CN116111041B - 一种正极极片、二次电池和电子装置 - Google Patents

一种正极极片、二次电池和电子装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种正极极片、二次电池和电子装置，正极极片包括正极材料层，正极材料层包括正极活性材料、磷酸钛铝锂、导电剂和粘结剂，磷酸钛铝锂的化学式为Li1.3±0.22Al0.3± 0.05Ti1.7±0.28（PO4）3±0.5。通过调控正极极片的正极材料层中包括磷酸钛铝锂且磷酸钛铝锂的化学式在本申请范围内，可以改善二次电池的低温性能。

Description

一种正极极片、二次电池和电子装置
技术领域
本申请涉及电化学技术领域，特别是涉及一种正极极片、二次电池和电子装置。
背景技术
随着二次电池的应用越来越广，电子装置如笔记本电脑等对低温性能要求越来越高，但是，二次电池在在低温条件下，直流内阻急剧增加，导致放电较为困难，甚至无法放出电；另外，低温条件下充电时，由于极化增加，导致恒流容量比下降，无法满充；并且，低温下大倍率充电易出现析锂，进一步带来电性能风险。
因此，本申请提供了一种正极极片，可以改善二次电池的低温性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种正极极片、二次电池和电子装置，可以改善二次电池的低温性能。具体技术方案如下：
本申请的第一方面提供了一种正极极片，所述正极极片包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料、磷酸钛铝锂、导电剂和粘结剂，所述磷酸钛铝锂的化学式为Li1.3±0.22Al0.3±0.05Ti1.7±0.28（PO4）3±0.5。通过调控正极极片的正极材料层中包括磷酸钛铝锂且磷酸钛铝锂的化学式在本申请范围内，可以改善二次电池的低温性能。
在本申请的一些实施方案中，以所述正极材料层的质量为基准，所述磷酸钛铝锂的质量百分含量为0.1%至20%，优选为0.4%至11%。通过调控磷酸钛铝锂的质量百分含量在本申请范围内，能够显著改善二次电池的低温性能，还能够保证二次电池的能量密度。
在本申请的一些实施方案中，以所述正极材料层的质量为基准，所述正极材料层中Ti元素的含量为0.1%至5%，所述正极材料层中Al元素的含量为0.02%至1%，所述正极材料层中P元素的含量为0.1%至5%。通过调控正极材料层中Ti元素、Al元素、P元素的含量在本申请范围内，能够显著改善二次电池的低温性能，还能够保证二次电池的能量密度。
在本申请的一些实施方案中，以所述磷酸钛铝锂的质量为基准，所述磷酸钛铝锂中Ti元素的含量为20%至23%，所述磷酸钛铝锂中Al元素的含量为1.7%至2.5%，所述磷酸钛铝锂中P元素的含量为23%至25%。通过调控磷酸钛铝锂中Ti元素、Al元素、P元素的含量在本申请范围内，能够保证磷酸钛铝锂的微观晶体结构，降低低温离子传输阻抗，保证二次电池的低温性能。
在本申请的一些实施方案中，所述磷酸钛铝锂的粒径Dv50为D1μm，所述磷酸钛铝锂的粒径Dv99为D2μm，所述正极活性材料的粒径Dv50为D3μm，所述正极活性材料的粒径Dv99为D4μm，5＜D3/D1≤100，5＜D4/D2≤125，优选为12＜D3/D1≤60，10＜D4/D2≤80。通过调控D3/D1以及D4/D2的值在本申请范围内，能够使磷酸钛铝锂在正极活性材料周围分布更加合理，锂离子传输更为快速。
在本申请的一些实施方案中，0.2≤D1≤0.6，优选为0.27≤D1≤0.33。通过调控D1的值在本申请范围内，能够使锂离子传输距离适中，对阻抗影响较小。
在本申请的一些实施方案中，所述正极活性材料的比表面积为S0m2/g，所述磷酸钛铝锂的比表面积为S1m2/g，0≤S1/S0≤0.05，优选为0.005≤S1/S0≤0.04。通过调控S1/S0的值在本申请范围内，能够使磷酸钛铝锂在正极活性材料周围分布更加合理，锂离子传输更为快速。
在本申请的一些实施方案中，所述正极极片在0%充电状态下的膜片电阻为0.5mΩ至5mΩ，所述正极极片在50%充电状态下的膜片电阻为0.2mΩ至2mΩ，所述正极极片在100%充电状态下的膜片电阻为0.05mΩ至0.5mΩ。
在本申请的一些实施方案中，以所述正极材料层的质量为基准，0%充电状态下的所述正极极片中P元素的质量百分含量为w，0%充电状态下的所述正极极片中Al元素的质量百分含量为x，0%充电状态下的所述正极极片中Ti元素的质量百分含量为y，0%充电状态下的所述正极极片中Li元素的质量百分含量为z，0.002≤y/z≤0.715，0.0008≤x/z≤0.145，0.0035≤w/z≤0.715。在本申请的一些实施方案中，0.0096≤y/z≤0.2549，0.003≤x/z≤0.071，0.011≤w/z≤0.291。通过调控y/z、x/z、w/z的值在本申请范围内，能够使得磷酸钛铝锂材料和正极活性材料实现更合理的搭配，在合适的能量密度下离子传输更为快速。
在本申请的一些实施方案中，所述正极活性材料包括钴酸锂。在本申请的一些实施方案中，所述正极活性材料包括钴酸锂和镍钴锰酸锂，以所述正极活性材料质量为基准，所述镍钴锰酸锂的质量百分含量为M，0%＜M≤80%。在本申请的一些实施方案中，0%＜M≤60%。通过调控正极活性材料包括钴酸锂和镍钴锰酸锂以及镍钴锰酸锂的质量百分含量在本申请范围内，能够保证磷酸钛铝锂材料和正极活性材料颗粒之间更好的匹配和混合，以提供更佳的离子电导效果。
本申请的第二方面提供了一种二次电池，其包括前述任一实施方案中的正极极片。因此，本申请提供的二次电池具有良好的低温性能。
本申请的第三方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案中的二次电池。因此，本申请提供的电子装置具有良好的使用性能。
本申请有益效果：
本申请提供了一种正极极片、二次电池和电子装置，正极极片包括正极材料层，正极材料层包括正极活性材料、磷酸钛铝锂、导电剂和粘结剂，磷酸钛铝锂的化学式为Li1.3±0.22Al0.3±0.05Ti1.7±0.28（PO4）3±0.5。通过调控正极极片的正极材料层中包括磷酸钛铝锂且磷酸钛铝锂的化学式在本申请范围内，可以改善二次电池的低温性能。
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。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为实施例1中磷酸钛铝锂的放大倍数为1000倍的扫描电子显微镜（SEM）图；
图2为实施例1中磷酸钛铝锂的放大倍数为30000倍的SEM图；
图3为实施例1中正极极片的SEM图；
图4为实施例1中正极极片的P元素分布图。
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，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，在以下内容中，以锂离子电池作为二次电池的例子来解释本申请，但是本申请的二次电池并不仅限于锂离子电池。具体技术方案如下：
本申请的第一方面提供了一种正极极片，正极极片包括正极材料层，正极材料层包括正极活性材料、磷酸钛铝锂、导电剂和粘结剂，磷酸钛铝锂的化学式为Li1.3± 0.22Al0.3±0.05Ti1.7±0.28（PO4）3±0.5（即LATP）。不限于任何理论，当正极极片的正极材料层中包括磷酸钛铝锂时，可以显著改善低温下电解液的凝固点，避免低温下电解液粘度的急剧增加，改善了低温下离子电导率；同时，磷酸钛铝锂在低温下自身也具有较高的离子电导率，由于磷酸钛铝锂本身作为导锂离子剂，导锂离子效果较好，经过充分分散后，磷酸钛铝锂可充当离子传输的通道，进一步完善低温下离子传输网络，达到改善二次电池的低温性能的目的。
由于磷酸钛铝锂本身有元素含量波动，因此本申请中磷酸钛铝锂的化学式为Li1.3±0.22Al0.3±0.05Ti1.7±0.28（PO4）3±0.5。
基于上述研究发现，本申请提供的正极极片的正极材料层中包括磷酸钛铝锂且磷酸钛铝锂的化学式在本申请范围内，可以改善二次电池的低温性能。
在本申请的一些实施方案中，以正极材料层的质量为基准，磷酸钛铝锂的质量百分含量为0.1%至20%。示例性地，磷酸钛铝锂的质量百分含量可以为0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%或为上述任意两个数值组成的范围。在本申请的一些实施方案中，磷酸钛铝锂的质量百分含量为0.4%至11%。通过调控磷酸钛铝锂的质量百分含量在本申请范围内，能够显著改善二次电池的低温性能，还能够保证二次电池的能量密度。
在本申请的一些实施方案中，以正极材料层的质量为基准，正极材料层中Ti元素的含量为0.1%至5%，正极材料层中Al元素的含量为0.02%至1%，正极材料层中P元素的含量为0.1%至5%。示例性地，正极材料层中Ti元素的含量可以为0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%或为上述任意两个数值组成的范围，正极材料层中Al元素的含量可以为0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%或为上述任意两个数值组成的范围，正极材料层中P元素的含量可以为0.1%、0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%或为上述任意两个数值组成的范围。在本申请的一些实施方案中，正极材料层中Ti元素的含量为0.1%至4%，正极材料层中Al元素的含量为0.02%至0.8%，正极材料层中P元素的含量为0.1%至4%。通过调控正极材料层中Ti元素、Al元素、P元素的含量在本申请范围内，能够显著改善二次电池的低温性能，还能够保证二次电池的能量密度。
在本申请的一些实施方案中，以磷酸钛铝锂的质量为基准，磷酸钛铝锂中Ti元素的含量为20%至23%，磷酸钛铝锂中Al元素的含量为1.7%至2.5%，磷酸钛铝锂中P元素的含量为23%至25%。示例性地，磷酸钛铝锂中Ti元素的含量可以为20%、20.2%、20.4%、20.6%、20.8%、21%、21.2%、21.4%、21.6%、21.8%、22%、22.2%、22.4%、22.6%、22.8%、23%或为上述任意两个数值组成的范围，磷酸钛铝锂中Al元素的含量可以为1.7%、1.8%、1.9%、2%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%或为上述任意两个数值组成的范围，磷酸钛铝锂中P元素的含量可以为23%、23.2%、23.4%、23.6%、23.8%、24%、24.2%、24.4%、24.6%、24.8%、25%或为上述任意两个数值组成的范围。在本申请的一些实施方案中，磷酸钛铝锂中Ti元素的含量为20.75%至21.58%，磷酸钛铝锂中Al元素的含量为2.06%至2.15%，磷酸钛铝锂中P元素的含量为23.63%至24.68%。通过调控磷酸钛铝锂中Ti元素、Al元素、P元素的含量在本申请范围内，能够保证磷酸钛铝锂的微观晶体结构，降低低温离子传输阻抗，保证二次电池的低温性能。
在本申请的一些实施方案中，磷酸钛铝锂的粒径Dv50为D1μm，磷酸钛铝锂的粒径Dv99为D2μm，正极活性材料的粒径Dv50为D3μm，正极活性材料的粒径Dv99为D4μm，5＜D3/D1≤100，5＜D4/D2≤125。示例性地，D3/D1可以为6、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100或为上述任意两个数值组成的范围，D4/D2可以为6、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125或为上述任意两个数值组成的范围。在本申请的一些实施方案中，12＜D3/D1≤60，10＜D4/D2≤80。通过调控D3/D1以及D4/D2的值在本申请范围内，能够使磷酸钛铝锂在正极活性材料周围分布更加合理，锂离子传输更为快速。
本申请中，Dv50是指在材料的体积基准的粒度分布中，从小粒径测起、达到体积累积50%的粒径，Dv99是指在材料的体积基准的粒度分布中，从小粒径测起，到达体积累积99%的粒径。
在本申请的一些实施方案中，0.2≤D1≤0.6。示例性地，D1可以为0.2、0.22、0.24、0.26、0.28、0.3、0.32、0.34、0.36、0.38、0.4、0.42、0.44、0.46、0.48、0.5、0.52、0.54、0.56、0.58、0.6或为上述任意两个数值组成的范围。在本申请的一些实施方案中，0.27≤D1≤0.33。通过调控D1的值在本申请范围内，能够使锂离子传输距离适中，对阻抗影响较小。
在本申请的一些实施方案中，正极活性材料的比表面积为S0m2/g，磷酸钛铝锂的比表面积为S1m2/g，0≤S1/S0≤0.05。示例性地，S1/S0可以为0.012、0.014、0.016、0.018、0.02、0.022、0.024、0.026、0.028、0.03、0.032、0.034、0.036、0.038、0.04、0.042、0.044、0.046、0.048、0.05或为上述任意两个数值组成的范围。在本申请的一些实施方案中，0.005≤S1/S0≤0.04。通过调控S1/S0的值在本申请范围内，能够使磷酸钛铝锂在正极活性材料周围分布更加合理，锂离子传输更为快速。
在本申请的一些实施方案中，正极极片在0%充电状态下的膜片电阻为0.5mΩ至5mΩ，正极极片在50%充电状态下的膜片电阻为0.2mΩ至2mΩ，正极极片在100%充电状态下的膜片电阻为0.05mΩ至0.5mΩ。示例性地，正极极片在0%充电状态下的膜片电阻可以为0.5mΩ、1mΩ、1.5mΩ、2mΩ、2.5mΩ、3mΩ、3.5mΩ、4mΩ、4.5mΩ、5mΩ或为上述任意两个数值组成的范围，正极极片在50%充电状态下的膜片电阻可以为0.2mΩ、0.4mΩ、0.6mΩ、0.8mΩ、1mΩ、1.2mΩ、1.4mΩ、1.6mΩ、1.8mΩ、2mΩ或为上述任意两个数值组成的范围，正极极片在100%充电状态下的膜片电阻可以为0.05mΩ、0.1mΩ、0.15mΩ、0.2mΩ、0.25mΩ、0.3mΩ、0.35mΩ、0.4mΩ、0.45mΩ、0.5mΩ或为上述任意两个数值组成的范围。
在本申请的一些实施方案中，以正极材料层的质量为基准，0%充电状态下的正极极片中P元素的质量百分含量为w，0%充电状态下的正极极片中Al元素的质量百分含量为x，0%充电状态下的正极极片中Ti元素的质量百分含量为y，0%充电状态下的正极极片中Li元素的质量百分含量为z，0.002≤y/z≤0.715，0.0008≤x/z≤0.145，0.0035≤w/z≤0.715。示例性地，y/z可以为0.002、0.0035、0.005、0.007、0.009、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.715或为上述任意两个数值组成的范围，x/z可以为0.0008、0.003、0.005、0.007、0.009、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.145或为上述任意两个数值组成的范围，w/z可以为0.0035、0.005、0.007、0.009、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.715或为上述任意两个数值组成的范围。在本申请的一些实施方案中，0.0096≤y/z≤0.2549，0.003≤x/z≤0.071，0.011≤w/z≤0.291。通过调控y/z、x/z、w/z的值在本申请范围内，能够使得磷酸钛铝锂材料和正极活性材料实现更合理的搭配，使合适的能量密度下离子传输更为快速。
在本申请的一些实施方案中，正极活性材料包括钴酸锂。在本申请的一些实施方案中，正极活性材料包括钴酸锂和镍钴锰酸锂，以正极活性材料质量为基准，镍钴锰酸锂的质量百分含量为M，0%＜M≤80%。示例性地，M可以为20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%或为上述任意两个数值组成的范围。在本申请的一些实施方案中，0%＜M≤60%。通过调控正极活性材料包括钴酸锂和镍钴锰酸锂以及镍钴锰酸锂的质量百分含量在本申请范围内，能够保证磷酸钛铝锂和正极活性材料颗粒之间更好的匹配和混合，以提供更佳的离子电导效果。
在本申请的一些实施方案中，正极极片的压实密度为3.2g/cm3至4.4g/cm3。示例性地，压实密度可以为3.2g/cm3、3.3g/cm3、3.4g/cm3、3.5g/cm3、3.6g/cm3、3.7g/cm3、3.8g/cm3、3.9g/cm3、4g/cm3、4.1g/cm3、4.2g/cm3、4.3g/cm3、4.4g/cm3或为上述任意两个数值组成的范围。在本申请的一些实施方案中，压实密度为3.3g/cm3至4.3g/cm3。通过调控正极极片的压实密度在本申请范围内，能够保证二次电池的能量密度，有利于极片加工。
在本申请的一些实施方案中，正极极片的孔隙率为5%至25%。示例性地，孔隙率可以为5%、7%、9%、11%、13%、15%、17%、19%、21%、23%、25%或为上述任意两个数值组成的范围。在本申请的一些实施方案中，孔隙率可以为10%至18%。通过调控正极极片的孔隙率在本申请范围内，能够保证二次电池的能量密度，有利于极片加工。
本申请对磷酸钛铝锂的制备方法没有特别限制，示例性地，磷酸钛铝锂的制备方法可以包括但不限于以下步骤：
（1）将一定量的锂盐如碳酸锂、硝酸锂、磷酸二氢锂和氢氧化锂等和含有Al/Ti/P元素的合金或盐均匀混合，得到混合物；
（2）将混合物在一定的温度、氧气环境下烧结反应，得到块状烧结产物；
（3）将块状烧结产物用破碎机破碎成粉末；
（4）将破碎后的粉末精细研磨成目标颗粒度；
（5）多级分筛过滤，得到目标颗粒度的磷酸钛铝锂粉末材料。
本申请对调控磷酸钛铝锂中Al元素、P元素、Ti元素的含量的方法没有特别限制，只要能实现本申请目的即可，例如，上述含有Al元素的合金或盐包括氧化铝、氢氧化铝、硫酸铝或磷酸二氢铝中的至少一种，Al元素含量通常随上述物质含量的增加而增加；上述含有P元素的合金或盐包括磷酸、磷酸二氢铵或磷酸氢二铵中的至少一种，P元素含量通常随上述物质含量的增加而增加；上述含有Ti元素的合金或盐包括二氧化钛，Ti元素含量通常随二氧化钛含量的增加而增加。
本申请对调控磷酸钛铝锂的粒径的方法没有特别限制，只要能实现本申请目的即可，例如，磷酸钛铝锂可以通过颗粒破碎、研磨、分级过筛实现不同的颗粒度效果，因此可以通过调控颗粒破碎力度、研磨时间、筛网目数来调控磷酸钛铝锂的粒径，并通过过筛来获取具有不同平均粒径的磷酸钛铝锂。
正极极片的压实密度通常随冷压压力增大而增加，本申请中可以通过调整正极极片制备过程的冷压压力来调整正极极片的压实密度。
在本申请中，正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体至少一个表面上的正极材料层。上述“设置于正极集流体至少一个表面上的正极材料层”是指正极材料层可以设置于正极集流体沿自身厚度方向上的一个表面上，也可以设置于正极集流体沿自身厚度方向上的两个表面上。需要说明，这里的“表面”可以是正极集流体的全部区域，也可以是正极集流体的部分区域，本申请没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。
本申请对正极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，可以包含铝箔、铝合金箔或复合集流体（例如铝碳复合集流体）等。
正极活性材料还可以包括其他正极材料，其它正极材料可以包括但不限于镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基材料、锰酸锂、磷酸锰铁锂或钛酸锂中的至少一种。
本申请对导电剂和粘结剂的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，导电剂可以包括但不限于导电炭黑（Super P）、碳纳米管（CNTs）、碳纤维、鳞片石墨、科琴黑、石墨烯、金属材料或导电聚合物中的至少一种。上述碳纳米管可以包括但不限于单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。上述碳纤维可以包括但不限于气相生长碳纤维（VGCF）和/或纳米碳纤维。上述金属材料可以包括但不限于金属粉和/或金属纤维，具体地，金属可以包括但不限于铜、镍、铝或银中的至少一种。上述导电聚合物可以包括但不限于聚亚苯基衍生物、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔或聚吡咯中的至少一种。粘结剂可以包括但不限于聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸锂、聚酰亚胺、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、聚酰胺酰亚胺、丁苯橡胶或聚偏氟乙烯中的至少一种。本申请对正极材料层中正极活性材料、磷酸钛铝锂、导电剂、粘结剂的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择，只要能够实现本申请目的即可。
本申请对正极集流体和正极材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，正极集流体的厚度为6μm至20μm，正极材料层的厚度为30μm至150μm。本申请对正极极片的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，正极极片的厚度为50μm至250μm。
任选地，正极极片还可以包含导电层，导电层位于正极集流体和正极材料层之间。本申请对导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层。导电层包括导电剂和粘结剂。本申请对导电层中的导电剂和粘结剂没有特别限制，例如，可以是上述导电剂和上述粘结剂中的至少一种。
本申请的第二方面提供了一种二次电池，其包括前述任一实施方案中的正极极片。因此，本申请提供的二次电池具有良好的低温性能。
在本申请中，二次电池还包括负极极片，负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的负极材料层。上述“负极材料层设置于负极集流体至少一个表面上”是指负极材料层可以设置于负极集流体沿自身厚度方向上的一个表面上，也可以设置于负极集流体沿自身厚度方向上的两个表面上。需要说明，这里的“表面”可以是负极集流体表面的全部区域，也可以是负极集流体表面的部分区域，本申请没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。
本申请对负极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，可以包含铜箔、铜合金箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或复合集流体（例如碳铜复合集流体、镍铜复合集流体、钛铜复合集流体等）等。
在本申请中，负极材料层包括负极活性材料。本申请的负极活性材料可以包括天然石墨、人造石墨、中间相微碳球（MCMB）、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、SiOx（0.5<x<1.6）、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO2、尖晶石结构的钛酸锂Li4Ti5O12、Li-Al合金及金属锂等中的至少一种。
负极材料层还包括导电剂和/或粘结剂，本申请对导电剂和粘结剂的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，可以是上述导电剂和上述粘结剂中的至少一种。本申请对负极材料层中负极活性材料、导电剂、粘结剂的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择，只要能够实现本申请目的即可。
本申请对负极材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，负极材料层的厚度为30μm至150μm。本申请对负极集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，负极集流体的厚度为3μm至16μm。本申请对负极极片的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，负极极片的厚度为50μm至250μm。
任选地，负极极片还可以包含导电层，导电层可以设置于负极集流体厚度方向上的一个表面上，也可以设置于负极集流体厚度方向上的两个表面上。进一步地，导电层可以设置于负极集流体和负极材料层之间。需要说明，这里的“表面”可以是负极集流体的全部区域，也可以是负极集流体的部分区域，本申请没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。本申请对导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层。例如，导电层包括导电剂和粘结剂。本申请对导电层中的导电剂和粘结剂的种类没有特别限制，例如可以是上述导电剂和上述粘结剂中的至少一种。本申请对导电层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
本申请的二次电池还包括电解液，电解液包括锂盐和非水溶剂。锂盐可以包括本领域常用的各种锂盐，例如LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、Li2SiF6、双草酸硼酸锂（LiBOB）或二氟硼酸锂中的至少一种。本申请对锂盐在电解液中的浓度没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，锂盐在电解液中的浓度为0.5mol/L至2mol/L。示例性地，锂盐在电解液中的浓度可以为0.5mol/L、0.55mol/L、0.6mol/L、0.65mol/L、0.7mol/L、0.75mol/L、0.8mol/L、0.85mol/L、0.9mol/L、0.95mol/L、1mol/L、1.05mol/L、1.1mol/L、1.15mol/L、1.2mol/L、1.25mol/L、1.3mol/L、1.35mol/L、1.4mol/L、1.45mol/L、1.5mol/L、1.55mol/L、1.6mol/L、1.65mol/L、1.7mol/L、1.75mol/L、1.8mol/L、1.85mol/L、1.9mol/L、1.95mol/L、2mol/L或为上述任意两个数值组成的范围。本申请对非水溶剂没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如可以包括但不限于碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物或其它有机溶剂中的至少一种。上述碳酸酯化合物可以包括但不限于链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物或氟代碳酸酯化合物中的至少一种。上述链状碳酸酯化合物可以包括但不限于碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二丙酯（DPC）、碳酸甲丙酯（MPC）、碳酸乙丙酯（EPC）或碳酸甲乙酯（MEC）中的至少一种。上述环状碳酸酯可以包括但不限于碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸亚丁酯（BC）或碳酸乙烯基亚乙酯（VEC）中的至少一种。上述氟代碳酸酯化合物可以包括但不限于氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯或碳酸三氟甲基亚乙酯中的至少一种。上述羧酸酯化合物可以包括但不限于甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯或己内酯中的至少一种。上述醚化合物可以包括但不限于二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、1-乙氧基-1-甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃或四氢呋喃中的至少一种。上述其它有机溶剂可以包括但不限于二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯或磷酸三辛酯中的至少一种。
在本申请中，二次电池还包括隔离膜，用以分隔正极极片和负极极片，防止二次电池内部短路，允许电解质离子自由通过，且不影响电化学充放电过程的进行。本申请对隔离膜没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，隔离膜的材料可以包括但不限于聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）为主的聚烯烃（PO）类、聚酯（例如，聚对苯二甲酸二乙酯（PET）膜）、纤维素、聚酰亚胺（PI）、聚酰胺（PA）、氨纶或芳纶中的至少一种；隔离膜的类型可以包括织造膜、非织造膜、微孔膜、复合膜、碾压膜或纺丝膜中的至少一种。
例如，隔离膜可以包括基材层和表面处理层。基材层可以为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺中的至少一种。任选地，可以使用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。任选地，基材层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。例如，无机物层包括无机颗粒和粘结剂，所述无机颗粒没有特别限制，例如可以包括氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。所述粘结剂没有特别限制，例如可以是上述粘结剂中的至少一种。聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚或聚偏氟乙烯或聚（偏氟乙烯-六氟丙烯）中的至少一种。
本申请的二次电池还包括包装袋，用于容纳正极极片、隔离膜、负极极片和电解液，以及二次电池中本领域已知的其它部件，本申请对上述其它部件不做限定。本申请对包装袋没有特别限制，可以为本领域公知的包装袋，只要能够实现本申请目的即可。
本申请的二次电池没有特别限定，其可以包括发生电化学反应的任何装置。在一些实施例中，二次电池可以包括但不限于：锂金属二次电池、锂离子二次电池（锂离子电池）、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池等。
本申请的二次电池的制备过程为本领域技术人员所熟知的，本申请没有特别的限制，例如，可以包括但不限于以下步骤：将正极极片、隔离膜和负极极片按顺序堆叠，并根据需要将其卷绕、折叠等操作得到卷绕结构的电极组件，将电极组件放入包装袋内，将电解液注入包装袋并封口，得到二次电池；或者，将正极极片、隔离膜和负极极片按顺序堆叠，然后用胶带将整个叠片结构的四个角固定好得到叠片结构的电极组件，将电极组件置入包装袋内，将电解液注入包装袋并封口，得到二次电池。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于包装袋中，从而防止二次电池内部的压力上升、过充放电。其中，包装袋为本领域已知的包装袋，本申请对此不作限定。
本申请的第三方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案中的二次电池。因此，本申请提供的电子装置具有良好的使用性能。
本申请对电子装置的种类没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中，电子装置可以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、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
实施例
以下，举出实施例及对比例来对本申请的实施方式进行更具体地说明。各种的试验及评价按照下述的方法进行。另外，只要无特别说明，“份”、“%”为质量基准。
测试方法和设备：
正极材料层中元素含量测试：
采用扫描电子显微镜（SEM）搭配能谱仪（EDS）测试正极极片横截面中正极材料层的元素含量和分布，测试步骤如下：
（1）利用等离子抛光仪将正极极片横截面抛光整齐；
（2）SEM中选择倍率100倍至2000倍，视野内覆盖正极材料层主体；
（3）面扫描模式下对视野内的区域进行EDS分布分析，选择指定的元素进行分布分析；
（4）输出元素含量数据，确认各元素含量；
（5）重复（1）至（4）步骤3次，增加平行样品测试，取平均值为各元素含量。
磷酸钛铝锂中元素含量测试：
采用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）测试磷酸钛铝锂中元素含量。
首先利用HF、HCl或HNO3中的一种强酸将样品消解，其次将消解液稀释定容，得到最终溶液，然后将最终溶液接入ICP设备进行测试，输出各元素含量。
正极活性材料粒径测试：
（1）设备（马尔文激光粒度仪，型号为Malvern Mastersizer 3000）开机：先打开设备进样系统，打开光路系统和计算机，设备预热30min；
（2）进样系统清洗：进样器加满水，重复清洗3次，确保进样器清洁；
（3）进入“手动测量”界面，依次设置材料名称、折光率、材料种类、测试时间、测试次数等参数；
（4）点击“开始”进行对光、背景光测量；
（5）将0.001g至0.5g（例如0.2g）正极活性材料（包括钴酸锂和镍钴锰酸锂）分散于10mL水溶液中，利用激光粒度分布计（型号Master Sizer 3000）进行测试。将上述样品加入样品池，遮光度随样品加入量增加而增加，当遮光度增加至8%至12%时，停止加样，待遮光度保持稳定（30s数值不波动），点击“开始”测试粒径，得到正极活性材料的Dv50和Dv99；
（6）分别测试3个平行样品，计算Dv50和Dv99的平均值。
磷酸钛铝锂粒径测试：
（1）设备（马尔文激光粒度仪，型号为Malvern Mastersizer 3000）开机：先打开设备进样系统，打开光路系统和计算机，设备预热30min；
（2）进样系统清洗：进样器加满水，重复清洗3次，确保进样器清洁；
（3）进入“手动测量”界面，依次设置材料名称、折光率、材料种类、测试时间、测试次数等参数；
（4）点击“开始”进行对光、背景光测量；
（5）将0.001g至0.5g（例如0.2g）磷酸钛铝锂分散于10mL水溶液中，利用激光粒度分布计（型号Master Sizer 3000）进行测试。将上述样品加入样品池，遮光度随样品加入量增加而增加，当遮光度增加至8%至12%时，停止加样，待遮光度保持稳定（30s数值不波动），点击“开始”测试粒径，得到磷酸钛铝锂的Dv50和Dv99；
（6）分别测试3个平行样品，计算Dv50和Dv99的平均值。
正极活性材料比表面积测试：
按照国家标准《气体吸附BET法测定固态物质比表面积》（GB/T 19587-2017），测试步骤如下：
（1）取样品1g至20g，在200℃真空脱气2h，并称量真实样品质量；
（2）将样品放置进填充棒后装入分析站；
（3）打开测试软件进行操作测试；
（4）输出操作报告，确认BET数据；
（5）重复（1）至（4）步骤3次，增加平行样品测试，取平均值作为正极活性材料的比表面积。
磷酸钛铝锂比表面积测试：
按照国家标准《气体吸附BET法测定固态物质比表面积》（GB/T 19587-2017），测试步骤如下：
（1）取样品1g至20g，在200℃真空脱气2h，并称量真实样品质量；
（2）将样品放置进填充棒后装入分析站；
（3）打开测试软件进行操作测试；
（4）输出操作报告，确认BET数据；
（5）重复（1）至（4）步骤3次，增加平行样品测试，取平均值作为磷酸钛铝锂的比表面积。
正极极片在0%充电状态（SOC）、50%SOC、100%SOC下的膜片电阻测试：
（1）首先对二次电池进行充放电处理，得到0%SOC、50%SOC、100%SOC状态的二次电池；
a）100%SOC二次电池处理如下：
在（25±3）℃的环境下，以0.5C恒流充电至电压为设定值（正极活性材料为钴酸锂时电压设定值为4.5V，正极活性材料为镍钴锰酸锂和锰酸锂时电压设定值为4.2V，正极活性材料为磷酸铁锂时电压设定值为3.6V），之后恒压充电至截止电流0.05C，得到100%SOC的二次电池；
b）0%SOC二次电池处理如下：
对a）中的二次电池以0.2C恒流放电至电压为设定值（正极活性材料为钴酸锂时电压设定值为3.0V，正极活性材料为镍钴锰酸锂和锰酸锂时电压设定值为3.0V，正极活性材料为磷酸铁锂时电压设定值为2.5V），得到0%SOC的二次电池；
c）50%SOC二次电池处理如下：
对a）中的二次电池以0.2C恒流放电至电压为设定值（正极活性材料为钴酸锂时电压设定值为3.95V，正极活性材料为镍钴锰酸锂和锰酸锂时电压为3.6V，正极活性材料为磷酸铁锂时电压为3.0V），得到50%SOC的二次电池；
（2）分别对上述a）、b）、c）状态的二次电池进行拆解，得到100%SOC、0%SOC、50%SOC状态的正极极片；
（3）采用膜片电阻仪测试膜片电阻。设备电源保持为220V，气压大于0.7MPa；取不同状态的正极极片，将剪裁好的正极极片（尺寸为60mm×80mm）水平放置在载样台中，将载样台再放置在设备测试腔中进行测试，测试过程中测试气压设置为“0”，得到不同充电状态的正极极片的膜片电阻。
0%SOC的正极极片中元素含量测试：
采用扫描电子显微镜（SEM）搭配能谱仪（EDS）测试0%SOC的正极极片横截面中正极材料层的元素含量和分布，测试步骤如下：
（1）取上述放电至0%SOC的二次电池中的正极极片，先用高纯碳酸二甲酯（DMC）浸泡24h，每8h更换一次DMC，浸泡完成后在真空箱内真空晾置12h至表面无DMC残留，得到0%SOC的正极极片；
（2）利用等离子抛光仪将正极极片横截面抛光整齐；
（3）SEM中选择倍率100倍至2000倍，视野内覆盖正极材料层主体；
（4）面扫描模式下对视野内的区域进行EDS分布分析，选择指定的元素进行分布分析；
（5）输出元素含量数据，确认各元素含量；
（6）重复（2）至（5）步骤3次，增加平行样品测试，取平均值为各元素含量。
正极极片压实密度测试：
正极极片压实密度=单位面积正极材料层质量（单位为g/cm2）/正极材料层厚度（单位为cm）。单位面积正极材料层质量可以通过天平称量，正极材料层厚度可通过万分尺测量。
正极极片孔隙率测试：
按照《铁矿石表观密度、真密度和孔隙率的测定》（GB/T 24586-2009），测试步骤如下：
（1）使用冲片机将正极极片冲成直径10mm或14mm的小圆片，圆片端口整齐，圆片数量≥40片；
（2）用万分尺测量小圆片厚度，取平均值；
（3）将小圆片放置在测试仪腔体内，打开测试软件进行测试；
（4）输出测试报告，确认孔隙率数据；
（5）重复（1）至（4）步骤3次，增加平行样品测试，取平均值为正极极片的孔隙率。
直流阻抗（DCR）测试：
将二次电池在0℃高低温箱中静置4h；以0.1C恒流充电至电压为设定值（正极活性材料为钴酸锂时电压设定值为4.5V，正极活性材料为镍钴锰酸锂和锰酸锂时电压设定值为4.2V，正极活性材料为磷酸铁锂时电压设定值为3.6V），恒压充电至截止电流0.05C，静置10min；然后以1C恒流放电1s；计算二次电池100%SOC状态对应的直流阻抗。
低温（-20℃）放电测试：
将二次电池在25℃下以0.2C恒流充电至设定值（正极活性材料为钴酸锂时电压设定值为4.5V，正极活性材料为镍钴锰酸锂和锰酸锂时电压设定值为4.2V，正极活性材料为磷酸铁锂时电压设定值为3.6V），恒压充电至截止电流0.05C，静置10min，然后以0.2C恒流放电至设定值（正极活性材料为钴酸锂时电压设定值为3.0V，正极活性材料为镍钴锰酸锂和锰酸锂时电压设定值为3.0V，正极活性材料为磷酸铁锂时电压设定值为2.5V），此时测得放电容量为原始容量C0。
然后在25℃下将二次电池以0.2C恒流充电至电压为设定值（正极活性材料为钴酸锂时电压设定值为4.5V，正极活性材料为镍钴锰酸锂和锰酸锂时电压设定值为4.2V，正极活性材料为磷酸铁锂时电压设定值为3.6V），恒压充电至截止电流0.05C，静置10min，然后将二次电池在-20℃高低温箱中静置4h，之后以0.2C恒流放电至设定值（正极活性材料为钴酸锂时电压设定值为3.0V，正极活性材料为镍钴锰酸锂和锰酸锂时电压设定值为3.0V，正极活性材料为磷酸铁锂时电压设定值为2.5V），此时测得的放电容量为C1，计算二次电池在-20℃条件下的放电容量C1与原始容量C0的比值即为-20℃容量保持率。
循环性能测试：
将二次电池置于45℃的环境中，以0.5C恒流充电至电压为设定值（正极活性材料为钴酸锂时电压设定值为4.5V，正极活性材料为镍钴锰酸锂和锰酸锂时电压设定值为4.2V，正极活性材料为磷酸铁锂时电压设定值为3.6V），之后恒压充电至截止电流0.05C，静置5min，以0.5C恒流放电至电压为设定值（正极活性材料为钴酸锂时电压设定值为3.0V，正极活性材料为镍钴锰酸锂和锰酸锂时电压设定值为3.0V，正极活性材料为磷酸铁锂时电压设定值为2.5V），静置5 min，记录首圈循环的放电容量。然后以相同的步骤进行500圈的充电和放电循环，记录第500圈的放电容量。
二次电池500圈循环容量保持率（%）=（第500圈循环的放电容量/首圈循环的放电容量）×100%。
存储性能测试：
将二次电池置于25℃恒温箱中，静置30min，使二次电池达到恒温25℃。以1C恒流充电至电压为设定值（设定值同前所述），恒压充电至截止电流0.05C，然后以1C恒流放电至电压为设定值（设定值同前所述），记录放电容量为初始容量C0。之后以0.5C恒流充电至电压为设定值（设定值同前所述），恒压充电至截止电流0.05C，用千分尺测试并记录二次电池的厚度T0。将二次电池转移至60℃恒温箱中存储35天，然后将二次电池转移至25℃恒温箱中，静置60min，用千分尺测试并记录二次电池的厚度为T1，以1C恒流放电至电压为设定值（设定值同前所述），记录放电容量为剩余容量C1；再以1C恒流充电至电压为设定值（设定值同前所述），恒压充电至截止电流0.05C，然后以1C恒流放电至电压为设定值（设定值同前所述），记录放电容量为恢复容量C2。
高温存储厚度膨胀率=（T1-T0）/T0×100%；
高温存储剩余容量保持率=C1/C0×100%；
高温存储恢复容量保持率=C2/C0×100%。
实施例1
<正极极片的制备>
将导电剂（导电炭黑）、粘结剂（聚偏氟乙烯）按照一定的比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）制成固含量为7%的导电胶液。混合完成后，加入正极活性材料（钴酸锂和镍钴锰酸锂）和磷酸钛铝锂（化学式为Li1.3±0.22Al0.3±0.05Ti1.7±0.28（PO4）3±0.5），在真空搅拌机作用下继续搅拌至体系呈均一状，获得固含量为75%的正极浆料。其中，正极活性材料（钴酸锂和镍钴锰酸锂）∶导电剂∶粘结剂∶磷酸钛铝锂（质量比）为96.6%∶1%∶2%∶0.4%，以正极活性材料质量为基准，钴酸锂与镍钴锰酸锂的质量比为4∶6。将正极浆料均匀涂覆在厚度为10μm的铝箔的一个表面上，85℃条件下烘干，得到涂层厚度为100μm的单面涂布正极材料层的正极极片。然后在铝箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂布正极材料的正极极片。经冷压、裁片、焊接极耳后，在85℃下真空干燥4h，得到规格为74mm×867mm的正极极片待用。正极材料层中元素含量、LATP中元素含量、LATP粒径、正极活性材料粒径与LATP粒径比值、正极活性材料比表面积与LATP比表面积比值、正极极片压实密度、正极极片孔隙率、0%SOC正极极片中元素含量比值、不同SOC状态正极极片的膜片电阻如表1所示。
<负极极片的制备>
将人造石墨、丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠按照质量比96∶2∶2进行混合，加入去离子水作为溶剂，搅拌均匀，得到固含量为45%的负极浆料。将负极浆料均匀涂覆于厚度为6μm的负极集流体铜箔的一个表面上，85℃条件下烘干，得到涂层厚度为100μm的单面涂布负极材料层的负极极片。然后在铜箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂布负极材料层的负极极片。经冷压、裁片、焊接极耳后，在120℃下真空干燥12h，得到规格为78mm×875mm的负极极片待用。
<电解液的制备>
在干燥氩气环境下，将非水溶剂碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）按重量比1∶1∶1混合，然后向非水溶剂中加入LiPF6并混合均匀，得到电解液。其中，LiPF6的摩尔浓度为1.15mol/L。
<隔离膜的制备>
采用厚度为12μm的多孔聚乙烯薄膜（Celgard公司提供）。
<钠离子电池的制备>
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片和负极极片之间起到隔离的作用，然后卷绕得到电极组件；将电极组件置于外包装箔中，并在80℃下脱去水分，注入上述制备好的电解液，经过真空封装、静置、化成、整形、容量测试等工序，获得软包锂离子电池。
实施例2
除了在<正极极片的制备>中按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1相同。
实施例3至实施例5
除了在<正极极片的制备>中按照表1调整相关制备参数以及通过调整冷压压力从而如表1调整正极极片压实密度以外，其余与实施例1相同。
实施例6至实施例7
除了在<正极极片的制备>中，调整LATP中元素含量和粒径以外，其余与实施例1相同。
实施例8至实施例10
除了在<正极极片的制备>中，调整LATP的粒径分布和正极活性材料的粒径分布从而如表1调整正极活性材料粒径与LATP粒径比值及比表面积比值以外，其余与实施例1相同。
实施例11至实施例13
除了在<正极极片的制备>中，通过调整冷压压力从而如表1调整正极极片压实密度以外，其余与实施例1相同。
实施例14至实施例19
除了在<正极极片的制备>中按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1相同。
对比例1
除了<正极极片的制备>与实施例1不同以外，其余与实施例1相同。
<正极极片的制备>
将导电剂（导电炭黑）、粘结剂（聚偏氟乙烯）按照一定的比例混合，加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）制成固含量为7%的导电胶液。混合完成后，加入正极活性材料（钴酸锂和镍钴锰酸锂），在真空搅拌机作用下继续搅拌至体系呈均一状，获得固含量为75%的正极浆料。其中，正极活性材料（钴酸锂和镍钴锰酸锂）∶导电剂∶粘结剂（质量比）为97%∶2%∶1%，以正极活性材料质量为基准，钴酸锂与镍钴锰酸锂的质量比为4∶6。将正极浆料均匀涂覆在厚度为10μm的铝箔的一个表面上，85℃条件下烘干，得到涂层厚度为100μm的单面涂布正极材料层的正极极片。然后在铝箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂布正极材料的正极极片。经冷压、裁片、焊接极耳后，在85℃下真空干燥4h，得到规格为74mm×867mm的正极极片待用。
各实施例和对比例的制备参数和电性能参数如表1和表2所示。
表1
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注：表1中，/”表示无相关制备参数。
表2
参见表1和表2，从实施例1至实施例19和对比例1可以看出，通过调控正极极片的正极材料层中包括磷酸钛铝锂且磷酸钛铝锂的化学式在本申请范围内，所得的二次电池具有较低的直流内阻、较高的-20℃容量保持率、较高的高温循环容量保持率、较高的高温存储剩余容量保持率和恢复容量保持率、较低的高温存储厚度膨胀率，从而说明采用本申请提供的正极极片制备的二次电池具有良好的低温性能。
从实施例1、实施例2、实施例18、实施例19可以看出，将磷酸钛铝锂的质量百分含量进一步提高，虽然可以使得二次电池的直流内阻进一步降低、-20℃容量保持率较高，但可以理解的是，磷酸钛铝锂的质量百分含量提高，正极活性材料的质量百分含量就会降低，使得二次电池的能量密度降低。从而说明，通过将磷酸钛铝锂的质量百分含量调控在本申请范围内，在降低二次电池的直流内阻以及提高-20℃容量保持率的同时，还可以兼顾二次电池的能量密度。
磷酸钛铝锂的质量百分含量、磷酸钛铝锂中各元素含量、磷酸钛铝锂的粒径、正极活性材料的粒径与磷酸钛铝锂的粒径比值、正极活性材料的比表面积与磷酸钛铝锂的比表面积比值、正极活性材料中镍钴锰酸锂的质量百分含量通常会影响二次电池的低温性能。从实施例1至实施例19可以看出，通过调控磷酸钛铝锂的质量百分含量、磷酸钛铝锂中各元素含量、磷酸钛铝锂的粒径、正极活性材料的粒径与磷酸钛铝锂的粒径比值、正极活性材料的比表面积与磷酸钛铝锂的比表面积比值、正极活性材料中镍钴锰酸锂的质量百分含量在本申请范围内，有利于进一步改善二次电池的低温性能。
从图1和图2可以看出，制得的磷酸钛铝锂原始颗粒结构包含一次纳米小颗粒和纳米颗粒之间相互粘附形成的二次混合大颗粒。
从图3可以看出，实施例1制得的正极极片中小颗粒的磷酸钛铝锂与正极活性材料接触并均匀分散在极片各处。
从图4可以看出，实施例1制得的正极极片中P元素分布均匀，说明更细小的磷酸钛铝锂随机均匀分布于正极极片各处。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (14)

1.一种正极极片，所述正极极片包括正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料、磷酸钛铝锂、导电剂和粘结剂，所述磷酸钛铝锂的化学式为Li1.3±0.22Al0.3±0.05Ti1.7±0.28（PO4）3±0.5；所述磷酸钛铝锂的粒径Dv50为D1 μm，所述磷酸钛铝锂的粒径Dv99为D2 μm，所述正极活性材料的粒径Dv50为D3 μm，所述正极活性材料的粒径Dv99为D4 μm，5＜D3/D1≤100，5＜D4/D2≤125。
2.根据权利要求1所述的正极极片，其中，以所述正极材料层的质量为基准，所述磷酸钛铝锂的质量百分含量为0.1%至20%。
3.根据权利要求1所述的正极极片，其中，以所述正极材料层的质量为基准，所述正极材料层中Ti元素的含量为0.1%至5%，所述正极材料层中Al元素的含量为0.02%至1%，所述正极材料层中P元素的含量为0.1%至5%。
4.根据权利要求1所述的正极极片，其中，以所述磷酸钛铝锂的质量为基准，所述磷酸钛铝锂中Ti元素的含量为20%至23%，所述磷酸钛铝锂中Al元素的含量为1.7%至2.5%，所述磷酸钛铝锂中P元素的含量为23%至25%。
5.根据权利要求1所述的正极极片，其中，0.2≤D1≤0.6。
6.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述正极活性材料的比表面积为S0 m2/g，所述磷酸钛铝锂的比表面积为S1 m2/g，0≤S1/S0≤0.05。
7.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述正极极片在0%充电状态下的膜片电阻为0.5mΩ至5mΩ，所述正极极片在50%充电状态下的膜片电阻为0.2mΩ至2mΩ，所述正极极片在100%充电状态下的膜片电阻为0.05mΩ至0.5mΩ。
8.根据权利要求1所述的正极极片，其中，以所述正极材料层的质量为基准，0%充电状态下的所述正极极片中P元素的质量百分含量为w，0%充电状态下的所述正极极片中Al元素的质量百分含量为x，0%充电状态下的所述正极极片中Ti元素的质量百分含量为y，0%充电状态下的所述正极极片中Li元素的质量百分含量为z，0.002≤y/z≤0.715，0.0008≤x/z≤0.145，0.0035≤w/z≤0.715。
9.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述正极活性材料包括钴酸锂。
10.根据权利要求9所述的正极极片，其中，所述正极活性材料包括镍钴锰酸锂，以所述正极活性材料质量为基准，所述镍钴锰酸锂的质量百分含量为M，0%＜M≤80%。
11.根据权利要求1所述的正极极片，其中，所述正极极片满足以下条件中的至少一者：
（ⅰ）所述磷酸钛铝锂的质量百分含量为0.4%至11%；
（ⅱ）所述磷酸钛铝锂的粒径Dv50为D1 μm，0.27≤D1≤0.33；
（ⅲ）所述磷酸钛铝锂的粒径Dv50为D1 μm，所述磷酸钛铝锂的粒径Dv99为D2 μm，所述正极活性材料的粒径Dv50为D3 μm，所述正极活性材料的粒径Dv99为D4 μm，12＜D3/D1≤60，10＜D4/D2≤80；
（ⅳ）所述正极活性材料的比表面积为S0 m2/g，所述磷酸钛铝锂的比表面积为S1 m2/g，0.005≤S1/S0≤0.04；
（ⅴ）所述正极活性材料包括钴酸锂和镍钴锰酸锂，所述镍钴锰酸锂的质量百分含量为M，0%＜M≤60%。
12.根据权利要求1所述的正极极片，其中，以所述正极材料层的质量为基准，0%充电状态下的所述正极极片中P元素的质量百分含量为w，0%充电状态下的所述正极极片中Al元素的质量百分含量为x，0%充电状态下的所述正极极片中Ti元素的质量百分含量为y，0%充电状态下的所述正极极片中Li元素的质量百分含量为z，0.0096≤y/z≤0.2549，0.003≤x/z≤0.071，0.011≤w/z≤0.291。
13.一种二次电池，其包括权利要求1至12中任一项所述的正极极片。
14.一种电子装置，其包括权利要求13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
CN116632191B (zh) * 2023-05-17 2024-04-09 孚能科技(赣州)股份有限公司 一种改性磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法和锂离子电池
CN118017154A (zh) * 2024-01-05 2024-05-10 湖南幸福时代新能源有限公司 一种latp涂层隔膜及具有latp涂层隔膜的锂离子电池

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111430665A (zh) * 2019-10-28 2020-07-17 蜂巢能源科技有限公司 正极片及其制备方法和应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102313090B1 (ko) * 2017-07-10 2021-10-18 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 양극, 그 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20200056136A (ko) * 2018-11-14 2020-05-22 삼성전자주식회사 전고체 이차전지 및 이의 제작방법
CN112542571A (zh) * 2019-09-23 2021-03-23 珠海冠宇电池股份有限公司 一种新型锂离子电池正极极片及其制备方法和用途
CN111180703B (zh) * 2020-01-06 2023-04-11 西安理工大学 一种磷酸钛铝锂应用于锂离子电池正极材料及制备方法
CN113937415A (zh) * 2020-06-28 2022-01-14 华为技术有限公司 二次电池和终端
CN112331843A (zh) * 2020-10-16 2021-02-05 东莞市创明电池技术有限公司 正极材料、正极及其制备方法、锂二次电池
CN114784223A (zh) * 2022-04-28 2022-07-22 广东马车动力科技有限公司 一种正极片及其制备方法与应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111430665A (zh) * 2019-10-28 2020-07-17 蜂巢能源科技有限公司 正极片及其制备方法和应用

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