CN115763703B - 二次电池及电池包 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种二次电池及电池包，所述二次电池通过将负极极片的非法拉第电容和负极活性材料的晶粒尺寸控制在预定范围内，使得负极极片及二次电池具有良好的倍率性能，通过将正极活性材料的分散度和负极活性材料的分散度控制在预定范围内，能够使得二次电池在具备高倍率性能的同时，具备较高的能量密度。

Description

二次电池及电池包
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电池包。
背景技术
随着电动汽车以及数码电子的迅猛发展，需要更高的功率密度、能量密度，且适合于快速充放电的动力型二次电池应用于电动汽车及其电子产品领域。对于二次电池，例如锂离子电池，提高锂离子电池的能量密度是提升锂离子电池续航能力直接有效的途径之一。
高能量密度的二次电池需要较高的材料压实密度，更少的辅材来给活性材料提供空间；而大倍率放电的二次电池在设计上需要较低的材料压实密度、更多的导电材料以及更厚的集流体来保证大倍率放电的性能，避免温升过高和锂析出导致的循环性能下降。
因此，有必要提供一种二次电池，使得二次电池在具备高倍率性能的同时不影响二次电池的能量密度。
发明内容
本申请实施例提供一种二次电池及电池包，可以解决现有二次电池高能量密度和高倍率性能难以兼顾的问题。
本申请的第一方面提供一种二次电池，包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体及设置于所述负极集流体的至少一个表面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，所述负极活性材料包含碳材料，所述负极活性材料的晶粒尺寸为XSnm；所述负极极片的非法拉第电容为Cdl nF，0.05≤Cdl≤10；其中，0.1≤
Figure 389930DEST_PATH_IMAGE001
≤3。
可选的，0.01≤XS≤6。
可选的，所述负极活性材料的孔容为α cm3/g，0.5≤Cdl+10×α≤8。
可选的，所述负极活性材料的孔容为α cm3/g，0.001≤α≤0.5。
可选的，所述负极活性材料在20KN下的粉体电阻率为R Ω·cm， 0.01≤10R/Cdl≤5。
可选的，所述负极活性材料在20KN下的粉体电阻率为R Ω·cm，0.002≤R≤2。
可选的，所述二次电池还包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体及设置于所述正极集流体的至少一个表面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。
可选的，所述负极活性材料的颗粒分散度为A，所述正极活性材料的颗粒分散度为B ，所述A和所述B满足如下特征中的至少一者：（a）0.5≤A≤2.5；（b）1.0≤B≤5.0；（c）0.5≤B/A≤2.5。
可选的，所述负极活性材料层的厚度为C μm，所述正极活性材料层的厚度为D μm，所述C和D满足如下特征中的至少一者：（ⅰ）99≤C≤160；（ⅱ） 80≤D≤130；（ⅲ）0.1≤1-(D/C)≤0.5。
可选的，所述负极活性材料表面包覆有第一包覆层，所述第一包覆层的厚度为H1nm，5≤H1≤200，10≤Cdl×H1≤250。
可选的，所述正极活性材料表面包覆有第二包覆层，所述第二包覆层的厚度为H2nm，5≤H2≤60。
本申请第二方面还提供一种电池包，包括如前所述的二次电池。
本申请的有益效果在于，提供一种二次电池及具有该二次电池的电池包，非法拉第电容值影响负极活性材料表面的电化学活性位点的数量，当所述二次电池负极极片的非法拉第电容在预定范围内时，有利于负极活性材料与电解液的接触，加快离子和电子的传导速率，降低电荷传输阻力，有效提升二次电池的倍率性能；同时控制负极极片的非法拉第电容和负极活性材料的晶粒尺寸，控制二者在预定范围内，增加了负极极片与电解液的实际接触面积，缩短离子-电子传输距离，增加了负极极片表面的反应活性位点数量，提高非法拉第反应强度，具有更小的电荷转移电阻，从而使得负极活性材料的倍率性能得到较大提高。而通过将正极活性材料的分散度和负极活性材料的分散度控制在预定范围内，能够使得二次电池正极极片和负极极片的匹配度更高，使二次电池在具备高倍率性能的同时，具备较高的能量密度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例1所制备的负极极片的扫速-电流散点图的拟合曲线；
图2是本申请实施例1~20制备的二次电池的相关测试结果；
图3是本申请实施例21~30以及对比例1~4制备的二次电池的相关测试结果；
图4是本申请实施例1~20制备的二次电池的相关测试数据结果以及循环性能、倍率性能测试结果；
图5是本申请实施例21~30以及对比例1~4制备的二次电池的相关测试结果以及循环性能、倍率性能测试结果。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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做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。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。
在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。术语“中的至少一种”具有与术语“中的至少一者”相同的含义。
本说明书中，使用“~”来显示的数值范围，表示包含以在“~”前后记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。
本申请实施例提供一种二次电池及具有该二次电池的电池包，所述二次电池通过控制负极极片的非法拉第电容在预定范围内，且同时控制负极活性材料的晶粒尺寸和负极极片的非法拉第电容在预定范围内，使二次电池中负极极片表面的电化学活性位点的数量增多，有利于负极活性材料与电解液的接触，加快离子和电子的传导速率，降低电荷传输阻力，同时增加了负极极片与电解液的实际接触面积，缩短离子-电子传输距离，增加了负极极片表面的反应活性位点数量，提高非法拉第反应强度，使二次电池具有更小的电荷转移电阻，从而使得二次电池的倍率性能得到较大提高。
本申请实施例提供一种二次电池，所述二次电池包括正极极片、负极极片、隔膜、电解液、以及外壳。
负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体的至少一个表面的负极活性材料层，负极活性材料层包含负极活性材料，负极活性材料包含碳材料。
负极极片为单面极片或双面极片，当负极极片为单面极片时，负极活性材料层设置于负极集流体的一个表面，当负极极片为双面极片时，负极活性材料层设置于负极集流体的两个表面。负极极片上也可同时存在单面负极极片区域和双面负极极片区域。
在一些实施例中，负极活性材料包含石墨。在一些实施例中，负极活性材料的晶粒尺寸XS与负极极片的非法拉第电容Cdl的关系为：0.1≤
Figure 435247DEST_PATH_IMAGE002
≤3，具体地，/>
Figure 299298DEST_PATH_IMAGE003
的取值可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.96、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0或其中任意两个数组成的范围。当负极极片满足上述关系时，负极极片的离子传输路径短，电化学反应快，能够实现大倍率放电性能。且负极极片满足上述关系时，负极极片的电解液浸润、表面的阻抗、大倍率充放电性能均在较适合的状态，也可以降低负极极片在循环过程中的膨胀。
在一些实施例中，XS与Cdl的关系为：0.5≤
Figure 707145DEST_PATH_IMAGE002
≤2.2。当负极极片满足上述关系时，能够进一步优化负极活性材料的形貌及负极极片内部结构，使二次电池的整体性能更优。
在一些实施例中，XS与Cdl的关系为：0.7≤
Figure 998449DEST_PATH_IMAGE004
≤2。当负极极片满足上述关系时，进一步调整了负极极片与电解液的实际接触面积，缩短离子-电子传输距离，增加了负极极片表面的反应活性位点数量，提高非法拉第反应强度，具有更小的电荷转移电阻，使二次电池的整体性能更优。
在一些实施例中，负极极片的非法拉第电容为Cdl nF，Cdl的取值范围为0.05≤Cdl≤10，具体地，Cdl可以为0.05、0.1、0.15、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10或其中任意两个数组成的范围。二次电池中的法拉第反应是指活性材料的氧化态发生变化，电荷穿过双电荷层通过电极界面移到活性材料内部的过程；非法拉第反应是指不发生穿过电极界面的电荷移动，通过离子在电极表面被物理性的吸附脱离，将电荷存储释放的反应。非法拉第电容值Cdl，体现了负极极片中电化学活性位点的数量。在一定范围内，Cdl增大，电化学活性点数量增多，有利于负极活性材料与电解液的接触，加快离子-电子的传导速率，降低电荷传输阻力，能够有效的提升二次电池的倍率性能。
在一些实施例中，0.1≤Cdl≤10，当负极极片的非法拉第电容值在上述范围，二次电池的综合性能得到进一步提升。
在一些实施例中，0.5≤Cdl≤9，当负极极片的非法拉第电容值在上述范围，能进一步优化负极极片的内部结构，使负极极片表面的电化学活性位点的数量在更合适的范围内，使二次电池的综合性能得到进一步提升。
在一些实施例中，1.5≤Cdl≤8.0，当负极极片的非法拉第电容值在上述范围，二次电池的综合性能能够得到更好的平衡，二次电池的整体性能更好。
在一些实施例中，负极活性材料的晶粒尺寸为XS nm，XS的取值范围为0.01≤XS≤6，具体地，XS可以为0.01、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0或其中任意两个数组成的范围。将负极活性材料的XRD图谱进行精修处理得到晶粒尺寸XS，所述XRD的测试条件为：采用步进式扫描，设置步长≤0.02°，停留时间≥2s，扫描范围10°~90°。
电子的传导特性影响二次电池的倍率性能，晶粒尺寸XS可以影响二次电池的高电压、高温下的循环、大电流下的容量发挥；研究发现当负极活性材料的电荷转移活化能和离子扩散活化能增加，在一定程度上会抑制负极极片与电解液界面反应的发生，从而影响负极活性材料性能。控制负极活性材料的晶粒尺寸XS可以影响负极极片与电解液的实际接触面积，缩短离子-电子传输距离，增加表面反应活性位点数量，提高非法拉第反应强度，具有更小的电荷转移电阻，从而使得二次电池的倍率性能得到较大提高。晶粒尺寸可通过负极活性材料的粒径、石墨化温度、石墨化时间、掺杂改性等手段进行调控。因此控制负极极片的非负极活性材料的晶粒尺寸值XS与负极极片的非法拉第电容值Cdl的关系为：0.1≤
Figure 111155DEST_PATH_IMAGE005
≤3，且0.01≤XS≤6时，负极活性材料的晶粒尺寸和负极极片上的反应活性位点数量均在较优范围，能够使负极极片与电解液之间接触状态更优，使二次电池内的电化学反应处于更优状态，进一步提高二次电池的综合性能。减少二次电池因为使用过程中温度升高造成的负极活性材料表面孔径尺寸增大，比表面积减少，电解液与负极活性材料的接触面积减少，表面反应位点数量降低，使得负极极片表面非法拉第反应强度下降，使扩散容量和表面反应下降，从而使电极材料整体电化学性能的降低的情况。
在一些实施例中，负极活性材料的晶粒尺寸为XS nm，XS的取值范围为0.1≤XS≤5.5。当负极活性材料的晶粒尺寸满足上述范围，负极活性材料在高电压和高温下的循环、大电流下的容量发挥均处于较优状态，电解液与负极活性材料颗粒的实际接触面积在更合理的范围，使二次电池的综合性能更优。
在一些实施例中，负极活性材料的晶粒尺寸为XS nm，XS的取值范围为0.2≤XS≤5。当负极活性材料的晶粒尺寸满足上述范围，能进一步提高二次电池的综合性能。
在一些实施例中，负极活性材料的晶粒尺寸为XS nm，XS的取值范围为0.4≤XS≤4.5。
在一些实施例中，负极活性材料的晶粒尺寸为XS nm，XS的取值范围为0.4≤XS≤4.2。
在一些实施例中，负极活性材料的晶粒尺寸为XS nm，XS的取值范围为0.52≤XS≤3.9。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容α cm3/g与负极极片的非法拉第电容CdlnF的关系为：0.5≤Cdl+10×α≤8，具体地，Cdl+10×α的取值可以为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0或其中任意两个数组成的范围。孔容αcm3/g是指单位质量多孔固体所具有的细孔总容积。当Cdl+10×α在上述范围时，负极活性材料的孔道结构丰富，提高了负极极片与电解液的接触面积，而且能够进一步缩短锂离子的传输路径，实现电解液快速浸润，使得锂离子能够快速地嵌入和脱出负极材料表面，加快反应动力学；减小负极表面极化，使电流分布更均匀，在大倍率快速充电时有更多的负极活性材料同时参与接受Li+，有效避免负极表面析锂。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容α cm3/g与负极极片的非法拉第电容CdlnF的关系为：0.8≤Cdl+10×α≤6.8。当Cdl+10×α在上述范围时，负极极片在电化学过程中可以提供充足的电化学反应活性位点，加快负极的非法拉第反应过程，有利于电子和离子在固相和液相之间的传递，提升电化学反应动力学，进一步提升材料的倍率性能。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容α cm3/g与负极极片的非法拉第电容CdlnF的关系为：1.1≤Cdl+10×α≤6.2。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容α cm3/g与负极极片的非法拉第电容CdlnF的关系为：1.3≤Cdl+10×α≤5.9。当Cdl+10×α在上述范围时，能够使负极活性材料的孔结构进一步优化，能使负极极片的非法拉第反应加强，使二次电池的综合性能得到进一步提升。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容为αcm3/g，α的取值范围为0.001≤α≤0.5，具体地，α可以为0.001、0.005、0.01、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5或其中任意两个数组成的范围。当负极活性材料的孔容在上述范围，负极活性材料颗粒孔道结构丰富，不仅提高了负极极片与电解液的接触面积，而且能够缩短锂离子的传输路径，实现电解液快速浸润，为固液界面提供通畅的电荷传输通道，降低扩散能垒，使得锂离子能够快速地嵌入和脱出负极活性材料表面，加快反应动力学。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容为αcm3/g，α的取值范围为0.005≤α≤0.45。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容为αcm3/g，α的取值范围为0.008≤α≤0.42。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容为αcm3/g，α的取值范围为0.01≤α≤0.38。当负极活性材料的孔容在上述范围，能够进一步优化负极活性材料颗粒孔道结构，能够使二次电池的综合性能更优。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容为αcm3/g，α的取值范围为0.05≤α≤0.38。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容为αcm3/g，α的取值范围为0.08≤α≤0.38。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容为αcm3/g，α的取值范围为0.1≤α≤0.38。
在一些实施例中，负极活性材料的孔容为αcm3/g，α的取值范围为0.12≤α≤0.38。当负极活性材料的孔容α在上述范围时，负极极片表面的活性位点多，有利于锂离子在负极活性材料表面进行电荷交换，提升锂离子电池的倍率性能；同时，有利于锂离子向负极活性材料内部扩散，提高锂离子的固相传导能力，降低二次电池的阻抗，延长二次电池的使用寿命。
在一些实施例中，负极活性材料在20KN下的粉体电阻率为R Ω·cm，在一些实施例中，R与Cdl的关系为：0.01≤10R/Cdl≤5。具体地，10R/Cdl的取值可以为0.01、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0或其中任意两个数组成的范围。当负极极片满足上述关系时，负极活性材料的电子导电率较高，电解液与负极活性材料的界面电阻低，二次电池的极化小，能够改善二次电池的循环性能和倍率性能。
在一些实施例中，负极活性材料在20KN下的粉体电阻率为R Ω·cm，在一些实施例中，R与Cdl的关系为：0.12≤10R/Cdl≤4.3。
在一些实施例中，负极活性材料在20KN下的粉体电阻率为R Ω·cm，在一些实施例中，R与Cdl的关系为：0.18≤10R/Cdl≤3.9。
在一些实施例中，负极活性材料在20KN下的粉体电阻率为R Ω·cm，0.002≤R≤2，具体地，R的取值可以为0.002、0.005、0.01、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.5、2.0或其中任意两个数组成的范围。当负极活性材料在20KN下的粉体电阻率满足上述范围，负极极片能够具有更优的导电性能，在一定程度上影响负极极片的性能，使二次电池的综合性能更优。
在一些实施例中，负极活性材料在20KN下的粉体电阻率为R Ω·cm，0.008≤R≤1.8。
在一些实施例中，负极活性材料在20KN下的粉体电阻率为R Ω·cm，0.011≤R≤1.4。
在一些实施例中，负极活性材料在20KN下的粉体电阻率为R Ω·cm，0.021≤R≤1.4。
负极活性材料的粉体电阻率R可通过GB/T 39978-2021中的四探针法测量。
在一些实施例中，负极活性材料的颗粒分散度为A，在一些实施例中，0.5≤A≤2.5，具体地，A的取值可以为0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、1.8、2.0、2.3、2.5或其中任意两个数组成的范围。
在一些实施例中，负极活性材料的颗粒分散度为A，在一些实施例中，0.7≤A≤2。
在一些实施例中，负极活性材料的颗粒分散度为A，在一些实施例中，0.7≤A≤1.9。颗粒分散度数值上等于（D99-D10）/D50，其中，D99表示活性材料颗粒累计粒度体积分布百分数达到99％时所对应的粒径，D10表示活性材料颗粒累计粒度体积分布百分数达到10％时所对应的粒径，D50表示活性材料颗粒累计粒度体积分布百分数达到50％时所对应的粒径。颗粒分散度用于表征各种粒径成分含量的集散程度，颗粒分散度越小表明粒度分布越集中，搅拌过程中粉料分散效果好，浆料不易沉降，得到的浆料均匀性和稳定性均较好，有效调控极片涂布重量的均一程度，增强极片稳定性，进而达到调控非法拉第反应过程的目的，提升锂离子在正极极片与负极极片之间的传输效率，使得二次电池的倍率性能得到提升。颗粒分散度过大表明粒度分布过宽，小颗粒负极活性材料容易嵌入大颗粒负极活性材料之间，导致负极活性材料颗粒之间太过致密，影响锂离子嵌入和脱出，负极极片的循环性能和动力学性能反而下降，另一方面，浆料的制备也越困难。
当负极极片上的负极活性材料的颗粒分散度A满足上述范围时，负极极片的稳定性得到增强，二次电池的倍率性能得到提升。
负极活性材料的颗粒分散度A可采用激光粒度仪测试出负极活性材料的D99、D10、D50，之后计算得到。具体地，从负极片中获得负极活性材料的方法可以为：将二次电池以0.04C恒流放电至电压下限，拆解得到负极极片，用DMC(碳酸二甲酯)溶液浸泡清洗该负极片，然后用去离子水水洗多次后倒掉上层液体，下层溶液静置烘干，最后在氩气氛围下800℃热处理2h，得到上述测试样品。
负极活性材料层的厚度为C μm，在一些实施例中，C的取值范围为：99≤C≤160，具体地，C的取值可以为99、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160或其中任意两个数组成的范围。若负极活性材料层的厚度在上述范围锂离子及电子迁移路径的迂曲度及长度小，锂离子及电子在负极极片中的扩散能力强，可以进一步改善二次电池的倍率性能；同时负极活性材料层的厚度还可能影响负极活性材料层与负极集流体之间的粘结力，从而影响负极极片性能的发挥。
在一些实施例中，负极活性材料层的厚度为C μm， C的取值范围为：116≤C≤155。
在一些实施例中，负极活性材料层的厚度为C μm， C的取值范围为：116≤C≤149。当负极活性材料层的厚度C满足上述范围时，可增强锂离子在负极活性材料层中的扩散能力，使得二次电池具备较高的倍率性能和能量密度。
在一些实施例中，负极活性材料层设置于负极集流体的一个表面。
在一些实施例中，负极活性材料层设置于负极集流体的两个表面。
当负极极片同时存在单面负极活性材料层区域和双面负极活性材料层区域时，负极极片的厚度为双面负极活性材料层区域的厚度。负极活性材料层的厚度可以用万分尺测量。
在一些实施例中，负极活性材料表面设置有第一包覆层，第一包覆层的厚度为H1nm，在一些实施例中，H1与Cdl的关系为10≤Cdl
Figure 778897DEST_PATH_IMAGE006
H1≤250，具体地，Cdl/>
Figure 41251DEST_PATH_IMAGE007
H1的取值可以为10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250或其中任意两个数组成的范围。
在一些实施例中，负极活性材料表面设置有第一包覆层，第一包覆层的厚度为H1nm，在一些实施例中，H1与Cdl的关系为20≤Cdl
Figure 237877DEST_PATH_IMAGE008
H1≤230。
在一些实施例中，负极活性材料表面设置有第一包覆层，第一包覆层的厚度为H1nm，在一些实施例中，H1与Cdl的关系为31≤Cdl
Figure 336414DEST_PATH_IMAGE008
H1≤210。
在一些实施例中，第一包覆层的厚度为H1 nm，5≤H1≤200，具体地，H1的取值可以为5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200或其中任意两个数组成的范围。
在一些实施例中，第一包覆层的厚度为H1 nm，11≤H1≤180。
在一些实施例中，第一包覆层的厚度为H1 nm，21≤H1≤165。
在一些实施例中，第一包覆层为碳包覆层，碳包覆层可以由有机树脂、沥青、柠檬酸，葡萄糖和硬碳中的任意一种通过热处理工艺例如烧结形成。
二次电池的制作涉及热处理工艺，热处理过程中负极活性物料会受到不同程度的离心挤压力，在各方向外力的作用下，导致负极活性材料出现内部缺陷，例如内部较为疏松易塌陷，采用第一包覆层对负极活性材料的颗粒进行均匀包覆，获得的负极活性材料具有较强的结构稳定性，第一包覆层形成的外部包覆结构能够消除内部缺陷，改善锂离子在其中的扩散性能，减少材料膨胀，有利于提高二次电池的倍率性能及循环等电化学性能。而且，碳包覆层能够提供更多的活性位点，降低锂离子在负极活性材料表面的传递阻力和传输通道，有利于锂离子的嵌入和脱出，降低负极活性材料的阻抗，改善吸液性能，从而提高倍率性能。
在一些实施例中，参照图1，负极极片的非法拉第电容Cdl值的测试方法包括如下步骤：
S1、非法拉第电位区间确认：将负极极片组装成半电池（简称扣电）进行循环伏安法（CV）测试，其中电压范围为0.005V~3.0V，扫速为0.1 mV/s ~1mV/s，非法拉第电位区间是曲线的平直段，即2V~3V区间；
S2、非法拉第区间阴极扫描：从步骤S1所确认的电位区间2V~3V中选取一段电位区间进行线性扫描伏安法（LSV）测试，扫描方向从高电位到低电位，采集电压-电流曲线，其中选取的电位区间为2.6V ~2.7V，扫速为0.05 mV/s ~5mV/s；
进一步地，在0.1mv/s的扫速下选取电位区间2.6V~2.7V的中值U V，U=2.65，获得对应的电流值；在0.05 mV/s ~5mV/s的扫速范围内，分别选取不同扫速下中值U对应的电流值，得到扫速-电流散点图；
S3、非法拉第电容值计算：根据步骤S2采集的扫速-电流散点图，拟合得到线性函数，该线性函数的斜率K即为该负极极片阴极扫描方向的非法拉第电容Cdl值。
扣电的组装方法为：将得到的负极极片烘干裁成小圆片称量后转移至真空烘箱中，在100℃下干燥8小时，再转移至充满氩气的手套箱中进行半电池组装。组装方式为本领域常规的组装方式。使用循环伏安曲线确认非法拉第电位区间，然后在电位区间内，利用线性伏安扫描曲线测定不同扫速下的电流值，最后拟合得出非法拉第电容Cdl值。
在一些实施例中，负极集流体包括，但不限于，金属箔、金属圆柱、金属带卷、金属板、金属薄膜、金属板网、冲压金属、发泡金属等。在一些实施例中，负极集流体为金属箔。在一些实施例中，负极集流体为铝箔或铜箔。如本文所使用，术语“铜箔”包含铜合金箔。
在一些实施例中，负极集流体为复合集流体，复合集流体包含导电性树脂。
在一些实施例中，负极集流体为在聚丙烯膜上蒸镀铜而得的膜。
在一些实施例中，负极活性材料层包括负极活性材料、导电剂、粘结剂和分散剂。
在一些实施例中，负极活性材料包含天然石墨、人造石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球中的至少一者。
在一些实施例中，负极活性材料的制备方法包括如下步骤：
将原材料进行粉碎、预混等预处理，粉碎后的粒径为8μm ~10μm；将粉碎后的产物在保护性气氛下进行高温石墨化处理，温度为2800℃~3000℃，在3000℃下保温30h~60h，保护性气氛为惰性气体；之后对产物进行打磨整形，时间为4h~12h，使产物颗粒的表面光滑平整，得到粒径D50为10μm~20μm、晶粒尺寸XS nm为0.01nm~6nm的负极活性材料。
在一些实施例中，导电剂包括炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管或石墨烯中的一种或多种。
粘结剂可提高负极活性材料之间的粘结。粘结剂的种类没有特别限制，只要是对于电解液或电极制造时使用的溶剂稳定的材料即可。
在一些实施例中，粘结剂包括羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶。
在一些实施例中，粘结剂包括羧甲基纤维素钠、氧化淀粉和丁苯橡胶。
正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体的至少一个表面的正极活性材料层，正极活性材料层包含正极活性材料。
正极极片为单面极片或双面极片，当正极极片为单面极片时，正极活性材料层设置于正极集流体的一个表面，当正极极片为双面极片时，正极活性材料层设置于正极集流体的两个表面。正极极片上也可同时存在单面正极活性材料层区域和双面正极活性材料层区域。
当正极极片同时存在单面正极活性材料层区域和双面正极活性材料层区域时，正极极片的厚度为双面正极活性材料层区域的厚度。
在一些实施例中，正极活性材料的颗粒分散度为B，1.0≤B≤5.0，具体地，B的取值可以为1.0、1.2、1.5、1.8、2.0、2.3、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5、4.8、5.0或其中任意两个数组成的范围。
在一些实施例中，正极活性材料的颗粒分散度为B，1.3≤B≤4.5。
在一些实施例中，正极活性材料的颗粒分散度为B，1.9≤B≤3.9。
在一些实施例中，正极活性材料的颗粒分散度为B，2.1≤B≤3.9。
颗粒分散度数值上等于（D99-D10）/D50，其中，D99表示活性材料颗粒累计粒度体积分布百分数达到99％时所对应的粒径，D10表示活性材料颗粒累计粒度体积分布百分数达到10％时所对应的粒径，D50表示活性材料颗粒累计粒度体积分布百分数达到50％时所对应的粒径。颗粒分散度用于表征各种粒径成分含量的集散程度，颗粒分散度越小表明粒度分布越集中，搅拌过程中粉料分散效果好，浆料不易沉降，得到的浆料均匀性和稳定性均较好，有效调控正极极片涂布重量的均一程度，增强正极极片稳定性，进而达到调控非法拉第反应过程的目的，提升锂离子在正极极片与负极极片之间的传输效率，使得二次电池的倍率性能得到提升。颗粒分散度过大表明粒度分布过宽，小颗粒正极活性材料容易嵌入大颗粒正极活性材料之间，导致正极活性材料颗粒之间太过致密，影响锂离子嵌入和脱出，正极极片的循环性能和动力学性能反而下降，另一方面，浆料的制备也越困难。
当正极极片上的正极活性材料的颗粒分散度B满足上述范围时，正极极片的稳定性得到增强，二次电池的倍率性能得到提升。
在一些实施例中，负极活性材料的颗粒分散度A与正极活性材料的颗粒分散度B的关系为0.1≤A/B≤2.5，具体地，A/B的比值可以为0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、0.8、1.0、1.2、1.5、1.8、2.0、2.3、2.5或其中任意两个数组成的范围。当负极活性材料的颗粒分散度A与正极活性材料的颗粒分散度B满足上述范围时，可得到高振实密度的负极极片和正极极片，并使正极极片和负极极片均具有较高的电子和锂离子传输性能，且正极极片和负极极片上的电子和锂离子传输效率更加匹配，实现二次电池在高倍率性能下具有较高的充电和放电性能，且同时具有较高的能量密度。
在一些实施例中，负极活性材料的颗粒分散度A与正极活性材料的颗粒分散度B的关系为0.3≤A/B≤2.2。
在一些实施例中，负极活性材料的颗粒分散度A与正极活性材料的颗粒分散度B的关系为0.5≤A/B≤1.9。
正极极片上的正极活性材料的颗粒分散度B可以通过直接用激光粒度仪测量正极活性材料的颗粒的粒径计算得到；也可以将二次电池以0.04C恒流放电至电压下限，拆解得到正极极片，用DMC(碳酸二甲酯)溶液浸泡清洗，将正极极片在马弗炉中400℃烧5h，粉末脱落，用去离子水清洗2-3遍，每次清洗后静置倒掉上清液，将下层溶液静置烘干，即可得到测试样品。
在一些实施例中，正极活性材料层的厚度为D μm，D的取值范围为：80≤D≤130，具体地，D的取值可以为80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130或其中任意两个数组成的范围。当正极集流体的两个表面均设置正极活性材料层时，D μm为两层正极活性材料层的总厚度。
若正极活性材料层的厚度在上述范围，锂离子及电子迁移路径的迂曲度及长度在合适的范围内，锂离子及电子在正极极片中具有较好的扩散能力，使二次电池具有较好的倍率性能，同时能够保证二次电池的比容量及能量密度在合适的范围；且可以使正极活性材料层与正极集流体之间的粘结力在合适的范围，从而使正极极片性能得到很好的发挥。
在一些实施例中，正极活性材料层的厚度为D μm，D的取值范围为：91≤D≤125。当正极活性材料层的厚度D满足上述范围时，可增强锂离子在正极活性材料层中的扩散能力，使得二次电池具备较高的倍率性能和能量密度。
在一些实施例中，正极活性材料层的厚度为D μm，D的取值范围为：101≤D≤125。
在一些实施例中，负极活性材料层的厚度C μm与正极活性材料层的厚度D μm的关系为：0.1≤1-(D/C)≤0.5，具体地，1-(D/C)的取值可以为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5或其中任意两个数组成的范围。负极活性材料层的厚度C与正极活性材料层的厚度D满足如上范围时，电解液能够在正极极片与负极极片中充分扩散，降低极片的欧姆阻抗，避免负极极片析锂，提升二次电池动力学性能的同时保证高能量密度。
在一些实施例中，负极活性材料层的厚度C μm与正极活性材料层的厚度D μm的关系为：0.13≤1-(D/C)≤0.45。
在一些实施例中，负极活性材料层的厚度C μm与正极活性材料层的厚度D μm的关系为：0.17≤1-(D/C)≤0.40。
正极活性材料表面设置有第二包覆层，第二包覆层的厚度为H2 nm，在一些实施例中，5≤H2≤60，具体地，H2的取值可以为5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60或其中任意两个数组成的范围。
在一些实施例中，第二包覆层具有包覆元素，所述包覆元素包含F、Al、Mg、Ti、Zr中的至少一种。
在一些实施例中，第二包覆层选自有机聚合物、无机金属氟化物、氧化物、锂化物中的任意一种。
通过对正极活性材料进行包覆修饰，可抑制正极活性材料与电解液之间的副反应发生，防止电解质的化学侵蚀，减轻过渡金属溶出，提高正极活性材料层结构的稳定性，提升正极活性材料层的电导率，进而提升二次电池的循环稳定性和倍率性能。
正极活性材料层可以是一层或多层。多层正极活性材料中的每层可以包含相同或不同的正极活性材料。正极活性材料为任何能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子等金属离子的物质。
在一些实施例中，正极活性材料包含三元材料，三元材料可以包含锂镍钴锰氧化物和/或锂镍钴铝氧化物。
在一些实施例中，正极活性材料包含锂镍钴锰氧化物，以镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1计，镍元素的含量大于或等于0.5。
在一些实施例中，正极活性材料包含锂镍钴锰氧化物，以镍元素、钴元素和锰元素的摩尔比为1计，镍元素的含量小于或等于0.85。
在一些实施例中，正极活性材料包含掺杂元素和/或包覆元素。
另外，正极活性材料层还包括正极导电剂和正极粘结剂。
正极导电剂的种类没有限制，可以使用任何已知的导电剂。正极导电剂的实例可包括，但不限于天然石墨、人造石墨、乙炔黑、针状焦等碳材料；碳纳米管；石墨烯等。上述正极导电剂可单独使用或任意组合使用。
用于形成正极浆料的溶剂的种类没有限制，只要是能够溶解或分散正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂的溶剂即可。用于形成正极浆料的溶剂的实例可包括水系溶剂和有机系溶剂中的任一种。正极集流体的种类没有特别限制，其可为任何已知适于用作正极集流体的材质。正极集流体的实例可包括，但不限于，铝、不锈钢、镍镀层、钛、钽等金属材料；碳布、碳纸等碳材料；聚合物与金属层形成的复合材料。在一些实施例中，正极集流体为金属材料。在一些实施例中，正极集流体为铝。
正极集流体的形式没有特别限制。在一些实施例中，正极集流体为金属箔。金属箔的厚度没有特别限制。在一些实施例中，金属箔的厚度为大于1μm、大于3μm或大于5μm。在一些实施例中，金属箔的厚度为小于1mm、小于50μm或小于20μm。在一些实施例中，金属箔的厚度在上述任意两个数值所组成的范围内。
电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂。
在一些实施例中，锂盐包括六氟磷酸锂、有机硼酸锂、高氯酸锂、磺酰亚胺类锂盐中的至少一种。锂盐的含量没有特别限制，只要不损害本申请的效果即可。
在一些实施例中，有机溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸酯。
具体地，所述有机溶剂为EC（碳酸乙烯酯）、DEC（碳酸二乙酯）、DMC（碳酸二甲酯）、PC（碳酸丙烯酯）、EMC（碳酸甲乙酯）之中一个或者多个混合溶剂。
在一些实施例中，添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、二氟磷酸锂、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、二氟草酸硼酸锂、三丙炔基磷酸酯、三烯丙基磷酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯中的至少一者。
为了防止短路，在正极与负极之间通常设置有隔膜。这种情况下，本申请的电解液通常渗入该隔膜而使用。
本申请实施例还提供一种电池包，包括上述的二次电池。作为典型应用，所述电池包可以但不限用于电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、储能设备、轮船、航天器等。
下面结合具体实施例对本申请提供的二次电池的制备方法做出如下说明：
实施例1
制备正极极片：
将三元正极活性材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)加入到氯化铝溶液中，并加入氨水保持溶液pH稳定，水解8h后将溶液过滤，用去离子水和酒精反复清洗，烘干后在卧式釜中600℃下热处理5h，得到经三氧化二铝包覆后的正极活性材料，其厚度H2为30nm。将包覆后的三元正极活性材料NCM811在85℃下烘烤8h，与导电炭黑Super P、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按96:2:2的重量比充分搅拌混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)高速分散4h，进行刮料、翻底，再次加入NMP调节浆料粘度和消泡处理，最终使浆料粘度在2500~5000mPa.s范围内。将制得的正极浆料均匀地涂覆在正极集流体铝箔的两个表面上，然后在120℃下烘干，经过辊压、裁片后得到正极极片，使正极活性材料层的厚度Dμm控制在90μm。
制备负极极片：
负极活性材料的制备步骤，包括：石油焦在辊压磨中进行粉碎、预混等预处理过程，粉碎后的粒径为9μm；将粉碎后的产物在保护性气氛下进行高温石墨化处理，温度为2900℃，在3000℃下保温48h，保护性气氛为氩气；然后在连续型整形系统中对产物进行打磨整形，时间为8h，使产物颗粒的表面光滑平整，得到粒径D50为13μm、晶粒尺寸XS为0.5nm的负极活性材料人造石墨。
将负极活性材料人造石墨与第一包覆层沥青加入热反应器中搅拌混合6h，在惰性气体保护下1200℃热处理2h，得到带有第一包覆层的负极活性材料，第一包覆层的厚度H1为77nm。将负极活性材料、导电炭黑Super P、粘结剂羧甲基纤维素钠、氧化淀粉、丁苯橡胶按96.5:1.2:1.1:0.2:1.0的重量比制备负极浆料，首先，将石墨、炭黑、80%羧甲基纤维素钠低速搅拌混合均匀，之后再加入剩余20%羧甲基纤维素钠、50%氧化淀粉和去离子水，高速搅拌分散2h，再加入50%氧化淀粉和丁苯橡胶，低速搅拌，之后控制浆料粘度在2500mPa.s~4000mPa.s范围内，过200目的筛网，制备得到负极浆料。将制备好的负极浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔的一侧或两侧，然后在90℃~110℃分五段进行烘干，经过辊压、裁片后得到负极极片，使负极活性材料层的厚度C μm控制在110μm。
制备电解液：
将碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（EDC）按照体积比1:1:1混合，然后加入1mol/L的LiPF6混合均匀，配制成电解液。
制备二次电池：
采用上述步骤制备出的负极极片、正极极片经过干燥后，与隔膜一起采用卷绕机制备出卷绕电芯，将正极铝极耳与负极铜镀镍极耳焊接在电芯上，并将焊接完成的电芯放入已冲坑好的铝塑膜内进行封装，所述隔膜采用PP膜；经过注液、化成定容制得二次电池。
非法拉第电容cdl值测试：
步骤1，将实施例1制备的二次电池分别在手套箱内进行拆解，得到负极overhang区域极片，用DMC(碳酸二甲酯)溶液浸泡，裁切后与金属锂片组装成扣式半电池；或者取未组装成电池的负极极片裁切后与金属锂片组装成扣式半电池；
步骤2，将扣式半电池在电压范围0.005V~3.0V进行CV测试，扫速为0.1mV/s，确认非法拉第电位区间为2.5V~2.6V；
步骤3，然后从2.6V到2.5V进行LSV测试，扫描速率分别为0.1mV/s，0.2mV/s，0.5mV/s，1mV/s，2mV/s，选取电位区间中值2.55V，获得对应的电流值1.96E-05A、1.83E-05A、1.71E-05A、1.58E-05A、1.36E-05A；
步骤4，根据步骤3获得的扫描速率和电流值绘制如图1所示的扫速-电流散点图，拟合得到一条线性函数，该线性函数的斜率-2.86E-06即为该负极极片阴极扫描方向的非法拉第电容Cdl值2.86nF。
根据不同扫速下线性伏安扫描法（LSV）在非法拉第反应区间内的曲线，即电流随扫描速率的变化呈线性变化，可用于评估其非法拉第电容值（Cdl），对表征活性位点的数量起着重要的作用。在一定范围内，Cdl增大，电化学活性点数量增多，有利于负极活性材料与电解液的接触，加快离子-电子的传导速率，电荷传输阻力低，能够有效的提升二次电池的倍率性能。
其中，负极极片overhang区域是指负极极片长度和宽度方向超出正极极片的部分。
实施例2~实施例16
采用如实施例1所述的方法制备二次电池，通过控制石油焦粉碎后的粒径、石墨化处理温度、升温温度、保温时间及打磨整形时间，使负极极片和负极活性材料的特征如图2~图5所示。
实施例16~实施例30
采用如实施例1所述的方法制备二次电池，通过控制石油焦粉碎后的粒径、石墨化处理温度、升温温度、保温时间及打磨整形时间，同时控制正极极片和负极极片参数如图2~图5所示的值。
对比例1~4
采用如实施例1所述的方法制备二次电池，不同之处如图2~图5所示。
所制得的二次电池的性能测试过程如下：
测试负极活性材料的晶粒尺寸XS nm：
对实施例和对比例所制备的负极活性材料进行使用CuKα射线的X射线衍射测定，分析衍射角2θ显示在25°~27°范围的归属于负极活性材料的(002)峰，通过谢乐公式计算负极活性材料的晶粒尺寸，测试结果参见图2~图3。
测试负极活性材料的孔容α cm3/g：
使用扫描电子显微镜(SEM)观察实施例和对比例所制备的负极活性材料的形状，使用孔隙率测定分析仪(贝尔日本公司(Bell Japan Inc)，Belsorp-II mini)根据氮气吸附流动法通过BET 6点法分别测量实施例和对比例所制备的负极活性材料的孔容，测试结果参见图2~图3。
测试负极活性材料的粉体电阻率R Ω·cm：
将实施例和对比例所制备的负极活性材料粉末干燥，分别称取适量粉末，然后使用粉末电阻率测试仪，设备型号苏州晶格ST2722或者三思纵横UTM7305。将干燥粉末样品放于电阻率测试仪的模具/样品仓中，样品仓深度20mm，截面积1cm2，然后从小到大缓慢施加压力，手动采集数据，记录不同压力点下对应的粉末电阻率测试结果，测试结果参见图2~图3。
二次电池的循环性能测试：
将二次电池在25℃下进行充放电。具体地，1C恒流充电，静置10min，1C恒流放电，记录下第一次的放电容量，将电池进行1C/1C充放电循环1000次，记录第1000次的二次电池放电容量，将第1000次的电池放电容量除以第一次的电池放电容量，得到充放电循环1000次后的二次电池的容量保持率，测试结果参见图4~图5。
二次电池的倍率性能测试：
将二次电池在25℃下进行大倍率充电。具体地，1C恒流放电，静置10min，4C恒流充电，记录下第一次的放电容量，将该充电容量除以锂离子电池在25℃下1C/1C充放电的第一次放电容量，得到二次电池的4C倍率性能，测试结果参见图图4~图5。
为了便于理解本发明，本发明列举实施例1~实施例30以及对比例1~对比例4中的相关数据如图2~图5所示。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
由于二次电池的负极极片的非法拉第电容Cdl值影响电化学活性点数量，从而影响负极活性材料与电解液的接触，且负极极片的非法拉第电容Cdl值影响离子和电子的传导速率，电荷传输阻力，能够有效的二次电池的影响倍率性能；负极活性材料的晶粒尺寸XS影响其在高电压、高温下的循环性能，大电流下的容量发挥，这主要是因为负极活性材料的晶粒尺寸影响了电极与电解液的实际接触面积，影响离子-电子传输距离和表面反应活性位点数量，从而进一步影响负极极片的非法拉第反应强度，及电荷转移电阻，从而影响二次电池的倍率性能。
因此，由图2~图5可知，对比实施例1~实施16与对比例1所提供的二次电池，当负极极片的非法拉第电容值为0.05nF~10 nF，且处于本申请限定的0.1≤
Figure 339005DEST_PATH_IMAGE009
≤3的范围时，能够有效的改善二次电池的循环性能和倍率性能。
参照对比例1，其所提供的二次电池的非法拉第电容Cdl值与晶粒尺寸XS相差过大，
Figure 65653DEST_PATH_IMAGE010
为3.15，超出本申请所限定的0.1≤/>
Figure 88972DEST_PATH_IMAGE011
≤3的范围，导致对比例1所对应的二次电池在25℃的循环性能仅为70%、4C倍率性能仅为78%。参照对比例2，其所提供的二次电池的非法拉第电容Cdl值与晶粒尺寸XS的差值为负，导致对比例2所对应的二次电池在25℃的循环性能仅为73%、4C倍率性能仅为75%。参照对比例3，其所提供的二次电池的非法拉第电容Cdl值为12nF，超出本申请限定的Cdl值为0.05nF~10nF的上限值，导致对比例3所对应的二次电池在25℃的循环性能仅为75%、4C倍率性能仅为70%。
对比实施例11与实施例16可知，当负极极片的的非法拉第电容值为0.05nF~10nF，0.1≤
Figure 173341DEST_PATH_IMAGE012
≤3，且孔容α cm3/g为0.001cm3/g~0.5cm3/g时，负极活性材料表面的活性位点较多，有利于锂离子在负极活性材料表面进行电荷交换，提升二次电池的倍率性能；同时，有利于锂离子向负极活性材料内部扩散，提高锂离子的固相传导能力，降低二次电池阻抗，延长二次电池的使用寿命。
参照实施例5和实施例10，其中，实施例5所制备的二次电池中Cdl+10×α的值为9.5，超出了本申请提供的0.5≤Cdl+10×α≤8的上限值，使实施例5所制备的二次电池在25℃的循环性能为87%、4C倍率性能为85%。实施例10，其所制备的二次电池中Cdl+10×α的值为5.9，在本申请提供的0.5≤Cdl+10×α≤8的范围，实施例10所制备的二次电池在25℃的循环性能为90%、4C倍率性能为89%。
由此，参照图4~图5，实施例21~实施例23，实施例21所制备的二次电池中B/A=2.5，达到上限值，表明二次电池中正极活性材料的颗粒分散度与负极活性材料的颗粒分散度相差较大，粒度分布较宽，活性物质小颗粒容易嵌入大颗粒之间，可能导致活性物质颗粒之间太过致密，影响锂离子嵌入和脱出，影响二次电池的循环性能和动力学性能，导致实施例22和23所制备的二次电池在25℃的循环性能和4C倍率性能优于实施例21。
此外，当负极活性材料层的厚度C与正极活性材料层的厚度D在0.1≤1-(D/C)≤0.5范围内时，电解液能够在正负极极片中充分扩散，降低极片的欧姆阻抗，避免负极析锂，提升动力学性能的同时保证高能量密度。
参照图4~图5，实施例24所制备的二次电池中负极活性材料层的厚度C为160μm，为本申请所限定范围C的范围的上限值，正极活性材料层的厚度D为80μm，为本申请所限定范围D的范围的下限值，使得1-(D/C)=0.5，负极活性材料层的厚度C相对较厚，增加锂离子及电子迁移路径的迂曲度及长度，降低锂离子及电子在负极极片中的扩散能力，使负极极片的倍率性能下降；当活性材料通过粘结剂粘结在集流体至少一个表面上时，过大的活性物质层的厚度还可能降低活性物质层与集流体之间的粘结力，从而影响极片性能的发挥，导致实施例24所制备的二次电池在25℃的循环性能为84%、4C倍率性能为84%。
参照实施例15和实施例1，实施例15中未在正极活性材料表面包覆第二包覆层，即H2为0，而且实施例15所制备的二次电池中B/A=1.5，使实施例15所制备的二次电池在25℃的循环性能为82%、4C倍率性能下为85%。对比实施例1和实施例30，实施例30中未在负极活性材料表面包覆第一包覆层，即H1为0，使实施例30所制备的二次电池在25℃的循环性能为80%、4C倍率性能为80%，说明在负极活性材料上设置有包覆层能一定程度上提升二次电池的循环性能和倍率性能。
以上对本申请实施例所提供的一种二次电池及电池包进行了详细介绍，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 (11)

1.一种二次电池，包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体及设置于所述负极集流体的至少一个表面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，所述负极活性材料包含碳材料，其特征在于，
所述负极活性材料的晶粒尺寸为XS nm；
所述负极极片的非法拉第电容为Cdl nF，0.05≤Cdl≤10；
其中，0.1≤
Figure QLYQS_1
≤3；
0.01≤XS≤6。
2. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料的孔容为α cm3/g，0.5≤Cdl+10×α≤8。
3. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料的孔容为α cm3/g，0.001≤α≤0.5。
4. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料在20KN下的粉体电阻率为R Ω·cm， 0.01≤10R/Cdl≤5。
5. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料在20KN下的粉体电阻率为R Ω·cm，0.002≤R≤2。
6.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还包括正极极片，所述正极极片包括正极集流体及设置于所述正极集流体的至少一个表面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。
7.如权利要求6所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料的颗粒分散度为A，所述正极活性材料的颗粒分散度为B，所述A和所述B满足如下特征中的至少一者：
（a）0.5≤A≤2.5；
（b）1.0≤B≤5.0；
（c）0.5≤B/A≤2.5。
8. 如权利要求6所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料层的厚度为C μm，所述正极活性材料层的厚度为D μm ，所述C和所述D满足如下特征中的至少一者：
（i）99≤C≤160；
（ii）80≤D≤130；
（iii）0.1≤1-
Figure QLYQS_2
≤0.5。
9. 如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性材料表面包覆有第一包覆层，所述第一包覆层的厚度为H1 nm，5≤H1≤200，10≤Cdl×H1≤250。
10. 如权利要求6所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料表面包覆有第二包覆层，所述第二包覆层的厚度为H2 nm，5≤H2≤60。
11.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求1~10任一项所述的二次电池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115763703B (zh) * 2023-01-09 2023-06-06 欣旺达电动汽车电池有限公司 二次电池及电池包

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108475587A (zh) * 2016-01-22 2018-08-31 旭化成株式会社 非水系锂型蓄电元件

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003272621A (ja) * 2002-03-15 2003-09-26 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池用負極材料及びそれから製造された負極シート
JP2008010316A (ja) * 2006-06-29 2008-01-17 Sharp Corp リチウムイオン二次電池
JP2015046221A (ja) * 2011-12-29 2015-03-12 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池
JP5729613B2 (ja) * 2012-10-09 2015-06-03 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池および該電池の製造方法
EP3192595B1 (en) * 2014-09-11 2019-04-17 Ishihara Chemical Co., Ltd. Ta-nb alloy powder and anode element for solid electrolytic capacitor
JP2018056425A (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 旭化成株式会社 非水系リチウム型蓄電素子
JP6964386B2 (ja) * 2017-08-03 2021-11-10 信越化学工業株式会社 非水電解質二次電池用負極活物質及び非水電解質二次電池、並びに非水電解質二次電池用負極材の製造方法
CN115528206B (zh) * 2022-09-26 2023-07-14 欣旺达电动汽车电池有限公司 二次电池及电化学装置
CN115763703B (zh) * 2023-01-09 2023-06-06 欣旺达电动汽车电池有限公司 二次电池及电池包

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108475587A (zh) * 2016-01-22 2018-08-31 旭化成株式会社 非水系锂型蓄电元件

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