CN115458797A - 一种二次电池及用电设备 - Google Patents

一种二次电池及用电设备 Download PDF

Info

Publication number
CN115458797A
CN115458797A CN202211340052.4A CN202211340052A CN115458797A CN 115458797 A CN115458797 A CN 115458797A CN 202211340052 A CN202211340052 A CN 202211340052A CN 115458797 A CN115458797 A CN 115458797A
Authority
CN
China
Prior art keywords
active material
secondary battery
positive
equal
satisfies
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211340052.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张耀
王明旺
张旭辉
王宝玉
陈辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sunwoda Electric Vehicle Battery Co Ltd
Original Assignee
Sunwoda Electric Vehicle Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sunwoda Electric Vehicle Battery Co Ltd filed Critical Sunwoda Electric Vehicle Battery Co Ltd
Priority to CN202211340052.4A priority Critical patent/CN115458797A/zh
Publication of CN115458797A publication Critical patent/CN115458797A/zh
Priority to PCT/CN2022/143653 priority patent/WO2024087382A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本申请公开了一种二次电池及用电设备。二次电池包括正极极片，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体上的正极活性材料层，正极活性材料层包括正极活性材料；所述二次电池满足：0＜(Q1‑Q3)/Q3≤1.0。本申请通过调整正极活性材料的最大可逆克容量以及正极活性材料的工作克容量之间的关系，提升二次电池的循环和使用寿命。

Description

一种二次电池及用电设备
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种二次电池及用电设备。
背景技术
锂离子电池在储能领域优势巨大，但在实际应用中仍存在一些问题，以磷酸铁锂电池为例，磷酸铁锂单体电池的使用寿命为4000-6000次，很难满足对寿命要求较高的储能项目20-30年使用寿命(循环次数超过10000次)的要求，活性锂损失是储能锂离子电池寿命衰减的主要因素。在电池循环脱嵌锂过程中，由于石墨的膨胀收缩、正极过渡金属溶出等原因，造成SEI的破裂和生成，SEI膜面积和厚度增加，消耗电池体系有限的活性锂，最终导致电池使用寿命缩短。如何减少和补充电池衰减过程中的活性锂消耗，是提升磷酸铁锂电池寿命的关键问题。
为了解决此类问题，常见的方式是对负极进行“补锂”，但是当前的补锂方式很难解决二次电池的循环和使用寿命问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种二次电池，通过调整正极活性材料的最大可逆克容量以及正极活性材料的工作克容量之间的关系，提升二次电池的循环和使用寿命。
本申请实施例提供一种二次电池，包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料；所述二次电池满足：0＜(Q1-Q3)/Q3≤1.0；
其中，Q1为正极活性材料的最大可逆克容量，单位为mAh/g；
Q3为正极活性材料的工作克容量，单位为mAh/g。
在一些实施例中，所述二次电池还包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料；所述二次电池满足：0.8≤(Q2*S2*σ2)/(Q1*S1*σ1)≤1.10。
在一些实施例中，所述二次电池满足：1.1≤(Q2*S2*σ2)/(Q3*S1*σ1)≤1.3；
其中，S2＞S1；
S1为正极活性材料层的面积，单位为m2；
σ1为正极活性材料层的面密度，单位为g/m2；
Q2为负极活性材料的最大可逆克容量，单位为mAh/g；
S2为负极活性材料层的面积，单位为m2；
σ2为负极活性材料层的面密度，单位为g/m2。
在一些实施例中，0.05≤(Q1-Q3)/Q3≤0.8。
在一些实施例中，0.1≤(Q1-Q3)/Q3≤0.45。
在一些实施例中，0.9≤(Q2*S2*σ2)/(Q1*S1*σ1)≤1.10。
在一些实施例中，1.0≤(Q2*S2*σ2)/(Q1*S1*σ1)≤1.05。
在一些实施例中，1.16≤(Q2*S2*σ2)/(Q3*S1*σ1)≤1.25。
在一些实施例中，所述正极活性材料的最大可逆克容量Q1满足：130≤Q1≤215。
在一些实施例中，所述正极活性材料的最大可逆克容量Q1满足：140≤Q1≤200。
在一些实施例中，所述负极活性材料的最大可逆克容量Q2满足：300≤Q2≤400。
在一些实施例中，所述正极活性材料的工作克容量Q3满足：65≤Q3≤200。
在一些实施例中，所述正极活性材料层的面密度σ1满足：180≤σ1≤500。
在一些实施例中，所述负极活性材料层的面密度σ2满足：50≤σ2≤250。
在一些实施例中，所述二次电池满足：1.1＜(Q2*σ2)/(Q3*σ1)≤1.30。
在一些实施例中，所述二次电池满足：1.14＜(Q2*σ2)/(Q3*σ1)≤1.25。
在一些实施例中，所述正极极片的正极活性材料包括磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的一种或多种。
在一些实施例中，所述负极极片的负极活性材料包括人造石墨、天然石墨、无定型碳、碳纳米管和中间相炭微球中的一种或多种。
在一些实施例中，所述二次电池选用定容循环充电。
本申请实施例还提供一种用电设备，包括上述的二次电池。
本申请的有益效果在于：本申请的二次电池，包括正极极片，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体上的正极活性材料层，正极活性材料层包括正极活性材料；负极极片，负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体上的负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料；二次电池满足：0＜(Q1-Q3)/Q3≤1.0。本申请通过调整正极活性材料的最大可逆克容量以及正极活性材料的工作克容量之间的关系，提高二次电池的循环寿命，并且提升电化学性能。
具体实施方式
下面将结合本申请的实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。用语第一、第二、第三等仅仅作为标示使用，并没有强加数字要求或建立顺序。本申请的各种实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围型式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。
本申请实施例提供一种二次电池。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
本申请先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
本申请的二次电池包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体上的正极活性材料层，正极活性材料层包括正极活性材料；二次电池满足：0＜(Q1-Q3)/Q3≤1.0。
本申请中，Q1为正极活性材料的最大可逆克容量，单位为mAh/g；Q3为正极活性材料的工作克容量，单位为mAh/g。
本申请在保证二次电池能量密度的同时，通过正极富余设计，提升二次电池的循环存储寿命。
在一些实施例中，0.05≤(Q1-Q3)/Q3≤0.8，二次电池的性能参数在该范围内，可以使二次电池提升循环储存寿命，同时具有较高的能量效率。
在一些实施例中，0.1≤(Q1-Q3)/Q3≤0.45，二次电池的性能参数在该范围内，可以使二次电池提升循环储存寿命，同时提升能量效率。
在一些实施例中，(Q1-Q3)/Q3的取值可以是0.05、0.10、0.13、0.15、0.17、0.20、0.22、0.23、0.25、0.27、0.29、0.30、0.32、0.34、0.35、0.37、0.40、0.43、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、0.95、1.0中的任意值或任意两值之间的范围值。
在一些实施例中，正极活性材料的最大可逆克容量Q1满足：130≤Q1≤215。在一些实施例中，正极活性材料的最大可逆克容量Q1(单位mAh/g)的取值为：130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、190、200、205、210、215中的任意值或任意两值之间的范围值。
在一些实施例中，正极活性材料的最大可逆克容量Q1满足：140≤Q1≤200。本申请正极活性材料的最大可逆克容量Q1在该范围内，可以使得二次电池有具有较高的能量密度。
在一些实施例中，正极活性材料的工作克容量Q3满足：65≤Q3≤200。本申请正极活性材料的工作克容量Q3在该范围内，可以使得二次电池有具有兼顾二次电池的寿命和能量密度。
在一些实施例中，正极活性材料的工作克容量Q3(单位mAh/g)的取值为：65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200中的任意值或任意两值之间的范围值。
在一些实施例中，正极活性材料的工作克容量Q3满足：106≤Q3≤123。
在一些实施例中，正极活性材料的可逆克容量Q1通过以下方法测定：
正极活性材料的可逆克容量的计算为：将单位面积正极极片保留一面正极活性物质层，与锂片、隔膜、电解液组装成扣式电池，0.1C充电到4.35V，恒压至50μA，0.1C放电至2.0V，所得放电容量为X1，通过化学方法测试得出单位面积正极活性物质层中的正极活性物质的质量为m1，即为正极极片活性材料的可逆克容量为X1/m1。
在一些实施例中，正极活性材料的工作克容量Q3通过以下方法测定：
二次电池工作容量即为二次电池的标称容量，即商品化二次电池规格书中给出的容量为X2，通过化学方法测试得出单个二次电池所含正极活性物质的质量为m2，则正极极片活性材料的工作克容量为X2/m2。
在一些实施例中，二次电池包括负极极片，负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体上的负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料。
在一些实施例中，二次电池满足：0.8≤(Q2*S2*σ2)/(Q1*S1*σ1)≤1.10。
本申请的二次电池在该范围内，确保二次电池在设计时正极有足够富余的锂，以此补充二次电池在工作过程中的活性锂消耗，提升二次电池的循环、存储寿命。
在一些实施例中，二次电池满足：1.1≤(Q2*S2*σ2)/(Q3*S1*σ1)≤1.3。
本申请的二次电池在该范围内，确保二次电池在工作过程中负极有足够的嵌锂位点，在充电过程中不会因为嵌锂位点不足析锂而影响寿命。
在一些实施例中，二次电池满足：S2＞S1。
本申请中，S1为正极活性材料层的面积，单位为m2；σ1为正极活性材料层的面密度，单位为g/m2；Q2为负极活性材料的最大可逆克容量，单位为mAh/g；S2为负极活性材料层的面积，单位为m2；σ2为负极活性材料层的面密度，单位为g/m2。
其中，当正极极片为双面涂覆时，S1为双面涂覆中的其中一面正极活性材料层的面积；S2为双面涂覆中的其中一面负极活性材料层的面积。
当正极极片为单面涂覆时，S1为正极活性材料层的面积；S2为负极活性材料层的面积。
在一些实施方式中，正极活性材料层的面密度通过以下方法测定：
正极活性材料层的面密度σ1通过公式：σ1＝m1/S1计算得出。
式中，m1为正极集流体双面正极活性材料层的质量，单位为g；S1为单面正极活性材料层的面积，单位为m2。
负极活性材料层的面密度σ2通过公式：σ2＝m2/S2计算得出。
式中，m2为负极集流体双面负极活性材料层的质量，单位为g；S2为单面正极活性材料层的面积，单位为m2。
在一些实施例中，负极活性材料的可逆克容量Q2通过以下方法测定：
负极活性材料的可逆克容量的计算为：将单位面积负极极片保留一面负极活性物质层，与锂片、隔膜、电解液组装成扣式电池，0.1C放电至0.005V，0.05mA放电至0.005V，0.02mA放电至0.005V，0.1C充电至2V，所得充电容量为X3，通过化学方法测试得出单位面积负极活性物质层中的负极活性物质的质量为m3，即为负极极片活性材料的可逆克容量为X3/m3。
在一些实施例中，二次电池满足：0.9≤S1/S2＜1。
在一些实施例中，(Q2*S2*σ2)/(Q1*S1*σ1)的取值为：0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.90、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99、1.00、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09、1.10中的任意值或任意两值之间的范围值。
在一些实施例中，0.9≤(Q2*S2*σ2)/(Q1*S1*σ1)≤1.10。本申请的二次电池在该范围内，可以使得二次电池同时兼顾循环存储寿命和能量效率。
在一些实施例中，1.0≤(Q2*S2*σ2)/(Q1*S1*σ1)≤1.05。本申请的二次电池在该范围内，可以使得二次电池有具有高的循环存储寿命和高的能量效率。
在一些实施例中，(Q2*S2*σ2)/(Q3*S1*σ1)的取值为：1.10、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15、1.16、1.17、1.18、1.19、1.20、1.21、1.22、1.23、1.24、1.25、1.26、1.27、1.28、1.29、1.30中的任意值或任意两值之间的范围值。
在一些实施例中，1.16≤(Q2*S2*σ2)/(Q3*S1*σ1)≤1.25。本申请的二次电池在该范围内，可以使得二次电池很好兼顾循环存储寿命和能量效率。
在一些实施例中，负极活性材料的最大可逆克容量Q2满足：300≤Q2≤400。本申请的二次电池的最大可逆克容量Q2在该范围内，可以使得二次电池在保证能量密度的同时具有较好的动力学性能。
在一些实施例中，负极活性材料的最大可逆克容量Q2(单位mAh/g)的取值为：300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400中的任意值或任意两值之间的范围值。
在一些实施例中，正极活性材料层的面密度σ1满足：180≤σ1≤500。本申请的正极活性材料层的面密度σ1在该范围内，可以使得二次电池在保证能量密度的同时具有较好的动力学性能。
在一些实施例中，正极活性材料层的面密度σ1(g/m2)的取值为：180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500中的任意值或任意两值之间的范围值。
在一些实施例中，负极活性材料层的面密度σ2满足：50≤σ2≤250。本申请的负极活性材料层的面密度σ2在该范围内，可以使得二次电池在保证能量密度的同时具有较好的动力学性能。
在一些实施例中，负极活性材料层的面密度σ2(g/m2)的取值为：50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250中的任意值或任意两值之间的范围值。
在一些实施例中，二次电池满足：1.1＜(Q2*σ2)/(Q3*σ1)≤1.30。
本申请的二次电池满足上述范围具有以下效果：(1)确保二次电池在充电过程中不会析锂，延长二次电池的循环、存储寿命；(2)避免二次电池工作过程中负极存在大量过剩的嵌锂空位，额外增加成本。
在一些实施例中，(Q2*σ2)/(Q3*σ1)的取值为：1.11、1.12、1.13、1.14、1.15、1.16、1.17、1.18、1.19、1.20、1.21、1.22、1.23、1.24、1.25、1.26、1.27、1.28、1.29、1.30中的任意值或任意两值之间的范围值。
在一些实施例中，二次电池满足：1.14＜(Q2*σ2)/(Q3*σ1)≤1.25。本申请的二次电池满足该范围，可以进一步取得以下效果：可以使得二次电池很好兼顾循环存储寿命和能量效率。
正极活性材料包括磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的一种或多种。
负极活性材料包括人造石墨、天然石墨、无定型碳、碳纳米管和中间相炭微球中的一种或多种。
正极极片
在一些实施例中，正极极片的制备工艺可包括搅拌、涂布、干燥、冷压、分条以及裁片等步骤。正极极片包括正极活性材料、导电剂、粘结剂、分散剂等，其中，正极活性材料含量80％-99％，粘结剂含量1％-6％，导电剂含量0％-20％，分散剂0％-8％，通过上述含量的分配在保证二次电池能量密度的同时，改善二次电池体系动力学，平衡正负极脱嵌锂速率，抑制负极嵌锂过程中过度膨胀，减少活性锂损失，提升循环寿命。其中，导电剂以及粘结剂的种类和含量不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。在一些实施例中，导电剂可以包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯等，粘结剂可以包括聚偏氟乙烯。
在一些实施例中，正极极片的制备包括：将上述正极活性材料、导电剂、粘结剂按一定的比例分散于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，将所得的浆料涂布于铝箔上，经过干燥，然后经过冷压、分条得到正极极片。
负极极片
在一些实施例中，负极极片包括负极活性材料、粘结剂和导电剂。负极活性材料、粘结剂和导电剂的种类和含量并不受特别的限制，可根据实际需求进行选择。在一些实施例中，负极活性材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、无定形碳、钛酸锂或硅碳合金中的一种或多种。在一些实施例中，将石墨、负极分散剂、负极导电剂、负极粘结剂和负极溶剂混合制成负极浆料，将负极浆料涂布于负极集流体表面，得到负极极片。
电解液
在一些实施例中，电解液的主要成分包括锂盐和有机溶剂，还可以包括含有添加剂成分。其中锂盐和有机溶剂的种类和组成并不受特别的限制，可根据实际需求进行选择。其中，锂盐可以包括六氟磷酸锂以及双氟磺酰亚胺锂等，溶剂可以包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯以及丙酸丙酯等，添加剂可以包括二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、硫酸乙烯酯等。
隔离膜
在一些实施例中，隔离膜的种类并不受特别的限制，可根据实际需求进行选择。隔离膜可以为聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚偏氟乙烯、氨纶膜、芳纶膜或者是经过涂层改性后的多层复合膜。
在一些实施例中，二次电池的制备包括：将正极极片、负极极片、隔膜和其他电池零部件进行组装，经过整形、烘烤、封装、注液、化成、分容等工序，得到二次电池，电池类型包括软包、圆柱、铝壳等。
在一些实施中，电池的设计CB值满足0.8≤CB≤1.10。
本申请中，二次电池选用定容循环充电，通过对电池的充电策略进行控制，严格控制电池的充电容量，使电池的实际使用CB值稳定在1.10～1.30。
用电设备
在一些实施例中，本申请提供了一种用电设备，本申请的用电设备包含了上述的二次电池，用电设备可用于但不限于备用电源、电机、电动汽车、电动摩托车、助力自行车、自行车、电动工具、家庭用大型蓄电池等。
实施例1：
(1)按质量比97:0.7:2.3将正极活性材料(磷酸铁锂)、导电剂(导电炭黑SP)以及粘结剂(PVDF)混合制成正极浆料，加入NMP作为溶剂进行混合，搅拌一定时间后获得具有一定流动性的均匀正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在正极集流体涂炭铝箔上，随后转移至110℃烘箱进行干燥，然后经过辊压、分条、裁片后得到正极极片。
(2)按质量比96.5:0.5:1.2:1.8将负极活性材料(石墨)、导电剂(导电炭黑SP)、增稠剂(CMC)以及粘结剂(SBR)混合制成负极浆料，加入去离子水作为溶剂进行混合，搅拌一定时间后获得具有一定流动性的均匀负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔上，随后转移至120℃烘箱进行干燥，然后经过辊压、分条、裁片得到负极极片。
(3)将有机溶剂碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯按照1：1：1体积比混合。在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将干燥充分后的六氟磷酸锂溶解于上述有机溶剂中，浓度为1mol/L，混合均匀，获得电解液。
(4)选择16μm在PP材质在带胶隔膜作为隔离膜，将上述的正极极片、隔离膜、负极极片按照顺序叠好，再卷绕成方形的裸电芯后置于铝塑膜中，然后在85℃下烘烤去除水分后，注入一定量的有机电解液后封口，经静置、热冷压、化成、二封、分容等工序后，得到成品二次电池。
其中，二次电池的Q1为130mAh/g，Q3为123mAh/g，Q2为300mAh/g，(Q1-Q3)/Q3为0.06，S1为1.99m2，S2为2.0m2，(Q2*S2*σ2)/(Q3*S1*σ1)为1.10，(Q2*S2*σ2)/(Q1*S1*σ1)为1.10。
实施例2～实施例4：按照实施例1的方法制备实施例2～4，通过正极材料活性材料的粒径选择来控制Q1，通过负极活性材料的粒径和石墨化度来调节克容量的Q2，通过充电容量的控制来确定Q3，实施例2～实施例4的参数如表1所示。
实施例5：
(1)按质量比为96:1:3将三元正极材料(镍钴锰酸锂)、导电剂(导电炭黑SP)、粘结剂(PVDF)混合制成正极浆料，加入NMP作为溶剂进行混合，搅拌一定时间后获得具有一定流动性的均匀正极浆料；将正极浆料均匀涂覆在正极集流体涂炭铝箔上，随后转移至110℃烘箱进行干燥，然后经过辊压、分条、裁片后得到正极极片。
(2)按质量比96.5:0.5:1.2:1.8将负极活性材料(石墨)、导电剂(导电炭黑SP)、增稠剂(CMC)、粘结剂(SBR)混合制成负极浆料，加入去离子水作为溶剂进行混合，搅拌一定时间后获得具有一定流动性的均匀负极浆料；将负极浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔上，随后转移至120℃烘箱进行干燥，然后经过辊压、分条、裁片得到负极极片。
(3)将有机溶剂碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯按照1：1：1体积比混合。在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将干燥充分后的六氟磷酸锂溶解于上述有机溶剂中，浓度为1.1mol/L混合均匀，获得电解液。
(4)选择16μm在PP材质在带胶隔膜作为隔离膜，将上述的正极极片、隔离膜、负极极片按照顺序叠好，再卷绕成方形的裸电芯后置于铝塑膜中，然后在85℃下烘烤去除水分后，注入一定量的有机电解液后封口，经静置、热冷压、化成、二封、分容等工序后，得到成品二次电池。
实施例6～实施例18：按照实施例5的方法制备实施例6～实施例18，通过调整正极活性材料镍钴锰酸锂中镍、钴、锰比例来控制Q1，通过负极活性材料的粒径和石墨化度来调节克容量Q2，通过充电容量的控制来确定Q3，实施例6～实施例18的参数如表1所示。
实施例19：按照实施例14的方法制备实施例19，实施例19的参数如表1所示。
实施例20：按照实施例14的方法制备实施例20，实施例20的参数如表1所示。
实施例21：按照实施例14的方法制备实施例21，实施例21的参数如表1所示。
实施例22：按照实施例14的方法制备实施例22，实施例22的参数如表1所示。
对比例1：按照实施例1的方法制备对比例1，对比例1的参数如表1所示。
对比例2：按照实施例5的方法制备对比例2，对比例2的参数如表1所示。
电池的性能测试
容量保持率：二次电池的标称容量为C1，在一定温度(25℃)条件下1C/1C循环对应的圈数，得到放电容量C2，容量保持率＝C2/C1×100％。
能量效率：锂离子电池放电时输出的能量与此前充电时输入的能量之比的百分数。
能量效率测试方法：
二次电池以1C恒流充电至电池的标称容量，记充电能量为E1；
静置30min；
1C恒流放电至电压下限(2.5V)，记放电能量为E2；
二次电池能量效率值为E2/E1。
表1 实施例1-22和对比例1-2对应的参数测试结果以及对应制备的二次电池性能测试结果
Figure BDA0003912951520000121
Figure BDA0003912951520000131
由表1的数据可以，与对比例1～2相比，实施例1～实施例18的容量保持率在67％以上，实施例1～实施例18的能量效率在93.4％以上，说明当0＜(Q1-Q3)/Q3≤1.0时，电池的循环寿命和能量效率更优。
从实施例1～实施例14可以看出，随着(Q1-Q3)/Q3的增加，能量效率在逐渐增加。主要原因是(Q1-Q3)/Q3增加，正极的脱嵌锂深度变低，脱嵌锂阻力变小，所以能量效率提升。
从实施例15～实施例18可以看出，随着(Q1-Q3)/Q3的增加，能量效率在减小。主要原因是当(Q1-Q3)/Q3增加到一定比例后，正极的脱嵌锂深度已不是能量效率的决定性因素，二次电池去其他阻抗比重增加，所以能量效率开始下降。
从实施例1～实施例18可以看出，随着(Q1-Q3)/Q3的增加，电池循环性能在逐渐增加，主要原因是(Q1-Q3)/Q3越大，二次电池正极富余的锂离子越多，可以更多的补偿二次电池循环过程中的活性锂损失，所以电池循环性能增加。
相较于实施例14，实施例19由于S1/S2小于0.9，负极极片富余量过大，造成二次电池充放电过程中因生成SEI而消耗的活性锂增加，所以循环容量保持率和能量效率均变差；实施例20由于S1/S2等于1，大于S1/S2的范围值，电芯制做过程中负极极片可能无法完全覆盖正极，造成充电过程中负极可能析锂，所以循环容量保持率和能量效率均变差。
相较于实施例14，实施例21由于σ1和σ2均大于各自的设计范围，导致正负极极片的动力学变差，影响二次电池工作过程中的锂离子脱嵌，所以循环容量保持率和能量效率均变差；实施例22由于σ1和σ2均小于各自的设计范围，导致正负极极片的脱嵌锂速率不平衡，使二次电池在工作过程中的副反应增加，所以循环容量保持率和能量效率均变差。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的一种二次电池和用电设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (12)

1.一种二次电池，其特征在于，包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料；所述二次电池满足：0＜(Q1-Q3)/Q3≤1.0；
其中，Q1为正极活性材料的最大可逆克容量，单位为mAh/g；
Q3为正极活性材料的工作克容量，单位为mAh/g。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料；所述二次电池满足：
0.8≤(Q2*S2*σ2)/(Q1*S1*σ1)≤1.10；和/或，
所述二次电池满足：1.1≤(Q2*S2*σ2)/(Q3*S1*σ1)≤1.3；
其中，S2＞S1；
S1为所述正极活性材料层的面积，单位为m2；
σ1为所述正极活性材料层的面密度，单位为g/m2；
Q2为所述负极活性材料的最大可逆克容量，单位为mAh/g；
S2为所述负极活性材料层的面积，单位为m2；
σ2为所述负极活性材料层的面密度，单位为g/m2。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，0.05≤(Q1-Q3)/Q3≤0.8；或，
0.1≤(Q1-Q3)/Q3≤0.45。
4.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，0.9≤(Q2*S2*σ2)/(Q1*S1*σ1)≤1.10；或，
1.0≤(Q2*S2*σ2)/(Q1*S1*σ1)≤1.05。
5.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，1.16≤(Q2*S2*σ2)/(Q3*S1*σ1)≤1.25。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料的最大可逆克容量Q1满足：130≤Q1≤215；或，
所述正极活性材料的最大可逆克容量Q1满足：140≤Q1≤200。
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最大可逆克容量Q2满足：300≤Q2≤400。
8.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料的工作克容量Q3满足：65≤Q3≤200。
9.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料层的面密度σ1满足：180≤σ1≤500；和/或，
所述负极活性材料层的面密度σ2满足：50≤σ2≤250。
10.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池满足：1.1＜(Q2*σ2)/(Q3*σ1)≤1.30；或，
所述二次电池满足：1.14＜(Q2*σ2)/(Q3*σ1)≤1.25。
11.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极极片的正极活性材料包括磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂中的一种或多种；和/或，
所述负极极片的负极活性材料包括人造石墨、天然石墨、无定型碳、碳纳米管和中间相炭微球中的一种或多种。
12.用电设备，其特征在于，包括权利要求1～11任一项所述的二次电池。
CN202211340052.4A 2022-10-27 2022-10-27 一种二次电池及用电设备 Pending CN115458797A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211340052.4A CN115458797A (zh) 2022-10-27 2022-10-27 一种二次电池及用电设备
PCT/CN2022/143653 WO2024087382A1 (zh) 2022-10-27 2022-12-29 一种二次电池及用电设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211340052.4A CN115458797A (zh) 2022-10-27 2022-10-27 一种二次电池及用电设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115458797A true CN115458797A (zh) 2022-12-09

Family

ID=84310019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211340052.4A Pending CN115458797A (zh) 2022-10-27 2022-10-27 一种二次电池及用电设备

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115458797A (zh)
WO (1) WO2024087382A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115566255A (zh) * 2022-10-27 2023-01-03 欣旺达电动汽车电池有限公司 一种二次电池及用电设备
WO2024087382A1 (zh) * 2022-10-27 2024-05-02 欣旺达动力科技股份有限公司 一种二次电池及用电设备

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103022417A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 东莞市安德丰电池有限公司 一种锂离子电芯正极材料
CN103187590A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池的化成方法及一种锂离子电池
CN106384808A (zh) * 2016-11-29 2017-02-08 湖南三迅新能源科技有限公司 一种锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池
CN108232343A (zh) * 2018-01-04 2018-06-29 中南大学 用于锂离子电池的补锂添加剂、补锂正极及其制备和应用
CN109509909A (zh) * 2018-10-17 2019-03-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池
CN112201783A (zh) * 2020-10-23 2021-01-08 星恒电源股份有限公司 一种高性价比长循环寿命锂离子电池用正极极片
US20210184267A1 (en) * 2018-09-21 2021-06-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery and battery pack
CN113161510A (zh) * 2021-03-22 2021-07-23 欣旺达电动汽车电池有限公司 一种电极极片及其制备方法和锂离子电池
CN113224277A (zh) * 2021-05-03 2021-08-06 星恒电源股份有限公司 一种高安全长循环寿命锂离子电池用正极极片
CN114566610A (zh) * 2022-03-03 2022-05-31 湖北亿纬动力有限公司 一种具有补锂功能的正极及其制备方法和应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101609908A (zh) * 2008-06-16 2009-12-23 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池
CN110212193B (zh) * 2018-02-28 2020-10-13 宁德时代新能源科技股份有限公司 锂离子二次电池及其制备方法
CN113097429B (zh) * 2021-03-30 2022-09-23 宁德新能源科技有限公司 电化学装置及电子设备
CN115458797A (zh) * 2022-10-27 2022-12-09 欣旺达电动汽车电池有限公司 一种二次电池及用电设备

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103187590A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池的化成方法及一种锂离子电池
CN103022417A (zh) * 2012-12-27 2013-04-03 东莞市安德丰电池有限公司 一种锂离子电芯正极材料
CN106384808A (zh) * 2016-11-29 2017-02-08 湖南三迅新能源科技有限公司 一种锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池
CN108232343A (zh) * 2018-01-04 2018-06-29 中南大学 用于锂离子电池的补锂添加剂、补锂正极及其制备和应用
US20210184267A1 (en) * 2018-09-21 2021-06-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery and battery pack
CN109509909A (zh) * 2018-10-17 2019-03-22 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池
CN112201783A (zh) * 2020-10-23 2021-01-08 星恒电源股份有限公司 一种高性价比长循环寿命锂离子电池用正极极片
CN113161510A (zh) * 2021-03-22 2021-07-23 欣旺达电动汽车电池有限公司 一种电极极片及其制备方法和锂离子电池
CN113224277A (zh) * 2021-05-03 2021-08-06 星恒电源股份有限公司 一种高安全长循环寿命锂离子电池用正极极片
CN114566610A (zh) * 2022-03-03 2022-05-31 湖北亿纬动力有限公司 一种具有补锂功能的正极及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱亮等: "锂离子电池预锂化技术的研究现", 《电池》, vol. 48, no. 3, pages 207 - 209 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115566255A (zh) * 2022-10-27 2023-01-03 欣旺达电动汽车电池有限公司 一种二次电池及用电设备
WO2024087382A1 (zh) * 2022-10-27 2024-05-02 欣旺达动力科技股份有限公司 一种二次电池及用电设备

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024087382A1 (zh) 2024-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109449446B (zh) 二次电池
WO2020177623A1 (zh) 负极片、二次电池及其装置
CN109962235B (zh) 二次电池
WO2020177624A1 (zh) 负极片、二次电池及其装置
US20180366720A1 (en) Positive active material and lithium-ion secondary battery
CN111129503B (zh) 一种负极极片以及二次电池
CN115566255B (zh) 一种二次电池及用电设备
CN105742695B (zh) 一种锂离子电池及其制备方法
CN115458797A (zh) 一种二次电池及用电设备
CN115472898B (zh) 一种二次电池及用电设备
CN112786949B (zh) 二次电池及含有该二次电池的电池模组、电池包、装置
CN112909220A (zh) 二次电池及含有它的装置
CN115084532B (zh) 一种负极材料、其制备方法、负极片及锂离子电池
CN102427123A (zh) 锂离子二次电池及其正极片
CN111146410A (zh) 负极活性材料及电池
CN116154100A (zh) 一种补锂正极及其制备方法以及锂离子二次电池
WO2023087241A1 (zh) 电池组、电池包、电学装置、电池组的制造方法及制造设备、电池组的控制方法
CN110993901A (zh) 一种低内阻且快充快放型锂离子动力电池
WO2023197807A1 (zh) 正极材料及其制备方法、复合正极材料、正极极片及二次电池
CN115632158B (zh) 二次电池及用电装置
CN218867198U (zh) 电池及用电设备
CN102956890B (zh) 低温碳包覆复合材料、其制备方法及其应用
CN109461881B (zh) 负极极片及二次电池
CN108808006B (zh) 负极极片及电池
CN217239505U (zh) 锂离子电池正极极片和锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 518107 1-2 Floor, Building A, Xinwangda Industrial Park, No. 18 Tangjianan Road, Gongming Street, Guangming New District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant after: Xinwangda Power Technology Co.,Ltd.

Address before: 518107 1-2 Floor, Building A, Xinwangda Industrial Park, No. 18 Tangjianan Road, Gongming Street, Guangming New District, Shenzhen City, Guangdong Province

Applicant before: SUNWODA ELECTRIC VEHICLE BATTERY Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information