、导电剂粘结剂和分散剂的重量份数比为85～99:1～15:1～5:1～5。

本发明的目的之三在于：针对现有技术的不足，而提供一种用量装置，使用寿命长。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用电装置，包括上述的二次电池。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明的一种二次电池具有较高的能量密度和大倍率充放电能力。

具体实施方式

1、一种二次电池，包括正极片、隔离膜、负极片、电解液和壳体，所述隔离膜分隔所述正极片和所述负极片，所述壳体用于将正极片、隔离膜、负极片和电解液封装，正极片和负极片满足以下关系式：1.5<PcTc/PaTa<2.2；其中，Pc为正极片的孔隙率且27.5％<Pc<47.5％，Tc为正极片的厚度且0.075mm<Tc<0.3mm，Pa为负极片的孔隙率且20％<Pa<40％，Ta为负极片的厚度且0.05mm<Ta<0.2mm。

锂离子电池在工作过程中涉及电子传导、离子传导、电化学反应、化学反应以及相变等一系列传质和反应过程，其极片的结构以及参数设计与电性能息息相关。

而一般情况下，增加电极厚度和减少孔隙率，电池容量更高，能量密度增大，但是极片厚度的增加会导致更长的离子和电子传输路径，电阻随电极厚度的增加而增大，进而导致电池更低的倍率性能。

而相同的电极厚度，在孔隙率控制在一定范围内时，随着孔隙率的增加，在充电过程中锂离子从正极的脱出和负极的嵌入变得更容易，放电过程中锂离子从负极的脱出和正极的嵌入也变得更容易。这是因为，合适的孔隙率会使得材料内部具有足够的离子扩散通道，提高了离子的迁移速度，电池的倍率性能提高。

在颗粒分布离散程度一致的情况下，颗粒平均粒径较大，孔隙率越大；颗粒平均粒径相同的情况下，颗粒分布离散程度越小，孔隙分布越均匀。

限定厚度范围为的是使极片不致过厚或过薄，从而同时拥有高能量密度和大倍率充放电能力。

可以理解为，同等极片孔隙率下，在一定范围内的涂布厚度越厚，能量密度越大，快充能力越差；同等极片厚度下，在一定范围内的孔隙率越高，能量密度越小，快充能力越好。

锂离子电池进行充放电反应的原理是一个电子和离子的结合。要实现快速充放电能力，离子和电子要有相匹配的迁移速度，达到动态平衡。其次，锂离子在正极的脱出/嵌入与在负极的嵌入/脱出均要达到想匹配的速度，才能使得整个电池具备对应的快速充放电能力。因此除单独调整正极或负极的孔隙率和厚度之外，更优的方案是同时调整正负极的级片参数，符合一定的范围，使锂离子和电子两者在正负极间的动态平衡。即本发明合理搭配正极片或负极片的活性涂层的孔隙率、极片厚度，搭配出的电极组件能够充分发挥各部件的性能，实现最佳的电子传输网络和最佳的离子扩散通道，提供顺畅的离子通道，减少离子扩散的阻力，并且让离子和电子的迁移速度达到平衡，从而使电池同时拥有高能量密度和大倍率充放电能力。

正极片和负极片满足以下关系式：1.5<PcTc/PaTa<2.2，当正极片的孔隙率和厚度一定时，负极片的孔隙率和厚度在关系式限定的范围内才能使全电池同时拥有高能量密度和大倍率充放电能力；同理，当负极片的孔隙率和厚度一定时，正极片的孔隙率和厚度在关系式限定的范围内才能使全电池同时拥有高能量密度和大倍率充放电能力。

因此，通过正负极同时调控孔隙率和极片厚度，可以同时优化正负极片的极片参数，从而使电池同时拥有更高的能量密度和更好的大倍率充放电性能。

本发明的二次电池，根据极片的厚度和极片的孔隙率进行计算，并限定一定的厚度范围和孔隙率范围，从而使锂离子电池获得更为优异的动力学性能，在保持较高的能量密度的同时拥有优异的大倍率充放电能力，使制备出的二次电池具有优异的大倍率充放电能力的同时保持较高的能量密度。

本发明的一种二次电池，包括正极片、负极片、隔离膜、电解液以及壳体，所述隔离膜将正极片和负极片分隔，壳体用于将正极片、负极片、隔离膜、电解液装设。具体地，所述二次电池为锂离子电池、钠离子电池、钙离子电池、镁离子电池中的一种。优选地，所述二次电池为锂离子电池。该锂离子电池的电解液包括有机溶剂、电解质锂盐和添加剂。其中，电解质锂盐可以是高温性电解液中采用的LiPF₆和/或LiBOB；也可以是低温型电解液中采用的LiBF₄、LiBOB、LiPF₆中的至少一种；还可以是防过充型电解液中采用的LiBF₄、LiBOB、LiPF₆、LiTFSI中的至少一种；亦可以是LiClO₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂中的至少一种。而有机溶剂可以是环状碳酸酯，包括PC、EC；也可以是链状碳酸酯，包括DFC、DMC、或EMC；还可以是羧酸酯类，包括MF、MA、EA、MP等。而添加剂包括但不限于成膜添加剂、导电添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂、控制电解液中H₂O和HF含量的添加剂、改善低温性能的添加剂、多功能添加剂中的至少一种。

优选地，所述壳体的材质为不锈钢、铝塑膜中的一种。更优选地，壳体为铝塑膜。

极片孔隙率计算方法：制备极片，取极片计算出其涂层体积，箔材体积；取一定量的溶剂，把溶剂放入密闭可抽真空的容器中，同时将极片也放入该容器中，但极片不与溶剂接触；对容器进行抽真空,当真空度达到0.09MPa时，将极片浸入溶剂中；静止10分钟后，进行破真空和抽真空，其中破真空时采用氮气或氩气保护；极片浸入到溶剂中，在保护气氛下搁置12至36小时；读取极片浸入溶剂后的体积；最后计算孔隙率。孔隙率＝(1-(极片浸入溶剂后的体积-箔材体积)/涂层体积)*100％。

优选地，所述正极片和负极片满足以下关系式：1.9<Pc/Tc<2.8；2.1<Pa/Ta<3.5。当正负极极片满足上述孔隙率和厚度时，制备出的电池具有良好的动力学性能，能满足PHEV汽车高能量密度、大倍率充放电的需求。

优选地，所述正极片设置有正极活性材料，所述正极活性材料的粒径满足以下关系式：0.5μm<Dc50<5μm，1<(Dc90-Dc10)/Dc50<8。

正极活性材料中D50过大，则极片孔隙率过大，压实密度会过低，容量密度会过低；D50过小，则极片孔隙率过小，压实密度会过高，极片保液性能差，动力学性能差，大倍率性能差；D50在范围内的极片，能同时满足高能量密度和大倍率性能的要求。(Dc90-Dc10)/Dc50反应的是正极活性材料的粒径分布的离散程度，粒径分布的离散程度会影响阴极极片孔隙的均匀性；若阴极粒径分布满足关系式，则阴极极片孔隙大小分布较均匀，电池一致性较好，电化学性能和安全性能良好；若阴极粒径分布不满足关系式，则阴极极片孔隙大小分布较不均匀，电池一致性较差，电化学性能和安全性能较差。

优选地，所述正极活性材料包括磷酸铁锂材料、经过碳包覆的磷酸铁锂材料、锰酸锂材料或者钴酸锂材料中的至少一种。

优选地，所述负极片设置有负极活性材料，所述负极活性材料的粒径满足以下关系式：3μm<Da50<30μm，0.5<(Da90-Da10)/Da50<3。

负极活性材料中D50过大，则极片孔隙率过大，压实密度会过低，容量密度会过低；D50过小，则极片孔隙率过小，压实密度会过高，极片保液性能差，动力学性能差，大倍率性能差；D50在范围内的极片，能同时满足高能量密度和大倍率性能的要求。(Dc90-Dc10)/Dc50反应的是负极活性材料的粒径分布的离散程度，粒径分布的离散程度会影响阴极极片孔隙的均匀性；若阴极粒径分布满足关系式，则阴极极片孔隙大小分布较均匀，电池一致性较好，电化学性能和安全性能良好；若阴极粒径分布不满足关系式，则阴极极片孔隙大小分布较不均匀，电池一致性较差，电化学性能和安全性能较差。

在本发明的二次电池中，正、负极极片冷压过程参数，例如冷压速度、冷压温度、冷压压力、冷压次数等会影响极片的压实密度，进而影响极片的孔隙率，在活性物质粒径大小和分布相同的情况下，压实密度越大，孔隙率越小。因此可以通过控制极片冷压过程参数来调节极片的孔隙率的大小。极片的厚度是通过涂布参数，例如涂布重量来控制，单位面积的极片涂布重量越大，涂布厚度越厚。因此可以通过控制涂布参数来调节极片厚度的大小。

优选地，所述负极活性材料包括人造石墨、天然石墨、硅单质、硅氧化物、锡单质或者钛酸锂中的至少一种。

2、一种二次电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、根据上述正极片的孔隙率范围和厚度范围制备出正极片，根据上述负极片的孔隙率范围和厚度范围制备出负极片；

步骤S2、取隔离膜，将正极片、隔离膜和负极片依次层叠设置制备成裸电芯或依次层叠卷绕制备成裸电芯；

步骤S3、取电解液和壳体，将裸电芯放置于壳体中封装，注入电解液，二次封装，化成，静置，分容得到二次电池。

正负极原料需要向生产厂家筛选或制备出相应规格的原料，使粒径大小的分布在规定的范围内，再根据特定孔隙率的正负极片的压实密度，然后根据特定孔隙率下的的正负极片的厚度范围和压实密度计算出正负极片的涂布重量范围，从而得到冷压厚度，综上，通过控制特定正负极特定孔隙率下的涂布重量来获得想要的冷压厚度。制备出正极片和负极片，将正极片、隔离膜、负极片制备成层状放置的裸电芯或卷绕结构的裸电芯，将裸电芯放置于具有冲坑的壳体上进行封装，注入电解液，静置，除气，二次封装，分成，静置，分容得到二次电池。

使用上述正负极片与隔离膜卷绕形成卷芯并组装成电池半成品，注入电解液后经过化成、分容等过程得到锂离子电池成品。与其他不在上述范围外的电池相比，本发明的锂离子电池更能满足PHEV汽车高能量密度、大倍率充放电的需求。

优选地，所述正极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂、粘结剂和分散剂，所述正极活性材料、导电剂粘结剂和分散剂的重量份数比为80～99:1～20:1～5:1～5。

所述正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体表面至少一表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层中包括正极活性物质，正极活性物质可以是包括但不限于化学式如Li_aNi_xCo_yM_zO_2-bN_b(其中0.95≤a≤1.2，x>0，y≥0，z≥0，且x+y+z＝1,0≤b≤1，M选自Mn、Al中的一种或多种的组合，N选自F、P、S中的一种或多种的组合)所示的化合物中的一种或多种的组合，所述正极活性物质还可以是包括但不限于LiCoO₂、LiNiO₂、LiVO₂、LiCrO₂、LiMn₂O₄、LiCoMnO₄、Li₂NiMn₃O₈、LiNi_0.5Mn_1.5O₄、LiCoPO₄、LiMnPO₄、LiFePO₄、LiNiPO₄、LiCoFSO₄、CuS₂、FeS₂、MoS₂、NiS、TiS₂等中的一种或多种的组合。所述正极活性物质还可以经过改性处理，对正极活性物质进行改性处理的方法对于本领域技术人员来说应该是己知的，例如，可以采用包覆、掺杂等方法对正极活性物质进行改性，改性处理所使用的材料可以是包括但不限于Al、B、P、Zr、Si、Ti、Ge、Sn、Mg、Ce、W等中的一种或多种的组合。而所述正极集流体通常是汇集电流的结构或零件，所述正极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池正极集流体的材料，例如，所述正极集流体可以是包括但不限于金属箔等，更具体可以是包括但不限于铝箔等。正极中分散剂为聚丙烯腈或聚苯乙烯。

正极中导电剂可以是碳材料、金属类材料、导电聚合物等，只要它不会引起电池内的化学变化，任何传导电的材料都可用作导电剂。导电剂的实例包括如天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管或石墨烯等的碳类材料；包括含铜、镍、铝或银中一种或更多种的金属粉末或金属纤维的金属类材料；如聚亚苯基衍生物的导电聚合物；或它们的混合物。

正极中粘结剂可以用于改善正极活性材料彼此之间和对集流体的粘结性能。粘结剂的实例包括合成橡胶、高分子材料等中的一种或多种。合成橡胶的实例包括丁苯类橡胶、氟类橡胶或乙烯丙烯二烯橡胶。粘结剂可以进一步包括但不限于：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟甲基甲基纤维素、羟二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧基聚氯乙烯、聚氟乙烯、含环氧乙烷的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸酯化的苯乙烯-丁二烯橡胶、环氧树脂、尼龙等。

优选地，所述负极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体至少一表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性材料、导电剂、粘结剂和分散剂，所述负极活性材料、导电剂、粘结剂和分散剂的重量份数比为85～99:1～15:1～5:1～5。

所述负极片包括负极集流体以及设置在负极集流体表面的负极活性物质层，负极活性物质层包括负极活性物质，所述负极活性物质可以是包括但不限于石墨、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球、硅基材料、锡基材料、钛酸锂或其他能与锂形成合金的金属等中的一种或几种。其中，所述石墨可选自人造石墨、天然石墨以及改性石墨中的一种或几种；所述硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅合金中的一种或几种；所述锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物、锡合金中的一种或几种。所述负极集流体通常是汇集电流的结构或零件，所述负极集流体可以是本领域各种适用于作为锂离子电池负极集流体的材料，例如，所述负极集流体可以是包括但不限于金属箔等，更具体可以是包括但不限于铜箔等。负极中分散剂为聚羧酸钠、聚丙烯酸钠中的任意一种。

负极活性物质层包括粘合剂。在一些实施例中，粘合剂包括，但不限于：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂或尼龙。负极粘结剂包含羟烷基甲基纤维素，因为羟烷基甲基纤维素对碳材料具有优异的粘结性和分散性。羟烷基甲基纤维素包括羟烷基甲基纤维素钠或羟烷基甲基纤维素锂中的至少一种，烷基包括甲基、乙基、丙基或丁基。

负极活性材料层包括导电材料。导电材料可以包括任何导电材料，只要它不引起化学变化。导电材料的非限制性示例包括基于碳的材料(例如，天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等)、基于金属的材料(例如，金属粉、金属纤维等，例如铜、镍、铝、银等)、导电聚合物(例如，聚亚苯基衍生物)和它们的混合物。

而所述隔离膜可以是本领域各种适用于锂离子电池隔离膜的材料，例如，可以是包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、芳纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺，聚酰胺、聚酯和天然纤维等中的一种或多种的组合。

3、一种用电装置，包括上述的二次电池。所述用电装置包括但不限于：笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机等。

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例1

1.正极片制备：将正极材料粉末、导电炭黑、粘结剂和分散剂按比例97:1:2混合后加入干燥NMP，搅拌均匀后获得正极浆料。将正极浆料涂布在正极集流体铝箔上并在80-120℃下进行鼓风干燥，最后经冷压分切后得到正极片，备用。其中正极材料粉末为LiFePO₄，粘结剂为PVDF，分散剂为PVDF。

2.负极片制备：将人造石墨粉末、导电炭黑、粘结剂SBR和分散剂CMC按比例96.7:1:1.4:0.9混合后加入去离子水，搅拌均匀后获得负极浆料。将负极浆料涂布在负极集流体铜箔上并在80-120℃下进行鼓风干燥，最后经冷压分切后得到负极片，备用。

3.锂离子电池制备：将正极片、隔离膜、负极片卷绕在一起形成卷芯，其中隔离膜保证能够完全包裹正极或者负极从而防止二者直接接触造成短路。将卷芯使用铝塑膜包裹后向其中注入电解液。最后经过化成、分容等过程并且完全封口后得到锂离子电池。

根据实施例1以及下列表1中不同材料特性的原料制备正极片和负极片，并设置不同的孔隙率和厚度得到实施例2-21，并进行极片克容量测试以及全电池2C充/2C放充放电循环周数测试，测试结果记录表2。

表1

	D50/μm	(D90-D10)/D50
			磷酸铁锂1	1.17	1.94
磷酸铁锂2	1.09	1.86
			磷酸铁锂3	2.87	3.67
人造石墨1	12.28	1.49
			人造石墨2	6.88	1.31
人造石墨3	16.23	1.41

测试方法：

克容量的计算方法为将一定孔隙率和对应厚度的正负极片冲片制成纽扣电池，先2mA放电至2.5V，再2mA充电至3.65V，截止电流0.2mA，最后2mA放电至2.5V得放电容量，根据正负极配方比例计算得到正负极所用活性物质克数，最后计算得到正负极片克容量。

高倍率循环测试方法为制备容量为10Ah的测试用软包锂离子电池，以20A充电/20A放电的电流在2.5V-3.65V电压范围内进行充放电循环，统计当电池容量保持率降低至80％时经历的循环周数。

表2

本发明的实施例1-25的正负极片的孔隙率和厚度在本发明限定的一定范围内，制备出的电池具有优异的充放电性能，能够在大倍率充放电循环工况下具有更高的能量密度。可见，在本专利优选的正负极片孔隙率和对应正负极片厚度范围中的电池，在保持较高的能量密度时拥有高倍率循环寿命。具体地，由实施例1-3对比得出，当正极使用磷酸铁锂1，负极使用人造石墨1时，在正负极极片孔隙率接近的情况下，随着极片的厚度的增加，克容量和循环性能均有所下降；由实施例4-6对比得出，当正极使用磷酸铁锂1，负极使用人造石墨2时，在正负极极片孔隙率接近的情况下，随着极片的厚度的增加，克容量和循环性能均有所下降；由实施例7-9对比得出，当正极使用磷酸铁锂1，负极使用人造石墨3时，在正负极极片孔隙率接近的情况下，随着极片的厚度的增加，克容量和循环性能均有所下降。由实施例10-15对比得出，当设置正极使用磷酸铁锂2，负极使用人造石墨2时，在正负极极片孔隙率接近的情况下，随着极片的厚度的增加，克容量和循环性能均有所下降，而且当正极片厚度为0.155～0.185mm时，负极片厚度为0.102～0.123mm时，循环性能发生较大变化，全电池2C充/2C放充放电循环周数下降为2989～3076。而且由实施例12-15可以看出，当正极满足1.5<PcTc/PaTa<2.2，但不满足1.9<Pc/Tc<2.8；时，在正极片确定孔隙率的情况下，正极片的厚度过厚时，不利于电池克容量和循环性能的发挥。进一步，由实施例14-15可以看出，当满足1.5<PcTc/PaTa<2.2，但不满足2.1<Pa/Ta<3.5时，负极片确定孔隙率的情况下，负极片的厚度过厚时，不利于电池克容量和循环性能的发挥，进而导致充放电周数相对降低。由实施例16-21对比得出，当设置正极使用磷酸铁锂3，负极使用人造石墨3时，在正负极极片孔隙率接近的情况下，随着极片的厚度的增加，克容量和循环性能均有所下降；实施例22-25为对比例，不在本发明限定的范围内，不满足1.5<PcTc/PaTa<2.2，实施例22-23对比实施例21，正负极片的孔隙率一致，但正极片厚度过厚，导致正极极片动力学性能下降，正极片克容量发挥下降，组装成全电池后循环性能下降严重，其中实施例23同时不满足0.075mm<Tc<0.3mm，因此极片克容量和全电池循环下降更加严重；实施例24-25对比实施例21，正负极片的孔隙率一致，但负极片厚度过厚，导致负极极片动力学性能下降，负极片克容量发挥下降，组装成全电池后循环性能下降严重，其中实施例25同时不满足0.05mm<Ta<0.2mm，因此极片克容量和全电池循环下降更加严重。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种二次电池，其特征在于，包括正极片、隔离膜、负极片、电解液和壳体，所述隔离膜分隔所述正极片和所述负极片，所述壳体用于将正极片、隔离膜、负极片和电解液封装，正极片和负极片满足以下关系式：1.5<PcTc/PaTa<2.2；

其中，Pc为正极片的孔隙率且27.5％<Pc<47.5％，Tc为正极片的厚度且0.075mm<Tc<0.3mm，Pa为负极片的孔隙率且20％<Pa<40％，Ta为负极片的厚度且0.05mm<Ta<0.2mm。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极片和负极片满足以下关系式：1.9<Pc/Tc<2.8；2.1<Pa/Ta<3.5。

3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述正极片设置有正极活性材料，所述正极活性材料的粒径满足以下关系式：0.5μm<Dc50<5μm，1<(Dc90-Dc10)/Dc50<8。

4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料包括锰酸锂材料、钴酸锂材料、磷酸铁锂材料或者经过碳包覆的磷酸铁锂材料中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述负极片设置有负极活性材料，所述负极活性材料的粒径满足以下关系式：3μm<Da50<30μm，0.5<(Da90-Da10)/Da50<3。

6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料包括人造石墨、天然石墨、硅单质、硅氧化物、锡单质或者钛酸锂中的至少一种。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的二次电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、根据上述正极片的孔隙率范围和厚度范围制备出正极片，根据上述负极片的孔隙率范围和厚度范围制备出负极片；

步骤S2、取隔离膜，将正极片、隔离膜和负极片依次层叠设置制备成裸电芯或依次层叠卷绕制备成裸电芯；

步骤S3、取电解液和壳体，将裸电芯放置于壳体中封装，注入电解液，二次封装，化成，静置，分容得到二次电池。

8.根据权利要求7所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述正极片包括正极集流体以及涂覆于正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料、导电剂、粘结剂和分散剂，所述正极活性材料、导电剂粘结剂和分散剂的重量份数比为80～99:1～20:1～5:1～5。

9.根据权利要求7所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述负极片包括负极集流体以及涂覆于负极集流体至少一表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性材料、导电剂、粘结剂和分散剂，所述负极活性材料、导电剂粘结剂和分散剂的重量份数比为85～99:1～15:1～5:1～5。

10.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的二次电池。