CN116344916B - 锂二次电池和用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种锂二次电池和用电装置，锂二次电池包括正极极片和电解液，其中，正极极片包括含有正极活性材料的正极活性材料层，正极活性材料包括铝、锆、硼、镁、锌、钙和钛中的至少一种掺杂元素；电解液包含含C2‑C8烯基的硅烷类的第一添加剂和第二添加剂，第二添加剂选自氟磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂和四氟硼酸锂中的至少一种；第一添加剂在电解液中的质量百分含量W1、第二添加剂在电解液中的质量百分含量W2和掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3的比值满足1：（0.2‑2）：（0.1‑0.5）。本申请的锂二次电池具有良好的循环性能、动力学性能以及存储寿命。

Description

锂二次电池和用电装置
技术领域
本申请属于储能装置技术领域，具体涉及一种锂二次电池和用电装置。
背景技术
锂二次电池是一种以锂离子为活性离子的锂二次电池，具有能量密度高、工作电压高等优点，被广泛应用于各类电子产品及电动装置等。随着环境保护日益受到重视，新能源汽车日益普及，锂二次电池的需求呈现爆发式增长。
随着锂二次电池的应用越来越广泛，用户对锂二次电池提出了更高的性能要求。如何提升锂二次电池的循环性能、动力学性能以及存储寿命，是当前研究的重点内容。
发明内容
本申请的目的在于提供了一种锂二次电池，该锂二次电池在保持高能量密度的同时，还具有良好的循环性能、动力学性能以及存储寿命；本申请还提供包含上述锂二次电池的用电装置。
第一方面，本申请实施例提供了一种锂二次电池，包括正极极片和电解液，其中，正极极片包括含有正极活性材料的正极活性材料层，正极活性材料包括铝、锆、硼、镁、锌、钙和钛中的至少一种掺杂元素；
电解液包含含C2-C8烯基的硅烷类的第一添加剂和第二添加剂，第二添加剂选自氟磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂和四氟硼酸锂中的至少一种；
第一添加剂在电解液中的质量百分含量W1、第二添加剂在电解液中的质量百分含量W2和掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3的比值满足1：（0.2-2）：（0.1-0.5）。
根据本申请实施例的技术方案，正极活性材料包含包括铝、锆、硼、镁、锌、钙和钛中的至少一种的掺杂元素，可以使得正极活性材料具有高能量密度的同时，能够在充放电过程中保持更好的结构稳定性，从而改善锂二次电池的循环性能、动力学性能。
在根据本申请实施例的锂二次电池中，电解液包含一定量的C2-C8烯基硅烷类第一添加剂；在锂二次电池化成时，这样的第一添加剂参与负极极片一侧的SEI膜（SolidElectrolyte Interface Membrane）的成膜反应并可以增强所得SEI膜的强韧性，避免SEI膜反复破坏和形成，可以有效地减轻或避免例如电解液与负极活性材料之间的副反应，从而提高锂二次电池的循环性能和动力学性能。
电解液还包含一定量的第二添加剂；这样的第二添加剂可以参与并促进正极极片一侧的CEI膜的形成，抑制正极活性材料的掺杂元素的溶出，从而可以提高正极活性材料的结构稳定性。此外，通过促进CEI膜的形成，第二添加剂可以有效抑制第一添加剂在正极极片一侧发生氧化还原反应，从而避免或减轻了这样的氧化还原反应的产气效应，可以有利地延长锂二次电池的存储寿命。
当第一添加剂在电解液中的质量百分含量W1、第二添加剂在电解液中的质量百分含量W2和掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3的比值满足1：（0.2-2）：（0.1-0.5）时，第一添加剂与第二添加剂可以彼此协同，形成具有良好稳定性和强韧度的SEI膜和CEI膜，抑制了正极活性材料的掺杂元素的溶出和第一添加剂的产气副反应，可以有效改善锂二次电池的循环性能，动力学性能，并且还能延长锂二次电池的存储寿命。
在本申请任意实施方式中，W1、W2和W3的比值可以进一步满足1：（0.5-1.5）：（0.2-0.4）；可选地满足，1：（0.8-1.2）：（0.2-0.4）。W1、W2和W3的比值在上述范围，可以进一步增强第一添加剂与第二添加之间的协同作用，从而进一步改善锂二次电池的循环性能，动力学性能和存储寿命。
在本申请任意实施方式中，第一添加剂在电解液中的质量百分含量W1为0.05%至1%，可选地为， 0.1%至1%。第一添加剂在电解液中的质量百分含量W1在上述范围，在锂二次电池化成时，第一添加剂可以有效地参与负极极片一侧的SEI膜成膜反应，显著改善SEI膜的组成，使得所形成的SEI膜具有提高的强韧性。
在本申请任意实施方式中，第一添加剂包括四乙烯基硅烷、乙基三乙烯基硅烷、二乙基二乙烯基硅烷、三乙基乙烯基硅烷、三乙烯基炔基硅烷中的至少一种。上述种类的第一添加剂是一类含有C2-C8烯基的硅烷类化合物，含C2-C8的烯基在化成时可在负极极片一侧发生加聚反应得到分子量更高的产物，由此参与SEI膜的形成。当C2-C8烯基的硅烷类化合物参与SEI膜的形成时，可以为SEI膜引入具有较大分子量的碳链化合物和化学性能稳定的硅原子，从而可以增强SEI膜的强度、韧性以及稳定性。
在本申请任意实施方式中，第二添加剂在电解液中的质量百分含量W2为0.01%至2%，可选地， 0.02%至2%。第二添加剂在电解液中的质量百分含量W2在上述范围，一方面，可以与第一添加剂协同形成性能良好的SEI膜；另一方面，可以有效地促进形成正极极片一侧的CEI膜，所形成的CEI膜可以抑制正极活性材料的掺杂元素的溶出，以及抑制第一添加剂在正极极片侧的分解产气反应。
在本申请任意实施方式中，电解液包括有机溶剂，有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、甲酸甲酯中的一种或几种。电解液中的有机溶剂在上述种类时，可以使其搭配具有合适的粘度，可以有效的使第一添加剂和第二添加剂分散在其中，有利于电解液在锂二次电池中的存储性能。
在本申请任意实施方式中，掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3为0.005%至0.5%，可选地，0.005%至0.45%。控制掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3在上述范围，在锂二次电池充放电过程中，可以有效降低或避免正极活性材料中的发生的Li/Ni混排以及H2-H3的相转变的现象，提高锂二次电池的循环寿命，存储寿命。
在本申请任意实施方式中，正极活性材料包括结构式为 LiaNibCocMnfMdOe的锂过渡金属氧化物或其改性化合物中的一种或多种。0.8≤a≤1.2，0.5≤b＜1，0＜c＜1，0＜d＜1，1≤e≤2，0≤f≤1，M包括选自Mn、Al、Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti和B中的一种或多种。
在本申请任意实施方式中，b与 (b+c+f)的比值为0.8-0.98：1；可选为0.82-0.96：1。可以理解为镍元素的摩尔量与镍元素、钴元素和锰元素各自的摩尔量之和的比值在上述范围，可以使正极材料兼具良好的循环性能、高比容量、高安全性和低成本，还可以提高正极活性材料的比容量。
在本申请任意实施方式中，c与(b+c+f)的比值为0.01-0.2：1；可选为0.015-0.15：1。可以理解为钴元素的摩尔量与镍元素、钴元素和锰元素各自的摩尔量之和的比值在上述范围，可以使正极材料兼具良好的循环性能、高比容量、高安全性和低成本，还可以提高正极活性材料的循环性能。
在本申请任意实施方式中，f与(b+c+f)的比值为0.1-0.2：1；可选为0.15-0.2：1，其中，(b+c+f)表示b、c和f三者的和。锰元素的摩尔量与镍元素、钴元素和锰元素各自的摩尔量之和的比值在上述范围，可以使正极材料兼具良好的循环性能、高比容量、高安全性和低成本，还可以提高正极活性材料的循环性能。
在本申请任意实施方式中，正极活性材料层的面密度为3.0g/cm3以上。正极活性材料层的面密度在上述范围，按照常规的正极活性材料在正极活性材料层的含量一般为92%至98.5%，表明其中具有较多的正极活性材料，可以提高锂二次电池的循环性能。
在本申请任意实施方式中，负极活性材料层还包括硅元素。硅元素作为负极活性材料，具有容量高 (4200mA· h/g) 和脱锂电压低等优点，在负极活性材料层中添加硅元素有助于提高负极极片对活性锂的存储性能，降低负极的脱锂电压。
在本申请任意实施方式中，基于负极活性材料层的总质量，负极活性材料层包含小于或等于8%的硅元素。硅元素的在负极活性材料层的质量含量在上述范围，在提高负极极片的容量和降低脱锂电压的基础上，有利于控制负极活性材料层的体积膨胀率，提高锂二次电池的性能。
在本申请任意实施方式中，负极活性材料层的压实密度为1.3-1.7 g/cm3。负极活性材料层的压实密度在上述范围，有利于控制锂二次电池在充放电过程中由于活性物质体积变化带来的集流体延伸风险；以及负极极片延伸导致的正极极片的断裂风险，从而改善负极极片的褶皱和电池变形的问题。
第二方面，本申请实施例提供了一种用电装置，包括第一方面的锂二次电池。
本申请的用电装置包括本申请提供的锂二次电池，因而至少具有与所述锂二次电池相同的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是锂二次电池的一实施方式的示意图。
图2是图1的分解图。
图3是电池模块的一实施方式的示意图。
图4是电池包的一实施方式的示意图。
图5是图4的分解图。
图6是锂二次电池用作电源的装置的一实施方式的示意图。
具体实施方式
为了使本申请的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合具体实施例对本申请进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或几种”中“几种”的含义是两种或两种以上。
本申请的上述发明内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
锂二次电池，因其具有能量高、循环寿命长、安全性能好等特点而备受关注。目前锂离子电池应用已经深入到日常生活中的方方面面，例如相机、笔记本电脑、电动汽车。
锂二次电池包括电极组件以及电解液，电极组件包括正极极片、负极极片以及设置在正极极片和负极极片之间的隔离膜。提升锂二次电池的循环性能和能量密度一直是行业内的追求。
为了提升电芯的能量密度，正极极片中的镍含量普遍比较高。但是随着镍含量的增加，在锂二次电池充放电过程中，正极活性材料中的发生的Li/Ni混排以及H2-H3的相转变比较严重，使得电池的循环寿和存储寿命受到影响。
经研究发现，镍钴锰三元材料中过渡金属离子价态发生改变，使锂二次电池的循环性能降低。因而在正极活性材料中掺杂一些特定的元素，可以改变正极活性材料的能带结构，解决上述问题。但是正极活性材料中的掺杂元素在长期充放电过程中会逐渐释放出来，并沉积到负极，掺杂元素的释放会降低正极活性材料在充放电过程中的循环性能，且掺杂元素的沉积会对负极表面的SEI膜造成破坏，进一步影响锂二次电池的循环稳定性。
在锂二次电池充放电过程中，电解液在正极极片和负极极片的界面往往会发生副反应，导致锂二次电池的综合性能受影响。
经研究发现，抑制掺杂元素在负极的沉积，可以添加包括四乙烯基硅烷在内的添加剂，此类添加剂容易在正极极片中氧化，产生气体，不利于锂二次电池的性能。
鉴于此，本申请实施例的技术方案，提供了一种锂二次电池，其能够至少减轻掺杂元素在电池充放电过程中在负极极片的沉积，从而降低或避免掺杂元素对电池的循环性能产生不利影响；减轻抑制掺杂元素释放的添加剂在正极极片的氧化，使其参与在正极极片一侧CEI膜的形成，从而保护正极活性材料，从而改善包含其的锂二次电池的综合性能，如循环寿命、存储寿命。
锂二次电池
第一方面，本申请实施例提供了一种锂二次电池，包括正极极片和电解液，其中，正极极片包括含有正极活性材料的正极活性材料层，正极活性材料包括铝、锆、硼、镁、锌、钙和钛中的至少一种掺杂元素；
电解液包含含C2-C8烯基的硅烷类的第一添加剂和第二添加剂，第二添加剂选自氟磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂和四氟硼酸锂中的至少一种；
第一添加剂在电解液中的质量百分含量W1、第二添加剂在电解液中的质量百分含量W2和掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3的比值满足1：（0.2-2）：（0.1-0.5）。
根据本申请实施例的技术方案，正极活性材料包含包括铝、锆、硼、镁、锌、钙和钛中的至少一种的掺杂元素，可以使得正极活性材料具有高能量密度的同时，能够在充放电过程中保持更好的结构稳定性，从而改善锂二次电池的循环性能、动力学性能。
在根据本申请实施例的锂二次电池中，电解液包含一定量的C2-C8烯基硅烷类第一添加剂；在锂二次电池化成时，这样的第一添加剂与第二添加剂一起参与负极极片一侧的SEI膜（Solid Electrolyte Interface Membrane）的成膜反应并可以增强所得SEI膜的强韧性，避免SEI膜反复破坏和形成，可以有效地减轻或避免例如电解液与负极活性材料之间的副反应，从而提高锂二次电池的循环性能和动力学性能。
电解液还包含一定量的第二添加剂；这样的第二添加剂可以参与并促进正极极片一侧的CEI膜的形成，抑制正极活性材料的掺杂元素的溶出，从而可以提高正极活性材料的结构稳定性。此外，通过促进CEI膜的形成，第二添加剂可以有效抑制第一添加剂在正极极片一侧发生氧化还原反应，从而避免或减轻了这样的氧化还原反应的产气效应，可以有利地延长锂二次电池的存储寿命。
当第一添加剂在电解液中的质量百分含量W1、第二添加剂在电解液中的质量百分含量W2和掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3的比值满足1：（0.2-2）：（0.1-0.5），可选的，W1、W2和W3的比值为1：0.3：0.1，1：1：0.3：0.1，1：0.4：0.1，1：1.6：0.5，1：1.7：0.5，1：1.8：0.5，1：1.9：0.5，1：2.0：0.5中的任意一个比值或其组成的范围。
第一添加剂与第二添加剂可以彼此协同，形成具有良好稳定性和强韧度的SEI膜和CEI膜，抑制了正极活性材料的掺杂元素的溶出和第一添加剂的产气副反应，可以有效改善锂二次电池的循环性能，动力学性能，并且还能延长锂二次电池的存储寿命。
在一些可选的实施方式中，W1、W2和W3的比值满足1：（0.5-1.5）：（0.2-0.4）；可选地满足，1：（0.8-1.2）：（0.2-0.4）。W1、W2和W3的比值可以为
1：0.5：0.2，1：0.6：0.2，1：0.7：0.2，1：0.85：0.2，1：0.9：0.2，1：1.0：0.2，1：1.1：0.2，1：1.2：0.2，1：1.3：0.2，1：0.4：0.2，1：0.5：0.3，1：0.6：0.3，1：0.7：0.3，1：0.85：0.3，1：0.9：0.3，1：1.0.3，1：1.1：0.3，1：1.2：0.3，1：1.3：0.3，1：0.4：0.3，1：0.5：0.4，1：0.6：0.4，1：0.7：0.4，1：0.85：0.4，1：0.9：0.4，1：1.0：0.4，1：1.1：0.4，1：1.2：0.4，1：1.3：0.4，1：0.4：0.4中的任意一个比值或其组成的范围。W1、W2和W3的比值在上述范围，可以进一步增强第一添加剂与第二添加之间的协同作用，从而进一步改善锂二次电池的循环性能，动力学性能和存储寿命。
[电解液]
电解液在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本申请对电解液的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。
在一些可选的实施方式中，电解液包括电解质盐。
在一些可选的实施方式中，电解质盐可选自LiPF6（六氟磷酸锂）、LiBF4(四氟硼酸锂)、LiClO4（高氯酸锂）、LiAsF6（六氟砷酸锂）、LiFSI（双氟磺酰亚胺锂）、LiTFSI（双三氟甲磺酰亚胺锂）、LiTFS（三氟甲磺酸锂）、LiDFOB（二氟草酸硼酸锂）、LiBOB（二草酸硼酸锂）、LiPO2F2（二氟磷酸锂）、LiDFOP（二氟二草酸磷酸锂）及LiTFOP（四氟草酸磷酸锂）中的一种或几种。
在一些可选的实施方式中，电解液包括有机溶剂，有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、甲酸甲酯中的一种或几种。电解液中的有机溶剂在上述种类时，可以使其搭配具有合适的粘度，可以有效的使第一添加剂和第二添加剂分散在其中，有利于电解液在锂二次电池中的存储性能。
在一些可选的实施方式中，电解液在25℃温度下的粘度为2.0mPas至5.0mPas。在上述粘度范围下的电解液有利于活性离子的传输，有利于锂二次电池的动力学性能。
在一些可选的实施方式中，电解液中还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂，也可以包括正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温性能的添加剂、改善电池低温性能的添加剂等。
在一些可选的实施方式中，添加剂包括第一添加剂和第二添加剂。
在一些可选的实施方式中，第一添加剂在电解液中的质量百分含量W1为0.05%至1%，可选地为，W2为0.01%至2%，可选地，0.05%至1%。第一添加剂在电解液中的质量百分含量W1为0.05%、0.1%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%、0.45%、0.50%、0.55%、0.60%、0.65%、0.70%、0.75%、0.80%、0.85%、0.90%、0.95%、1.0%中的任意数值或任意数值组成的范围。第一添加剂在电解液中的质量百分含量W1在上述范围，在锂二次电池化成时，第一添加剂可以有效地参与负极极片一侧的SEI膜成膜反应，显著改善SEI膜的组成，使得所形成的SEI膜具有提高的强韧性。
当第一添加剂的含量低于0.05%时，不能达到显著改善SEI膜的效果。当第一添加剂的含量大于1%时，会导致SEI膜成膜过厚且SEI膜强度下降，不利地影响锂二次电池的循环性能和动力学性能。
在一些可选的实施方式中，第一添加剂包括四乙烯基硅烷、乙基三乙烯基硅烷、二乙基二乙烯基硅烷、三乙基乙烯基硅烷、三乙烯基炔基硅烷中的至少一种。上述种类的第一添加剂是一类含有C2-C8烯基的硅烷类化合物，含C2-C8的烯基在化成时可在负极极片一侧发生加聚反应得到分子量更高的产物，由此参与SEI膜的形成。当C2-C8烯基的硅烷类化合物参与SEI膜的形成时，可以为SEI膜引入具有较大分子量的碳链化合物和化学性能稳定的硅原子，从而可以增强SEI膜的强度、韧性以及稳定性。
在一些可选的实施方式中，第二添加剂在电解液中的质量百分含量W2为0.01%至2%，可选地，（0.02%）至（2%）。第二添加剂在电解液中的质量百分含量W1为0.01%、0.05%、0.1%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%、0.45%、0.50%、0.55%、0.60%、0.65%、0.70%、0.75%、0.80%、0.85%、0.90%、0.95%、1.0%、1.01%、1.05%/1.1%、1.15%、1.20%、1.25%、1.30%、1.35%、1.40%、1.45%、1.50%、1.55%、1.60%、1.65%、1.70%、1.75%、1.80%、1.85%、1.90%、1.95%、2%中的任意数值或任意数值组成的范围。第二添加剂在电解液中的质量百分含量W2在上述范围，一方面，可以与第一添加剂协同形成性能良好的SEI膜；另一方面，可以有效地促进形成正极极片一侧的CEI膜，所形成的CEI膜可以抑制正极活性材料的掺杂元素的溶出，以及抑制第一添加剂在正极极片侧的分解产气反应。
当第二添加剂的含量低于0.01%时，不利于CEI膜和SEI膜的生成；当第二添加剂的含量高于2%时，可能影响锂离子在电解液中的溶剂化，降低电解液的离子电导率，影响锂二次电池的动力学性能。
[正极极片]
在一些可选的实施方式中，正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面且包括正极活性材料的正极活性材料层。例如，正极集流体具有在自身厚度方向相对的两个表面，正极活性材料层设置于正极集流体的两个相对表面中的任意一者或两者上。
正极活性材料层包括正极活性材料，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池单体的正极活性材料。
在一些可选的实施方式中，正极活性材料包括经掺杂元素掺杂的正极活性材料。
在一些可选的实施方式中，掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3为0.005%至0.5%，可选地，0.005%至0.45%。掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3为0.005%、0.01%、0.015%、0.020%、0.025%、0.030%、0.035%、0.040%、0.045%、0.050%、0.055%、0.060%、0.065%、0.070%、0.075%、0.080%、0.085%、0.090%、0.095%、0.1%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%、0.45%、0.50%中的任意数值或任意数值组成的范围。控制掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3在上述范围，在锂二次电池充放电过程中，可以有效降低或避免正极活性材料中的发生的Li/Ni混排以及H2-H3的相转变的现象，提高锂二次电池的循环寿命，存储寿命。
在一些可选的实施方式中，正极活性材料包括结构式为 LiaNibCocMnfMdOe的锂过渡金属氧化物或其改性化合物中的一种或多种。0.8≤a≤1.2，0.5≤b＜1，0＜c＜1，0＜d＜1，1≤e≤2，0≤f≤1，M包括选自Mn、Al、Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti和B中的一种或多种。
在一些可选的实施方式中，正极活性材料可以为层状过渡金属氧化物。在一些可选的实施方式中，正极活性材料可以为经掺杂的三元正极镍钴锰材料。当正极活性材料为上述种类时，使用经掺杂元素掺杂的正极活性材料，可以有效改善正极活性材料的能带结构，从而改善包括其的锂二次电池的循环稳定性。
作为示例，正极活性材料可包括LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/ 3O2（NCM333）、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（NCM622）、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM811）、LiNi0.85Co0.15Al0.05O2、LiFePO4和LiMnPO4中的一种或多种。
上述各正极活性材料的改性化合物可以是对正极活性材料进行掺杂改性和/或表面包覆改性。
在一些可选的实施方式中，掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3为0.005%至0.5%，可选地，0.005%至0.45%。控制掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W4在上述范围，在锂二次电池充放电过程中，可以有效降低或避免正极活性材料中的发生的Li/Ni混排以及H2-H3的相转变的现象，提高锂二次电池的循环寿命，存储寿命，以及功率性能。当掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W4低于0.005%时，无法改善正极活性材料的结构，或改善的效果较小；当掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W4高于0.5%时，可能会降低锂二次电池的能量密度。
在一些可选的实施方式中，b与 (b+c+f)的比值为0.8-0.98：1；可选为0.82-0.96：1。镍元素的摩尔量与镍元素、钴元素和锰元素各自的摩尔量之和的比值在上述范围，可以使正极材料兼具良好的循环性能、高比容量、高安全性和低成本，还可以提高正极活性材料的比容量。
在一些可选的实施方式中，c与(b+c+f)的比值为0.01-0.2：1；可选为0.015-0.15：1。钴元素的摩尔量与镍元素、钴元素和锰元素各自的摩尔量之和的比值在上述范围，可以使正极材料兼具良好的循环性能、高比容量、高安全性和低成本，还可以提高正极活性材料的循环性能。
在一些可选的实施方式中，f与(b+c+f)的比值为0.1-0.2：1；可选为0.15-0.2：1。其中，(b+c+f)表示b、c和f三者的和。锰元素的摩尔量与镍元素、钴元素和锰元素各自的摩尔量之和的比值在上述范围，可以使正极材料兼具良好的循环性能、高比容量、高安全性和低成本，还可以提高正极活性材料的循环性能。
在一些可选的实施方式中，正极活性材料层的面密度为3.0g/cm3以上。正极活性材料层的面密度在上述范围，按照常规的正极活性材料在正极活性材料层的含量一般为92%至98.5%，表明其中具有较多的正极活性材料，可以提高锂二次电池的循环性能。
正极活性材料层的面密度为本领域公知的含义，可以用本领域公知的仪器及方法进行测定。例如取单面涂布且经冷压后的正极极片（若是双面涂布的正极极片，可先擦拭掉其中一面的正极活性材料层），冲切成面积为S1的小圆片，称其重量，记录为M1。然后将上述称重后的正极极片的正极活性材料层擦拭掉，称量正极集流体的重量，记录为M0。正极活性材料层的面密度 = (正极极片的重量M1– 正极集流体的重量M0)/S1。
例如，当电池单体为锂离子电池单体、锂金属电池单体时，正极活性材料可包括锂过渡金属氧化物、橄榄石结构的含锂磷酸盐及其各自的改性化合物中的一种或多种。锂过渡金属氧化物的示例可包括锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物及其各自的改性化合物中的一种或多种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料及其各自的改性化合物中的一种或多种。本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作正极活性材料的传统公知的材料。
在一些可选的实施方式中，正极活性材料层还可选地包括正极导电剂。本申请对正极导电剂的种类没有特别的限制，作为示例，正极导电剂包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、碳黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。
在一些可选的实施方式中，正极活性材料层还可选地包括正极粘结剂。本申请对正极粘结剂的种类没有特别的限制，作为示例，正极粘结剂可包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和含氟丙烯酸酯类树脂中的一种或多种。
在一些可选的实施方式中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。作为金属箔片的示例，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层以及形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属材料层。作为示例，金属材料可包括铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银和银合金中的一种或多种。作为示例，高分子材料基层可包括聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯乙烯（PS）和聚乙烯（PE）中的一种或多种。
正极活性材料层通常是将正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、冷压而成的。正极浆料通常是将正极活性材料、可选的导电剂、可选的粘结剂以及任意的其他组分分散于溶剂中并搅拌均匀而形成的。溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮（NMP），但不限于此。
[负极极片]
在一些可选的实施方式中，锂二次电池还包括负极极片，负极极片包括负极活性材料层；负极活性材料层包括石墨。锂二次电池的负极活性材料层包括电池，可以有效存储活性锂，有利于锂二次电池的循环性能。
负极极片的具体组成以及结构等，可根据电池单体的种类进行选择，本申请实施例对此并不限定。
例如，当电池单体为锂离子电池单体时，负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面且包括负极活性材料的负极活性材料层。例如，负极集流体具有在自身厚度方向相对的两个表面，负极活性材料层设置在负极集流体的两个相对表面中的任意一者或两者上。
负极活性材料为能够脱出和嵌入活性离子（例如锂离子等）的材料，负极活性材料可采用本领域公知的材料。作为示例，负极活性材料包括但不限于天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、硅基材料、锡基材料和钛酸锂中的一种或多种。硅基材料可包括单质硅、硅氧化物、硅碳复合物、硅氮复合物和硅合金材料中的一种或多种。锡基材料可包括单质锡、锡氧化物和锡合金材料中的一种或多种。本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作负极活性材料的传统公知的材料。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料层还包括硅元素。硅元素作为负极活性材料，具有容量高 (4200mA· h/g) 、 脱锂电压低等优点，在负极活性材料层中添加硅元素有助于提高负极极片对活性锂的存储性能，降低负极的脱锂电压。
在一些可选的实施方式中，基于负极活性材料层的总质量，负极活性材料层包含小于或等于8%的硅元素。硅元素的在负极活性材料层的质量含量在上述范围，在提高负极极片的容量和降低脱锂电压的基础上，有利于控制负极活性材料层的体积膨胀率，提高锂二次电池的性能。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料层的压实密度为1.3-1.7 g/cm3。负极活性材料层的压实密度在上述范围，有利于控制锂二次电池在充放电过程中由于活性物质体积变化带来的集流体延伸风险；以及负极极片延伸导致的正极极片的断裂风险，从而改善负极极片的褶皱和电池变形的问题。
此外，当负极活性材料层包含一定量的硅元素时，控制负极活性材料层的压实密度尤为重要，有利于改善或避免负极极片的褶皱和电池变形的问题。
负极活性材料层的压实密度为本领域公知的含义，可用本领域公知的仪器及方法进行测定。例如取单面涂布且经冷压后的负极极片，测试负极活性材料层的厚度，再参考测试正极活性材料层的面密度的测试方法得到负极活性材料层的面密度，负极活性材料层的压实密度 = 负极膜片的面密度/负极膜片的厚度。
在一些可选的实施方式中，当正极活性材料为经掺杂的三元正极镍钴锰材料，负极活性材料包括石墨时，锂二次电池的电动势之差≥4.2V。锂二次电池的电动势之差≥4.2V，有利于电池能量密度的提升。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料层还可选地包括负极导电剂。本申请对负极导电剂的种类没有特别的限制，作为示例，负极导电剂可包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、碳黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料层还可选地包括负极粘结剂。本申请对负极粘结剂的种类没有特别的限制，作为示例，负极粘结剂可包括丁苯橡胶（SBR）、水溶性不饱和树脂SR-1B、水性丙烯酸类树脂（例如，聚丙烯酸PAA、聚甲基丙烯酸PMAA、聚丙烯酸钠PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）和羧甲基壳聚糖（CMCS）中的一种或多种。
在一些可选的实施方式中，负极活性材料层还可选地包括其他助剂。作为示例，其他助剂可包括增稠剂，例如，羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、PTC热敏电阻材料等。
在一些可选的实施方式中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。作为金属箔片的示例，可采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层以及形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属材料层。作为示例，金属材料可包括铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银和银合金中的一种或多种。作为示例，高分子材料基层可包括聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯乙烯（PS）和聚乙烯（PE）中的一种或多种。
负极活性材料层通常是将负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、冷压而成的。负极浆料通常是将负极活性材料、可选的导电剂、可选地粘结剂、其他可选的助剂分散于溶剂中并搅拌均匀而形成的。溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮（NMP）或去离子水，但不限于此。
负极极片并不排除除了负极活性材料层之外的其他附加功能层。例如，在一些可选的实施方式中，本申请的负极极片还可以包括夹在负极集流体和负极活性材料层之间、设置于负极集流体表面的导电底涂层（例如由导电剂和粘结剂组成）；在一些可选的实施方式中，本申请的负极极片还可以包括覆盖在负极活性材料层表面的保护层。
当电池单体为锂金属电池单体时，负极极片可不包括能够脱出和嵌入活性离子的负极活性材料。例如，在一些可选的实施方式中，负极极片可包括锂片或锂合金片；在另一些实施例中，负极极片包括网状或泡沫状三维骨架层，例如，泡沫铜（或铜合金）、泡沫镍（或镍合金）、铜（或铜合金）网、镍（或镍合金）网等。
[隔离膜]
采用电解液的锂二次电池、以及一些采用固态电解质的锂二次电池中，还包括隔离膜。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，起到隔离的作用。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。在一些可选的实施方式中，隔离膜可选自玻璃纤维薄膜、无纺布薄膜、聚乙烯（PE）薄膜、聚丙烯（PP）薄膜、聚偏二氟乙烯薄膜及它们的多层复合薄膜中的一种或几种。
本申请对锂二次电池种类没有特别的限制，例如，锂二次电池可以为锂离子电池。
在一些可选的实施方式中，锂二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。
在一些可选的实施方式中，锂二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。锂二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，如聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等中的一种或几种。
本申请对锂二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱体、扁平体、长方体或其他任意的形状。如图1是作为一个示例的方形结构的锂二次电池5。
在一些可选的实施方式中，锂二次电池可包括外包装。该外包装用于封装正极极片、负极极片和电解质。
在一些可选的实施方式中，参照图2，外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。
正极极片、负极极片和隔离膜可经叠片工艺或卷绕工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔。电解质可采用电解液，电解液浸润于电极组件52中。锂二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或几个，可根据需求来调节。
在一些可选的实施方式中，锂二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。锂二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，如可包括聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等中的一种或几种。
在一些可选的实施方式中，锂二次电池可以组装成电池模块，电池模块所含锂二次电池的数量可以为多个，具体数量可根据电池模块的应用和容量来调节。
图3是作为一个示例的电池模块4。参照图3，在电池模块4中，多个锂二次电池5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个锂二次电池5进行固定。
可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个锂二次电池5容纳于该容纳空间。
在一些可选的实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以根据电池包的应用和容量进行调节。
图4是作为一个示例的电池包1。参照图4和图5，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于电池箱中。
[制备方法]
锂二次电池的制备方法可包括将负极极片、正极极片和电解质组装形成锂二次电池的步骤。在一些可选的实施方式中，可将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序卷绕或叠片，使隔离膜处于正极极片与负极极片之间起到隔离的作用，得到电极组件（即电芯）；将电极组件置于外包装中，注入电解液并封口，得到锂二次电池。在一些可选的实施方式中，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，得到锂二次电池。
在一些可选的实施方式中，锂二次电池的制备还可包括制备正极极片的步骤。作为示例，可以将正极活性材料、导电剂和粘结剂分散于溶剂（例如N-甲基吡咯烷酮，简称NMP）中，形成均匀的正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，得到正极极片。
在一些可选的实施方式中，锂二次电池的制备还可包括制备负极极片的步骤。作为示例，将负极活性材料、粘结剂、以及可选的增稠剂和导电剂分散于溶剂中，溶剂可以是去离子水，形成均匀的负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，得到负极极片。
在本申请的一些实施例中，根据本申请的锂二次电池可以组装成电池模块，电池模块所含锂二次电池的数量可以为多个，具体数量可根据电池模块的应用和容量来调节。
可选地，电池模块还可以包括具有容纳空间的外壳，多个锂二次电池容纳于该容纳空间。
在一些可选的实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以根据电池包的应用和容量进行调节。
用电装置
第二方面，本申请实施例提供了一种用电装置，包括第一方面的锂二次电池。
本申请的用电装置包括本申请第一方面的锂二次电池，因而至少具有与锂二次电池应用的优势。
锂二次电池可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以但不限于是移动设备（例如手机、笔记本电脑等）、电动车辆（例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等）、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。
图6是作为一个示例的用电装置的示意图。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
作为另一个示例的用电装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该用电装置通常要求轻薄化，可以采用锂二次电池作为电源。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
（1）正极极片的制备：
正极活性材料的制备：将镍钴锰三元正极活性材料的前驱体粉末与含有掺杂元素的盐溶液混合并进行液相扩散反应，干燥后得到掺杂的前驱体粉末。其中，掺杂元素的盐溶液为含掺杂元素的可溶性金属溶液，其溶质为硫酸锌、硫酸镁、氯化铝或硝酸锆中的一种，其溶剂为乙醇。将上述溶质和溶剂混合后配制得到掺杂元素盐溶液，然后将三元前驱体粉末与掺杂元素盐溶液混合并进行液相扩散反应，固含量百分数为30重量％-50重量％，以液相扩散的方式，将掺杂元素通过溶液均匀渗入到镍钴锰三元正极活性材料的空隙中。具体的液相扩散反应工艺条件为，反应温度为25-40℃，反应时间为30-90min，搅拌速度为15-45Hz，制得正极活性材料，正极活性材料为LiaNibCocMnfMdOe，实施例1中a为1，e为2；b：c：f的比值为8:1:1。且M为Al。
将制得的正极活性材料、导电剂Super P、粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF）在N-甲基吡咯烷酮（NMP）中制成正极浆料。正极浆料中固体含量为50wt%，固体成分中LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、Super P、PVDF 的质量比为8:1:1。将正极浆料涂布在集流体铝箔上并在85℃下烘干后进行冷压，然后进行切边、裁片、分条后，在85℃的真空条件下烘干4h，制成正极片。
（2）电解液的制备：
在充满氩气的手套箱中（水含量＜10 ppm，氧气含量＜1 ppm），将碳酸乙烯酯，碳酸甲乙酯按照质量比1：1加入烧杯中搅拌混合，随后加入非水有机溶剂中缓慢加入适量的LiPF6和LiFSI，待锂盐完全溶解后，将适量的第一添加剂：四氟乙烯基硅烷基、第二添加剂加入到上述电解液中混合均匀后，得到目标电解液，在表1中添加剂的比例是基于电解液的总质量计算所得到的质量百分数。
（3）负极片的制备：
将作为负极活性材料的石墨，一定量的硅与导电剂Super P、增稠剂CMC、粘接剂丁苯橡胶（SBR）在去离子水中混合均匀，制成负极浆料。负极浆料中固体含量为30wt%，固体成分中石墨、Super P、CMC及粘接剂丁苯橡胶（SBR）的质量比为80:15:3:2。将负极浆料涂布在集流体铜箔上并在85℃下烘干，然后进行冷压、切边、裁片、分条后，在120℃真空条件下烘干12h，制成负极片。
（4）隔离膜
以16μm的聚乙烯薄膜（PE）作为隔离膜。
（5）锂离子电池的制备：
将制得的正极片、隔离膜、负极片按顺序叠好，使隔离膜处于正负极片中间起到隔离正负极的作用，卷绕得到裸电芯，焊接极耳，将裸电芯置于外包装中，将上述制备的电解液注入到干燥后的电芯中，封装、静置、化成、整形、容量测试等，完成锂离子电池的制备（软包锂离子电池的厚度4.0mm、宽度60mm、长度140mm）。
实施例2 ~ 21及对比例1 ~ 4
制备方法与实施例1类似，不同的是：使用不同的正极活性材料，调控正极极片制备步骤中的相关参数；详见表1。
测试部分
以下测试中，当正极活性材料是锂镍钴锰氧化物时，放电截止电压为2.8V，充电截止电压为4.25或4.3V；当正极活性材料是磷酸铁锂时，放电截止电压为2.5V，充电截止电压为3.65V。
掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量的测定方法为：电感耦合等离子体（ICP） 测试
(1) 锂离子电池的循环性能测试。
环境温度调节为25℃，进行第一次充电和放电，电芯1C的充电电流下充电到4.25V，恒压充电到0.05C，静置10min，1C进行恒流放电，直到放电截止电压2.8V，此为一个充放电循环，记录放电容量为C0，按照上述充放电流程进行300个循环，第300cls的放电容量为C1，电芯的循环容量保持率=C1/C0*100%
(2) 锂离子电池的存储寿命测试
25℃下将电池1C恒流充电到4.25V，然后恒压充电到电流为0.05C，静置10min，1C放电到2.8V，记录放电容量D0，随后将电池放置到60℃恒温箱中，保温60天，取出电芯，待电芯表面温度恢复室温后，1C放电到2.8V，随后1C 充电到4.25V，恒压充电到0.05C，静置10min，1C放电到2.8V，记录放电容量D1，电池的高温存储容量保持率=D1/D0*100%
（3）锂离子电池的直流内阻DCR性能测试
电池1C充电到4.25V ，随后恒压充电到0.05C，静置30min 1C 放电0.5h，静置30min ，记录静置后的电压V1，随后4C放电30s，采点间隔0.1S，记录放电结束时的电压V2，电池DCR=(V1-V2)/I，I=4C。
表1
由实施例1-7与对比例1-3的比较结果可以看出，对比例1-3中第二添加剂的含量不在合适的范围时，对比例1-3的锂二次电池的循环性能，高温存储性能还有电阻性能相对实施例较差，说明了第二添加剂的含量与第一添加剂和掺杂元素的含量的质量比在合适的范围时，锂二次电池的循环性能，高温存储性能还有电阻性能可以提升。
实施例8-14与对比例4-6的比较结果可以看出，当对比例4-6中的掺杂元素的含量太多，对比例4-6的锂二次电池的循环性能，高温存储性能还有电阻性能相对实施例较差；说明了当第一添加剂在电解液中的质量百分含量W1、第二添加剂在电解液中的质量百分含量W2和掺杂元素在正极活性材料中的质量百分含量W3的比值满足1：（0.2-2）：（0.1-0.5），锂二次电池的循环性能，高温存储性能还有电阻性能可以提升。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种锂二次电池，其中，包括正极极片和电解液，
其中，所述正极极片包括含有正极活性材料的正极活性材料层，所述正极活性材料包括铝、锆、硼、镁、锌、钙和钛中的至少一种掺杂元素；所述正极活性材料包括结构式为LiaNibCocMnfMdOe的锂过渡金属氧化物； 0.8≤a≤1.2，0.5≤b＜1，0＜c＜1，0＜d＜1，1≤e≤2，0≤f≤1，M包括选自Mn、Al、Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti和B中的一种或多种；
所述电解液包括含C2-C8烯基的硅烷类的第一添加剂和第二添加剂，所述第二添加剂选自氟磺酸锂、双氟磺酰亚胺锂和四氟硼酸锂中的至少一种；
所述第一添加剂在所述电解液中的质量百分含量W1、所述第二添加剂在所述电解液中的质量百分含量W2和所述掺杂元素在所述正极活性材料中的质量百分含量W3的比值满足1：（0.2-2）：（0.1-0.5）。
2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，W1、W2和W3的比值满足1：（0.5-1.5）：（0.2-0.4）。
3.根据权利要求1或2所述的锂二次电池，其中，所述第一添加剂在所述电解液中的质量百分含量W1为0.05%至1%； 和/或，
所述第一添加剂包括四乙烯基硅烷、乙基三乙烯基硅烷、二乙基二乙烯基硅烷、三乙基乙烯基硅烷、三乙烯基炔基硅烷中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的锂二次电池，其中，所述第二添加剂在所述电解液中的质量百分含量W2为0.01%至2%。
5.根据权利要求1或2所述的锂二次电池，其中，所述电解液包含有机溶剂，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟苯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、甲酸甲酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的锂二次电池，其中，所述掺杂元素在所述正极活性材料中的质量百分含量W3为0.005%至0.5%。
7.根据权利要求1所述的锂二次电池，其中，b与 (b+c+f)的比值为（0.8-0.98）：1；和/或，
c与(b+c+f)的比值为（0.01-0.2）：1；和/或，
f与(b+c+f)的比值为（0.1-0.2）：1；
其中，(b+c+f)表示b、c和f三者的和。
8.根据权利要求1或2所述的锂二次电池，其中，所述正极活性材料层的面密度大于或等于3.0g/cm3。
9.根据权利要求1或2所述的锂二次电池，其中，所述锂二次电池还包括负极极片，所述负极极片包括负极活性材料层；所述负极活性材料层包括石墨。
10.根据权利要求9所述的锂二次电池，其中，所述负极活性材料层还包括硅元素。
11.根据权利要求9所述的锂二次电池，其中，基于所述负极活性材料层的总质量，所述负极活性材料层包含质量含量小于或等于8%的硅元素。
12.根据权利要求9所述的锂二次电池，其中，所述负极活性材料层的压实密度为1.3-1.7 g/cm3。
13.一种用电装置，其中，包括权利要求1-12中任一项所述的锂二次电池。
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