CN116544348A - 二次电池和装置 - Google Patents

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CN116544348A CN202310687159.4A CN202310687159A CN116544348A CN 116544348 A CN116544348 A CN 116544348A CN 202310687159 A CN202310687159 A CN 202310687159A CN 116544348 A CN116544348 A CN 116544348A
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Abstract

本申请涉及二次电池和装置。本申请的二次电池包括正极极片、负极极片和电解液，其中，所述电解液包括含硫添加剂，所述正极包括正极活性材料层，所述正极活性层包括导电剂，基于所述正极活性材料层的质量，所述正极活性材料层中导电剂的含量为A％，所述正极还包括位于所述正极活性材料层表面的固体电解质界面膜，所述负极包括负极活性材料层以及位于所述负极活性材料层表面的固体电解质界面膜，采用X射线光电子能谱仪测试，所述负极固体电解质界面膜中硫元素的质量百分含量为Y1％，所述正极固体电解质界面膜中硫元素的质量百分含量为Y2％，其中，2.0≤Y1+3*Y2/A≤8.5，所得二次电池具有较优的在高温下的循环性能、储存性能和安全性能。

Description

二次电池和装置
技术领域
本申请涉及储能领域。具体地，本申请涉及一种二次电池和装置。
背景技术
锂离子电池凭借其众多优点，迅速占领了手机、笔记本电脑等3C领域以及各类电动汽车领域。
近年来，随着锂离子二次电池的应用范围越来越广泛，人们对二次电池的性能也提出了更高的要求。如何使二次电池具有较高的安全性能和循环性能，成为亟待解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请提供了一种二次电池以及相关的装置。本申请的二次电池通过控制正极活性材料层表面形成的固体电解质界面膜(CEI膜)中硫元素的含量、在负极活性材料层表面形成的固体电解质界面膜(SEI膜)中硫元素的含量与正极活性材料层中导电剂的含量的关系，有效提升了二次电池的循环性能、储存性能和安全性能。
本申请的第一方面提供了一种二次电池，其包括正极极片、负极极片和电解液，其中，
所述电解液包括含硫添加剂，
所述正极极片包括正极活性材料层，所述正极活性材料层包括导电剂，基于所述正极活性材料层的质量，所述导电剂的含量为A％，
所述正极极片还包括位于所述正极活性材料层表面的固体电解质界面膜，
所述负极极片包括负极活性材料层以及位于所述负极活性材料层表面的固体电解质界面膜，
采用X射线光电子能谱仪测试，所述负极固体电解质界面膜中硫元素的质量百分含量为Y1％，所述正极固体电解质界面膜中硫元素的质量百分含量为Y2％，其中，2.0≤Y1+3*Y2/A≤8.5，0.6＜Y1＜6.0，0.4＜Y2＜2.2，0.5＜A＜4.5。
本申请的第二方面提供了一种装置，所述装置包括第一方面所述的二次电池。
本申请的有益效果为：
本申请的二次电池通过控制正极活性材料层表面形成的固体电解质界面膜(CEI膜)中硫元素的含量，在负极活性材料层表面形成的固体电解质界面膜(SEI)中硫元素的含量，以及所述正极活性材料层中导电剂的含量满足合适的关系，使得在正负极表面分别形成更稳定和更致密的CEI膜和SEI膜，可以有效抑制电解液与正极活性材料的接触而持续性发生副反应、消耗电解液，进而延长二次电池的循环寿命，并且改善正极活性材料层的动力学性能。基于以上改善，本申请的二次电池在高温下具有优异的循环性能、储存性能和安全性能。
具体实施方式
为了简明，本申请仅具体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，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为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。
除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测量方法进行测量(例如，可以按照在本申请的实施例中给出的方法进行测试)。
术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所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可包含单个组分或多个组分。项目B可包含单个组分或多个组分。项目C可包含单个组分或多个组分。
术语“C1-C6烷基”包括但不限于：甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、新戊基、环戊基、甲基环戊基、正己基、异己基、环己基等。
术语“C1-C6亚烷基”包括但不限于：亚甲基、亚乙基、亚正丙基、亚异丙基、亚环丙基、亚正丁基、亚异丁基、亚仲丁基、亚叔丁基、亚环丁基、亚正戊基、亚异戊基、亚新戊基、亚环戊基、亚甲基环戊基、亚正己基、亚异己基、亚环己基。
术语“C2-C6亚烯基”包括但不限于：亚乙烯基、亚正丙烯基、亚异丙烯基、亚正-丁-2-烯基、亚丁-3-烯基、亚正-己-3-烯基等。
下面结合具体实施方式，进一步阐述本申请。应理解，这些具体实施方式仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
一、二次电池
本申请提供的二次电池包括正极极片、负极极片和电解液，其中，所述电解液包括含硫添加剂；其中，所述正极极片包括正极活性材料层以及位于所述正极活性材料层表面的固体电解质界面膜，基于所述正极活性材料层的质量，所述正极活性材料层中导电剂的含量为A％，
所述负极极片包括负极活性材料层以及位于所述负极活性材料层表面的固体电解质界面膜，
采用X射线光电子能谱仪测试，所述负极固体电解质界面膜中硫元素的质量百分含量为Y1％，所述正极固体电解质界面膜中硫元素的质量百分含量为Y2％，
其中，2.0≤Y1+3*Y2/A≤8.5，0.6＜Y1＜6.0，0.4＜Y2＜2.2，0.5＜A＜4.5。
正极固体电解质界面膜CEI中硫元素和负极固体电解质界面膜SEI中硫元素分别可以改善CEI膜和SEI膜的高温稳定性，从而有利于改善正极和负极的高温存储性能和高温循环性能；但是由于硫元素是锂离子和电子的不良导体，其含量较多时，会影响电极的动力学性能，进而影响电池的电化学性能。本申请的发明人通过研究发现，通过将正极固体电解质界面膜CEI中的硫元素、负极固体电解质界面膜SEI中硫元素的含量与正极中的导电剂的含量之间的关系限定在上述范围内，一方面，CEI膜/SEI膜会更加致密和稳定，可以有效抑制电解液与正、负极活性材料的接触而持续性发生副反应、消耗电解液，进而延长二次电池的循环寿命；另一方面，CEI膜中的合适的导电剂含量可以改善由于硫的存在而导致的电极动力学性能变差的情况，提高锂离子在界面处传输的动力学特性，实现二次电池性能的大幅度提升。
在一些实施方式中，2.0≤Y1+3*Y2/A≤8.5为2.0、3.0、4.0、5.0、6.5、7.5、8、8.5或上述任意两个数值组成的范围。在一些实施方式中，3.0≤Y1+3*Y2/A≤6.0。
在一些实施方式中，0.6≤Y1≤6.0，在一些实施方式中，Y1为0.6、0.7、1.0、2.3、3.5、4.0、5.0、6.0或上述任意两个数值组成的范围。在一些实施方式中，1.0≤Y1≤4.0。
在一些实施方式中，0.4≤Y2≤2.2，在一些实施方式中，Y2为0.4、0.5、0.6、0.7、0.9、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2或上述任意两个数值组成的范围。在一些实施方式中，0.5≤Y2≤1.8。
在一些实施方式中，0.5≤A≤4.5。在一些实施方式中，A为0.5、0.8、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、4.5或上述任意两个数值组成的范围。在一些实施方式中，1.0≤A≤3.0
在一些实施方式中，所述正极极片的孔隙率为Z1％，负极极片的孔隙率为Z2％，其中，30≤Z1≤45和/或20≤Z2≤40。当Z1值过小时，即正极极片的孔隙率较小，正极极片吸收电解液的能力降低，电解液难以浸润，二次电池在循环过程中极化会变大，进而影响其循环性能。当正极极片的孔隙率过大时，电极的导电性也随之降低，会降低二次电池的利用率，影响二次电池的电化学性能和能量密度。在一些实施方式中，Z1的值为30、33、35、37、40、43、45或它们之间的任意值。在一些实施方式中，30≤Z1≤40。
在一些实施方式中，所述负极极片的孔隙率为Z2％，20≤Z2≤40。在一些实施方式中，Z为20、22、25、28、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40或它们之间的任意值。在一些实施方式中，30≤Z2≤40。
通过控制正极极片和负极极片的孔隙率处于合适的范围内，有利于电解液充分浸润，进而有利于在正负极表面形成致密且稳定的固态电解质界面膜。
本申请中，正极极片孔隙率和负极极片孔隙率可根据所选择的活性物质特性，通过本领域常规技术手段调整，例如控制极片辊压压力、辊压温度、辊压速度。
在一些实施方式中，所述导电剂包括碳纳米管、乙炔黑、石墨烯、导电炭黑、科琴黑、导电纤维、导电聚合物中的至少一种。
在一些实施方式中，所述正极活性材料层中导电剂含量满足0.5≤A≤4.5。为了保证正极具有良好的充放电性能，在极片制作时通常加入一定量的导电剂，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速率。同时，导电剂可以提高极片加工性，促进电解液对极片的浸润，同时也能有效地提高锂离子在电极材料中的迁移速率，降低极化，从而提高电极的充放电效率和锂电池的使用寿命。当正极导电剂含量过多，对应正极电子电导率高，极片电阻低，且有利于含硫添加剂在CEI上成膜，但会造成首效低、电池能量密度低。但若正极导电剂含量过少，正极电子电导率低，极片电阻高，正极片的导电性差，对应电芯容量发挥低且对应电池动力学差。
在一些实施方式中，所述导电剂中包括碳纳米管，所述碳纳米管在所述导电剂中的质量占比为A1％，其中30≤A1≤100。即在导电剂中包含一定比例的碳纳米管，因为碳纳米管与活性材料之间为线性接触，导电效率极高，从而实现快速充放电，大幅提升极片电导率，改善倍率性能的效果；同时，碳纳米管的存在可以更有效的改善因正极极片表面存在含硫元素的固体电解质界面膜而导致的电极动力学性能变差的情况。此外，因引入一定比例的碳纳米管，可以减少正极中导电剂用量，提升电池的能量密度，并对电池热稳定性、循环使用寿命等关键技术指标都有提升。
在一些实施方式中，所述含硫添加剂包括磺酸酯、硫酸酯和亚硫酸酯中的至少一种。上述含硫添加剂能够改善界面膜的组成及结构，使其更有效地发挥上述效果，从而进一步改善二次电池的循环性能及存储性能。
在一些实施方式中，所述含硫添加剂包括式Ⅰ-1所示的磺酸酯中至少一种，
式Ⅰ-1中，Q1和Q2独立选自C1-C6亚烷基。
在一些实施方式中，Q1和Q2独立选自C1-C4亚烷基，例如亚甲基或亚乙基。在一些实施方式中，所述含硫添加剂包括甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)和乙基二磺酸亚乙酯中的至少一种。
在一些实施方式中，所述含硫添加剂包括式Ⅰ-2所示的磺酸酯中至少一种，
式Ⅰ-2中，R1、R2、R3独立地选自氢原子或C1-C6烷基，Q3不存在或Q3选自C1-C6亚烷基、C2-C6亚烯基。
在一些实施方式中，式Ⅰ-2中，R1、R2、R3独立地选自氢原子或C1-C4烷基，Q3不存在或Q3选自C1-C4亚烷基、C2-C4亚烯基。
在一些实施方式中，所述含硫添加剂包括1,3-丙烷磺内酯(1,3-PS)、1-丙烯-1,3-磺酸内酯(PST)和1,4-丁烷磺内酯(1,4-BS)中的至少一种。
在一些实施方式中，所述含硫添加剂包括式Ⅱ所示的硫酸酯化合物中的至少一种，
式Ⅱ中，R5、R6、R7、R8独立地选自氢原子或C1-C6烷基，Q4不存在或Q4选自C1-C6亚烷基。
在一些实施方式中，式Ⅱ中，R5、R6、R7、R8独立地选自氢原子或C1-C4烷基，Q4不存在或Q4选自C1-C4亚烷基。
在一些实施方式中，式Ⅱ中，R5、R6、R7、R8独立地选自氢原子、甲基、乙基、正丙基或异丙基，Q4不存在。
在一些实施方式中，所述含硫添加剂包括硫酸乙烯酯(DTD)、4-甲基硫酸亚乙酯(PCS)、4-乙基硫酸亚乙酯(PES)、4-丙基硫酸亚乙酯(PEGLST)和硫酸丙烯酯(TS)中的至少一种。
在一些实施方式中，所述含硫添加剂包括式III-1所示的亚硫酸酯中的至少一种，
式III-1中，R9、R10、R11、R12独立地选自氢原子或C1-C6烷基，Q5不存在或Q5选自C1-C6亚烷基。
在一些实施方式中，式III-1中，R9、R10、R11、R12独立地选自氢原子或C1-C4烷基，Q5不存在或Q5选自C1-C4亚烷基。
在一些实施方式中，所述含硫添加剂为亚硫酸亚乙酯(DTO)。
在一些实施方式中，所述含硫添加剂包括式III-2所示的亚硫酸酯中的至少一种，
式III-2中，R13和R14独立地选自C1-C6烷基。
在一些实施方式中，式III-2中，R13和R14独立地选自C1-C4烷基。在一些实施方式中，所述含硫添加剂包括二甲基亚硫酸酯(DMS)和二乙基亚硫酸酯(DES)中至少一种。
在一些实施方式中，相对于每100g正极活性材料，所述含硫添加剂的含量为0.01-2g。在一些实施方式中，相对于每100g正极活性材料，所述含硫添加剂的质量含量为0.01g、0.1g、0.5g、1g、1.2g、1.5g、1.8g、2.0g或它们之间的任意值。在一些实施方式中，相对于每100g正极活性材料，所述含硫添加剂的质量含量为0.1-1.8g。
在一些实施方式中，所述电解液还包括其他添加剂，所述其他添加剂包括含碳碳双键的环状碳酸酯、含硅烷基的磷酸酯、含硅烷基的硼酸酯、腈类化合物和丙烷磺酸吡啶鎓盐中的至少一种。在一些实施方式中，所述其他添加剂选自碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、丁二腈、己二腈、戊二腈和己烷三腈中的至少一种。
在一些实施方式中，基于所述电解液的质量，所述其他添加剂的质量含量为0.05％-10％。在一些实施方式，所述其他添加剂的质量含量为0.05％、0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或它们之间的任意值。在一些实施方式，所述其他添加剂的质量含量为0.1％-5％。
在一些实施方式中，所述电解液还包括电解质锂盐，所述锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、三氟磺酰锂(LiTf)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、(三氟甲基磺酰)(全氟丁基磺酰)亚胺锂(LiFNFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双(五氟乙基磺酸)亚胺锂(LiBETI)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、双(氟代丙二酸)硼酸锂(LiBFMB)、4,5-二氰基-2-(三氟甲基)咪唑)锂(LiTDI)和二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)中的至少一种。
在一些实施方式中，所述电解液还包括溶剂。在一些实施方式中，所述溶剂包括链状碳酸酯、环状碳酸酯和羧酸酯中的至少一种。
在一些实施方式中，所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯和氟代链状碳酸酯中的至少一种。在一些实施方式中，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的至少一种。在一些实施方式中，所述羧酸酯选自甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯和氟代羧酸酯中的至少一种。
在一些实施方式中，所述正极活性材料包括锂镍氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍锰钴镁氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的至少一种。在一些实施方式中，所述镍钴类三元材料包括NCA、NCM111、NCM523、NCM622、NCM811、Ni90、Ni92或Ni95中的至少一种。
在一些实施方式中，正极活性材料层还包括粘结剂。粘结剂提高正极活性材料颗粒彼此间的结合，并且还提高正极活性材料与集流体的结合。
在一些实施方式中，粘结剂包括，但不限于：聚乙烯醇、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、环氧树脂或尼龙等。
在一些实施方式中，所述正极极片还包括正极集流体，所述正极集流体可以采用金属箔片或复合集流体。例如，可以使用铝箔。复合集流体可以通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子基材上而形成。
在一些实施方式中，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负极活性材料，所述负极活性材料包括硅基材料，或者硅基材料和选自碳基材料、锡基材料、磷基材料、金属锂中的至少一种材料的混合物。
在一些实施方式中，所述硅基材料包括硅、硅合金、硅氧化合物和硅碳化合物中的至少一种。在一些实施方式中，所述碳基材料包括石墨、软碳、硬碳、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。在一些实施方式中，所述锡基材料包括锡、锡氧化物和锡合金中的至少一种。在一些实施方式中，所述磷基材料包括磷和/或磷复合物。
在一些实施方式中，基于所述负极活性材料的质量，所述硅基材料的质量含量g％满足：10≤g≤100。在一些实施方式中，g为11、13、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或它们之间的任意值。
在一些实施方式中，所述负极活性材料层还包括粘结剂和导电剂。在一些实施方式中，粘结剂包括，但不限于：聚乙烯醇、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、环氧树脂或尼龙等。
在一些实施方式中，导电剂包括，但不限于：基于碳的材料、基于金属的材料、导电聚合物和它们的混合物。在一些实施例中，基于碳的材料选自天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维或其任意组合。在一些实施例中，基于金属的材料选自金属粉、金属纤维、铜、镍、铝或银。在一些实施例中，导电聚合物为聚亚苯基衍生物。
在一些实施方式中，所述负极还包括负极集流体，所述负极集流体包括：铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、覆有导电金属的聚合物基底或其任意组合。
在一些实施方式中，正极与负极之间设有隔离膜以防止短路。可用于本申请的实施例的隔离膜的材料和形状没有特别限制，其可为任何现有技术中公开的技术。在一些实施方式中，隔离膜包括由对本申请的电解液稳定的材料形成的聚合物或无机物等。
例如，隔离膜可包括基材层和表面处理层。基材层为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺中的至少一种。具体地，可选用聚丙烯多孔膜、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。
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。
无机物层包括无机颗粒和粘结剂，无机颗粒包括氧化铝、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。粘结剂包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。
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、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。
在一些实施方式中，所述二次电池的制备方法包括提供电极组件、注液、封装和化成。在一些实施方式中，所述化成的温度为25℃至50℃，例如为25℃、28℃、30℃、35℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃或49℃。
在一些实施方式中，所述化成包括：在温度为40℃-50℃例如45℃、压力为150kgf-250kgf例如210kgf的条件下、在不同电流密度充电至4.25V后，再以此电流密度放电至2.5V。电流密度为0.01C至1C，例如为0.05C、0.1C、0.2C、0.33C、0.5C。
在一些实施方式中，所述二次电池为锂二次电池或钠二次电池。在一些实施例中，锂二次电池包括，但不限于：锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。
在一些实施方式中，二次电池可包括外包装，所述外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。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。
在一些实施方式中，所述二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。
在一些实施方式中，本申请还提供了一种电池模块。该电池模块包括上述的二次电池。本申请的电池模块采用了上述二次电池，因此至少具有与所述二次电池相同的优势。本申请的电池模块所含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。
在一些实施方式中，本申请还提供了一种电池包、其包括上述电池模块。所述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。
二、装置
本申请还提供了一种装置，所述装置包括上述二次电池、电池模块或电池包中的至少一种。
在一些实施方式中，所述装置包括，但不限于：电动车辆、混合动力电动车辆、插电式混合动力电动车辆、蓄电系统等。为了满足该装置对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
在另一些实施方中，所述装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用二次电池作为电源。
实施例及对比例
实施例1
正极极片制备步骤、负极极片制备步骤、电解液制备步骤、隔膜制备步骤和电池制作步骤说明如下。其中，正极活性物质为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2；负极活性物质为人造石墨和硅氧的复合材料(硅氧/石墨＝10/90)，根据电池尺寸、容量设计和正负极材料容量确定涂布面密度。正极极片制备步骤为：将正极活性材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、导电剂碳纳米管/乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯PVDF，按重量比例LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2：CNT/Super-P：PVDF＝96：
1/1：2在N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂体系中充分匀浆后，涂布于12μm厚的涂铝集流体上烘干、辊压，得到正极极片。
负极极片制备步骤为：将负极活性材料硅氧(SiOx，0.5≤x≤1.5)-石墨复合物、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶SBR、增稠剂羧甲基纤维素钠CMCNa、聚丙烯酸PAA按重量比例96：1：1.5：1：0.5在去离子水中充分匀浆后，涂布于8μm厚铜集流体表面，烘干、辊压、分条后得到负极极片。
隔膜：采用PP/PE/PP三层复合隔膜。
电解液的配制：在充满氩气的手套箱(H2O＜0.1ppm，O2＜0.1ppm)中，将锂盐LiPF6和溶剂EC:EMC:DEC＝3:5:2按照一定的比例混合均匀，配置成1M的溶液，最后加入表1中的含硫化合物添加剂搅拌均匀后得到实施例1的锂离子电池电解液。
锂离子电池的制备：将制得的正极片、隔膜、负极片按顺序叠好，使隔膜处于正负极片中间，卷绕得到裸电芯；将裸电芯置于铝塑膜外包装中，将配制好的锂离子动力电池电解液注入经过充分干燥的硅-人造石墨/LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2电池中。电池经过表1中所对应化成工步进行化成，随后进行老化、分容，最后得到额定容量约为4Ah的软包电池。
实施例2至实施例16以及对比例1至对比例7
实施例2至实施例16以及对比例1至对比例7是在实施例1的基础上通过调整电解液中添加剂的种类和含量、正极活性材料层中的导电剂的种类和含量、CNT的占比、化成条件以及正极极片、负极极片的孔隙率(其中孔隙率通过调整制备过程中正极辊压线载荷、辊缝大小、轧制载荷、辊压速度等因素)等来实现的，具体调整措施和详细数据见表1。
表1
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测试方法
1.极片孔隙率测定
孔隙率采用压汞仪进行测定，具体为：将烘干极片样品分切为一定尺寸的细长条，使用万分尺测定极片涂层的表观体积，表观体积＝样品涂层厚度*样品长度*样品宽度。再将极片真空脱气，卷绕放置于样品池中，必须保证样品体积在样品管有效容积的40-70％，以确保测量精度然后使用压汞仪测定样品的孔隙体积，即压入样品中汞的体积，则孔隙率＝孔隙体积/表观体积。
2.分容容量
化成、老化后的电芯，以0.33C恒流恒压充电至4.2V，再以0.33C恒流放电至2.5V，重复上述0.33C充放电3次，记录第3次的放电容量，即为电芯分容容量。
3.XPS测试
将锂离子电池以0.1C的电流下放电至2.5V，在充满氩气的手套箱中进行锂离子电池拆卸得到电极极片。将得到的电极极片裁剪成8mm×8mm大小的测试样品，并用低沸点的碳酸二甲酯DMC溶剂进行浸泡清洗半小时，待完全干燥后，粘贴于XPS的样品台上，使正极活性材料层的背离集流体的表面朝上，在没有暴露于大气中的条件下进行测量。具体测试条件和步骤如下：
使用单晶体光谱AlKα射线，至于X射线点，使用输出为10KV和22mA的1000×1750μm的椭圆形式，选择溅射刻蚀时间为0秒时的数据，对于中性碳C1s使用284.8eV，且至于数据处理例如峰值区分，使用3点光滑，峰面积测量，本底扣除和峰值合成，以计算每种组分的质量百分含量。
4.首效测试
将分容下线的电芯在25℃条件下，以1C恒流放电至2.5V，再以0.5C恒流恒压下充至
4.2V，记录此时充电容量Q1，然后再1C恒流条件下放电至2.5V，记录此时放电容量Q2。首效：放电容量Q2/充电容量Q1×100％。
5.循环容量保持率测试
在45℃条件下，将上述锂离子电池在1C恒流恒压下充至4.2V，然后再1C恒流条件下放电至2.5V。充放电400个循环后，按以下公式计算45℃、第400次循环后的容量保持率：第400次循环后放电容量/首次循环放电容量×100％。
6.60℃储存厚度变化率
将电池在25℃下以0.5C放电至2.5V，在以0.5C充电至4.2V，4.2V下恒压充电至0.05C，使用PPG软包电池测厚仪测试此时电池的厚度记为a。将电池放置到烘箱当中，在60℃存储条件下恒压4.2V存储30天，测试30天之后的厚度记为b，厚度膨胀率的计算公式：(b-a)/a×100％。
测试结果
表2
虽然已经说明和描述了本申请的一些示例性实施方式，然而本申请不限于所公开的实施方式。相反，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离如所附权利要求中描述的本申请的精神和范围的情况下，可对所描述的实施方式进行一些修饰和改变。

Claims (12)

1.一种二次电池，包括：正极极片，负极极片和电解液；
所述电解液包括含硫添加剂，
所述正极极片包括正极活性材料层，所述正极活性材料层包括导电剂，基于所述正极活性材料层的质量，所述导电剂的含量为A％，
所述正极极片还包括位于所述正极活性材料层表面的固体电解质界面膜，
所述负极极片包括负极活性材料层以及位于所述负极活性材料层表面的固体电解质界面膜，
采用X射线光电子能谱仪测试，所述负极固体电解质界面膜中硫元素的质量百分含量为Y1％，所述正极固体电解质界面膜中硫元素的质量百分含量为Y2％，
其中，2.0≤Y1+3*Y2/A≤8.5,0.6＜Y1＜6.0，0.4＜Y2＜2.2，0.5＜A＜4.5。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，3≤Y1+3*Y2/A≤6。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池,，其特征在于，所述Y1、Y2、A符合以下条件中的至少一者：
(a)1.0≤Y1≤4.0，
(b)0.5≤Y2≤1.8，
(c)1.0≤A≤3.0。
4.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述导电剂包括碳纳米管、乙炔黑、石墨烯、导电炭黑、科琴黑、导电纤维、导电聚合物中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述导电剂中包括碳纳米管，所述碳纳米管在所述导电剂中的质量占比为A1％，其中30≤A1≤100。
6.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述正极极片的孔隙率为Z1％，负极极片的孔隙率为Z2％，其中，30≤Z1≤45，和/或，20≤Z2≤40。
7.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，相对于每100g正极活性材料，所述含硫添加剂的含量为0.01-2g。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，相对于每100g正极活性材料，所述含硫添加剂的含量为0.1-1.8g。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述含硫添加剂满足如下条件(i)至(iii)中的至少一者：
(i)所述磺酸酯包括式I-1和式I-2所示的化合物中的至少一种，
式式I-1中，Q1和Q2独立选自C1-C6亚烷基，式I-2中，R1、R2、R3独立地选自氢原子或C1-C6烷基，Q3不存在或Q3选自C1-C6亚烷基、C2-C6亚烯基；
(ii)所述硫酸酯包括式II所示的化合物中的至少一种，
式II中，R5、R6、R7、R8独立地选自氢原子或C1-C6烷基，Q4不存在或Q4选自C1-C6亚烷基；
(iii)所述亚硫酸酯包括式III-1和式III-2所示的化合物中的至少一种，
式III-1中，R9、R10、R11、R12独立地选自氢原子或C1-C6烷基，Q5不存在或Q5选自C1-C6亚烷基，式III-2中，R13和R14独立地选自C1-C6烷基。
10.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述含硫添加剂满足如下条件(iv)至(vi)中的至少一者：
(iv)所述磺酸酯包括甲基二磺酸亚甲酯、乙基二磺酸亚乙酯、甲基二磺酸亚丙酯、1,3-丙烷磺内酯、1-丙烯-1,3-磺酸内酯和1,4-丁烷磺内酯中的至少一种；
(v)所述硫酸酯包括硫酸乙烯酯、4-甲基硫酸亚乙酯、4-乙基硫酸亚乙酯、4-丙基硫酸亚乙酯和硫酸丙烯酯中的至少一种；
(vi)所述亚硫酸酯包括亚硫酸亚乙酯、二甲基亚硫酸酯和二乙基亚硫酸酯中至少一种。
11.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，
所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括锂镍氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍锰钴镁氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、磷酸铁锂和磷酸锰铁锂中的至少一种；和/或
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负极活性材料，所述负极活性材料包括硅基材料，或者硅基材料和选自碳基材料、锡基材料、磷基材料、金属锂中的至少一种材料的混合物，基于所述负极活性材料的质量，所述硅基材料的质量含量g％满足：10≤g≤100。。
12.一种装置，其包括权利要求1-11中任一项所述的二次电池。
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