CN116666553A - 二次电池及电化学装置 - Google Patents

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CN116666553A CN202310638900.8A CN202310638900A CN116666553A CN 116666553 A CN116666553 A CN 116666553A CN 202310638900 A CN202310638900 A CN 202310638900A CN 116666553 A CN116666553 A CN 116666553A
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Abstract

本申请的实施例公开了一种二次电池及电化学装置，其中二次电池包括：正极极片、隔离膜、电解液及负极极片，所述负极极片包括：负极集流体以及设置于所述负极集流体上的负极活性物质层；其中，所述负极极片的非法拉第电量为Q C，满足：0.05≤Q≤2.5，其中，Q＝Cdl×ΔU；Cdl nF为负极极片的非法拉第电容；ΔU V为负极活性物质层的电位区间。根据本申请的负极极片用在高能量密度的电池产品中，可以更好的平衡大倍率及充放电特性，避免出现因电解液浸润不良而导致的析锂等界面劣化现象，有效降低极片的极化现象，使电池一致性更好，循环寿命长，倍率性能及动力学性能优异。

Description

二次电池及电化学装置
本申请为2022年9月26日递交的，申请号为202211175100.9，名称为《二次电池及电化学装置》的原申请的分案申请，其中原申请通过引用结合在本分案申请中。
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种二次电池及电化学装置。
背景技术
随着新能源行业的快速发展，对于有更大容量、更耐用、具有更为长久续航能力的二次电池的需求十分迫切。负极材料作为二次电池的核心部分之一，保证负极材料高容量的同时提升其循环寿命也是解决上述问题的有效途径之一。因此，如何提高二次电池的循环性能、循环寿命成为亟待解决的问题。
发明内容
本申请的实施例提供一种二次电池及电化学装置，以提高电池的循环性能及循环寿命。
为了解决上述技术问题，本申请的实施例公开了如下技术方案：
一方面，提供了一种二次电池，包括：正极极片、隔离膜、电解液及负极极片，所述负极极片包括：
负极集流体以及
设置于所述负极集流体上的负极活性物质层；
其中，所述负极极片的非法拉第电量为Q C，满足：0.05≤Q≤2.5，其中，Q＝Cdl×ΔU；
Cdl nF为所述负极极片的非法拉第电容；
ΔU V为所述负极活性物质层的电位区间；
所述电解液包括锂盐添加剂，所述锂盐添加剂包括四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂及双氟磺酰亚胺锂中的一种或几种。
根据本申请的实施例，所述Cdl满足：0.5≤Cdl≤5，所述ΔU满足：0.1≤ΔU≤0.5。
根据本申请的实施例，所述负极活性物质层包括人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、无定型碳、碳纤维、碳纳米管或中间相炭微球中的一种或几种。
根据本申请的实施例，所述负极活性物质层相对电解液的表面接触角为θ，所述θ满足：10°≤θ≤40°。
根据本申请的实施例，所述负极活性物质层的电阻为R mΩ，满足：5≤R≤20。
根据本申请的实施例，所述负极活性物质层的OI值的大小为2～15。
根据本申请的实施例，所述负极活性物质层包含负极活性物质，所述负极活性物质的细粉的数量百分含量为0～80％，所述负极活性物质的粗粉的数量百分含量为0～60％；
所述细粉是指粒径小于或等于2.2μm的负极活性物质颗粒，所述粗粉是指粒径大于或等于35μm的负极活性物质颗粒。
根据本申请的实施例，所述负极活性物质的细粉的数量百分含量为0～40％；
所述负极活性物质的粗粉的数量百分含量为0～30％。
根据本申请的实施例，所述电解液中锂盐添加剂的含量为X，满足：0.1％≤X≤2％。
根据本申请的实施例，所述负极活性物质层上包含保护膜层，所述保护膜层的厚度为H nm，满足：0.4≤10X·H+Q≤36。
根据本申请的实施例，所述保护膜层的厚度H nm满足：5≤H≤180。
另一方面，还提供了一种电化学装置，所述电化学装置包括如上述任一项所述的二次电池。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本申请中通过限定负极极片的非法拉第电量控制在0.05C～2.5C范围内，同时通过限定负极极片的非法拉第电量满足Q＝Cdl×ΔU，以使得负极极片在高能量密度的电池产品中，可以更好的平衡大倍率及充放电特性，避免出现因电解液浸润不良而导致的析锂等界面劣化现象，有效降低极片的极化现象，制得的二次电池一致性更好，循环寿命长，倍率性能及动力学性能优异。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为实施例1中所制备的负极极片的扫描速率-电流散点图的拟合曲线。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本申请，并不是为了限定本申请。
随着新能源行业的发展，人们对二次电池提出了更高需求，二次电池，例如锂离子电池，当锂离子电池应用于电动汽车中时，需要尽可能的延长其单次续航里程和使用寿命，电动汽车使用的二次电池在充放电过程中伴随着放热，会加速其内部化学体系的老化，因此二次电池在长期循环和储存过程中，会引起电池性能的衰减，主要表现为二次电池容量的衰减、内阻的增加和功率性能降低。
为了改善上述问题，本申请提供了具有特定非法拉第电量的负极极片，以使得负极极片在高能量密度的电池产品中，可以更好的平衡大倍率及充放电特性，减少出现因电解液浸润不良而导致的析锂等界面劣化现象，有效降低极片的极化现象，制得的二次电池一致性更好，循环寿命长，倍率性能及动力学性能优异。
在本申请的实施例中，本申请提供了一种二次电池，其包括如下所述的正极极片、隔离膜、电解液及负极极片。
I、负极极片
负极极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包含负极活性物质。
1、非法拉第电量
本申请中的二次电池的一个特征在于所述负极极片的非法拉第电量为Q C，满足：0.05≤Q≤2.5，其中，Q＝Cdl×ΔU；Cdl nF为负极极片的非法拉第电容；ΔU V为负极活性物质层的电位区间。
其中，所述负极极片的非法拉第电量为Q C，满足：0.05≤Q≤2.5。比如，负极极片的非法拉第电量Q C可以为0.05C、0.07C、0.09C、0.15C、0.25C、0.53C、0.78C、0.85C、0.97C、1.2C、1.5C、1.8C、2.0C、2.2C、2.5C或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该非法拉第电量Q的具体数值仅是示例性地给出，只要在0.05C～2.5C范围内的任意值均在本申请的保护范围内。
可以理解地，二次电池的电化学反应主要为发生在电极表面上的表面反应，该反应可分为①传质反应，离子传递至电极表面；②非法拉第反应，不发生穿过电极界面的电荷移动，离子在活性物质表面物理性的吸附、脱离来存储、释放电荷；③法拉第反应，活性物质的氧化态发生变化、电荷移向活性物质内部。非法拉第电容值(Cdl)可以体现负极极片中负极活性物质活性位点的数量，可根据不同扫描速率下线性伏安扫描法(LSV)在非法拉第反应区间内的曲线，即电流密度随扫描速率的变化而变化，来评估其非法拉第电容值。具体的，非法拉第电容值(Cdl)影响电化学活性点数量，影响材料与电解液的接触，影响离子-电子的传导速率、电荷传输阻力低，从而能够影响倍率性能。
本申请通过限定负极极片的非法拉第电量控制在上述范围内，同时通过限定负极极片的非法拉第电量满足Q＝Cdl×ΔU，以使得负极极片在高能量密度的二次电池产品中，可以更好的平衡大倍率及充放电特性，减少因电解液浸润不良而导致的析锂等界面劣化现象，有效降低极片的极化现象，使制得的二次电池一致性更好，循环寿命长，倍率性能及动力学性能优异。负极的非法拉第电量可以通过控制负极活性物质形貌、负极极片压实密度、负极极片OI值、负极配方组成、负极浆料工艺等方式进行调整。负极的非法拉第电量的控制不限于上述方法，只要能使负极极片控制为上述范围即可。
在本申请的实施例中，上述的负极极片的非法拉第电容Cdl nF满足：0.5≤Cdl≤5。比如，负极极片的非法拉第电容Cdl nF可以为0.5nF、1nF、1.5nF、2nF、2.5nF、3nF、3.5nF、4nF、4.5nF、5nF或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该非法拉第电容Cdl nF的具体数值仅是示例性地给出，只要在0.5nF～5nF范围内的任意值均在本申请的保护范围内。本申请中通过将负极极片的非法拉第电容Cdl nF控制在0.5nF～5nF范围内，有利于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，能够有效的提升倍率性能。
在本申请的实施例中，上述的负极极片的非法拉第电容Cdl nF满足：
1.3≤Cdl≤4.7。
在本申请的实施例中，上述的负极极片的非法拉第电容Cdl nF满足：
1.4≤Cdl≤4.3。当负极极片的非法拉第电容在上述范围，负极极片中负极活性物质活性位点的数量处于更合适的范围，使二次电池具有更优的综合性能。
在本申请的实施例中，上述负极活性物质层的电位区间ΔU V满足：0.1≤ΔU≤0.5。比如，负极活性物质层的电位区间ΔU V可以为0.1V、0.15V、0.2V、0.25V、0.3V、0.35V、0.4V、0.45V、0.5V或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该电位区间ΔU V的具体数值仅是示例性地给出，只要在0.1V～0.5V范围内的任意值均在本申请的保护范围内。本申请中通过将负极活性物质层的电位区间ΔU V控制在0.1V～0.5V范围内，有利于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，能够有效的提升倍率性能。
2、负极活性物质层
负极活性物质层可以是一层或多层，多层负极活性物质中的每层可以包含相同或不同的负极活性物质。在本申请的实施例中，负极活性物质的可充电容量大于正极活性物质的放电容量，以防止在充电期间锂金属析出在负极极片上。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层包括，但不限于，人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、无定型碳、碳纤维、碳纳米管和中间相炭微球。上述负极活性物质可单独使用或任意组合使用。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层包括，但不限于，微晶结构较小、镶嵌结构较多、流线型结构较少的石油焦和针状焦。上述负极活性物质可单独使用或任意组合使用。所述负极活性物质层采用上述结构特征的材料，使得负极极片各向同性较好，倍率性能好，保证循环过程中较低的阻抗和材料稳定性。
所述负极活性物质的微晶结构、镶嵌结构及流线型结构可利用扫描电子显微镜(SEM)观察得出。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质表面可以有包覆层，包覆层可以是单层结构，也可以为双层结构，比如，负极活性物质表面采用软碳包覆，软碳包覆能够加速电子传导，在提高材料导电性的同时保护石墨本身的结构；负极活性物质表面采用无机物包覆，促进形成薄而致密的SEI膜层，提供稳定的化学和电化学反应界面，能够提高材料的长循环性能。
可以理解地，本申请可以通过采用双层包覆能够保持石墨完整性，同时有效抑制二次电池中的副反应，通过调节内外层包覆剂以及包覆工艺可以有效的调控材料的电子电导以及离子电导，从而有效的调控电极非法拉第过程的快慢，进而对电池性能进行调控。
所述负极活性物质层上的包覆层可利用透射电子显微镜(TEM)观察得出。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层相对电解液的表面接触角为θ，所述θ满足：10°≤θ≤40°。比如，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ可以为10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°或其中任意二者组成的范围。
负极活性物质层相对电解液的表面接触角可反映出负极活性物质层的表面性质，当负极极片与电解液的润湿接触角较小时，在负极极片上滴电解液后会立即被吸附，表明负极极片与电解液的相容性更好，因此，电解液可以与负极极片的表面活性位点紧密接触并改善锂离子在电解液中向石墨表面的扩散传递效率，这是优异动力学性能的一个有利优势。
本申请通过将负极活性物质层相对电解液的表面接触角控制在上述范围内，一方面，负极活性物质层相对电解液的表面接触角在上述范围内，负极极片具有的针孔或凹坑缺陷较少，电解液在负极极片上展开的倾向越大，润湿性越大，对电解液的相容性更好，使锂离子更易在负极极片中传输，有利于降低电池的内阻，避免因浸润不良出现析锂、副产物增多、动力学性能差等缺陷，提高倍率性能及延长循环寿命；另一方面，可缩短二次电池注液后的静置时间，改善电解液对负极极片的浸润速率，提高生产效率及良品率，制备得到的电池电极界面状态更均匀，充放电过程界面电流密度更均匀，改善电池动力学性能和循环寿命。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层相对电解液的表面接触角为θ，所述θ满足：12°≤θ≤35°。当负极活性物质层相对电解液的表面接触角为上述范围，负极极片表面的缺陷更少，电池具有更高的生产效率和良品率，使电池的整体性能更优。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ可根据GB/T 30447-2013纳米薄膜接触角测量方法，采用光学接触角测量仪测试得出。
其中，电解液包括锂盐六氟磷酸锂、有机溶剂环状碳酸酯和链状碳酸酯以及电解液添加剂。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层的电阻为R mΩ，满足：5≤R≤20。比如，负极活性物质层的电阻R mΩ可以为5mΩ、7.5mΩ、10mΩ、12.5mΩ、15mΩ、17.5mΩ、20mΩ或其中任意二者组成的范围。
可以理解地，影响二次电池的负极极片的电阻的因素包括集流体与活性物质层的界面情况、导电剂分布状态及颗粒间接触状态等，负极极片的活性物质层的电阻可反映负极极片中材料的状态及性能。较低的活性物质层的电阻能够通过调整负极集流体与负极活性物质层的界面情况、导电剂分布状态及颗粒间接触状态等参数得到。电阻值在上述范围内的负极极片具有较高的电子传输效率，较低的集流体与电极活性物质层之间的电阻，可以有效降低电池直流内阻，提高电池功率性能，使电池在长期循环过程中不易于发生较大的极化及析锂等现象，有效改善了电池的循环性能；同时负极活性物质层的电阻小，缩短了锂离子传输路径。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层的电阻为R mΩ，满足：5≤R≤18。当RmΩ在上述范围电池具有更优的功率性能和循环性能。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层的电阻为R mΩ，满足：5≤R≤12。当RmΩ在上述范围，负极集流体与负极活性物质层的界面情况、导电剂分布状态及颗粒间接触状态更优，电池具有更优的综合性能。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层的电阻R mΩ的测试方法为：
将双面设置有负极活性物质层的负极极片裁剪面积为1540.25mm2的圆片，将裁剪后的负极极片放置于膜片电阻测试仪探针中间，然后利用膜片电阻测试仪对负极极片进行测试，得到被测负极极片的负极活性物质层的电阻；选取10个负极极片样品分别利用膜片电阻测试仪进行测试后，将得到10个被测负极极片的负极活性物质层的电阻求取平均值，即为负极活性物质层的电阻。
在本申请实施例中，所述负极活性物质层的OI值的大小为2～15。比如，负极活性物质层的OI值可以为2、4、6、8、10、12、15或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该OI值的具体数值仅是示例性地给出，只要在2～15范围内的任意值均在本申请的保护范围内。
其中，所述负极活性物质层的OI值是指负极活性物质层在004晶面与110晶面的X射线衍射峰的强度比。
可以理解地，负极极片的OI值(C004/C110)能够影响锂离子传输路径，嵌锂过程中，锂离子会从负极材料石墨的端面进入到层间，在层间进行固相扩散，完成嵌锂过程，各向同性的微晶结构较小的石墨端面会被暴露在极片表面。
因此，在负极极片压实密度和涂布面密度一致的情况下，当负极极片OI值在上述范围内时，能够影响锂离子的迁移路径，影响锂离子的迁移速度，影响电化学反应动力学，从而进一步实现锂离子大倍率放电性能，保证循环过程中较低的阻抗；另外，当负极极片OI值在上述范围内时，能够抑制石墨层间的膨胀，保证循环过程中材料结构较高的稳定性，提高循环性能，进而达到提升倍率充电能力及优化循环的目的。
在本申请的实施例中，通过对负极活性物质材料OI值的调控，更有利于对极片OI值的调控，负极活性物质材料的OI值可通过调整负极活性物质材料颗粒的粒径、粉体的电阻等物化特性来改变，负极极片OI值还可以通过调整导电剂的比例、搅拌工艺、辊压工艺等因素来调整。
本申请中通过将负极活性物质层的OI值控制在上述范围内，缩短锂离子的迁移路径，实现锂离子的快速迁移，加快电化学反应动力学，从而进一步实现锂离子大倍率放电性能，保证循环过程中较低的阻抗；同时抑制石墨层间的膨胀，保证循环过程中材料结构较高的稳定性，提高循环性能，进而达到提升倍率充电能力及优化循环的目的。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层的OI值的大小为2～10。当负极活性物质层的OI值在上述范围内，电池具有更有的综合性能。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层包含负极活性物质，所述负极活性物质包括，但不限于，人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、无定型碳、碳纤维、碳纳米管和中间相炭微球。上述负极活性物质可单独使用或任意组合使用。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质包括，但不限于，微晶结构较小、镶嵌结构较多、流线型结构较少的石油焦和针状焦。上述负极活性物质可单独使用或任意组合使用。
所述负极活性物质的细粉的数量百分含量为0～80％。比如，负极活性物质的细粉的数量百分含量可以为0、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该细粉的数量百分含量的具体数值仅是示例性地给出，只要在0～80％范围内的任意值均在本申请的保护范围内。
所述负极活性物质的粗粉的数量百分含量为0～60％。比如，负极活性物质的粗粉的数量百分含量可以为0、10％、20％、30％、40％、50％、60％或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该粗粉的数量百分含量的具体数值仅是示例性地给出，只要在0～60％范围内的任意值均在本申请的保护范围内。
其中，所述细粉是指粒径小于或等于2.2μm的负极活性物质颗粒，所述粗粉是指粒径大于或等于35μm的负极活性物质颗粒。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质的细粉的数量百分含量为0～40％；比如，负极活性物质的细粉的数量百分含量可以为0、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％或其中任意二者组成的范围。
所述负极活性物质的粗粉的数量百分含量为0～30％。比如，负极活性物质的粗粉的数量百分含量可以为0、10％、15％、20％、25％、30％或其中任意二者组成的范围。
可以理解地，当所述负极活性物质的细粉的数量百分含量小，表明负极活性物质中的粒径小于或等于2.2μm的负极活性物质颗粒少，所述负极活性物质的粗粉的数量百分含量小，表明负极活性物质中的粒径大于或等于35μm的负极活性物质颗粒少，以上二者同时限定，防止过多的大负极活性物质颗粒形成的空隙被过多的小负极活性物质颗粒填充，进而增大负极活性物质颗粒与负极活性物质颗粒之间的间隙，有利于电池中非法拉第反应的进行，导致负极极片的非法拉第电容Cdl增加，电化学活性点数量增多，有利于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。
可以理解地，本申请中通过将负极活性物质的细粉的数量百分含量可以控制在0～40％范围内，同时通过将负极活性物质的粗粉的数量百分含量可以控制在0～30％范围内，通过对两者同时限定可有效的限制负极活性物质的粒径的分布宽度，使负极活性物质粒径分布更为集中，形貌更为规整，保证负极活性物质的各向同性较好，提升负极活性物质的电子电导和离子传输，进而可以有效的调控电极的非法拉第过程的快慢。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质的细粉的数量百分含量及负极活性物质的粗粉的数量百分含量可通过采用激光粒度仪对负极活性物质进行粒度分布测试，计算出细粉及粗粉对应的峰面积，即可获得负极活性物质的细粉的数量百分含量及负极活性物质的粗粉的数量百分含量的具体数值。
在本申请的实施例中，所述负极活性物质层120上包含保护膜层130，所述保护膜层130的厚度为H nm，满足：5≤H≤180。比如，保护膜层的厚度H nm可以为5nm、30nm、60nm、90nm、120nm、150nm、160nm或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该厚度H nm的具体数值仅是示例性地给出，只要在5nm～180nm范围内的任意值均在本申请的保护范围内。当保护膜层的厚度在此范围内，能够更好的保护负极活性物质的同时，减少因为保护膜层带来的例如内阻增大等影响。
保护膜层的厚度可以采用TEM测试得到。
3、负极集流体
在本申请的实施例中，所述负极集流体包括，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。在一实施例中，负极集流体为金属箔。在一实施例中，所述负极集流体为铜箔。如本文所使用，术语“铜箔”包含铜合金箔。
4、负极极片的非法拉第电量的测试及计算
在本申请的实施例中，本申请还提供一种负极极片的非法拉第电量的测试及计算方法，用于测试及计算上述任一项所述的负极极片的非法拉第电量，具体包括以下步骤：
S1、将负极极片组装成扣式电池，对扣式电池进行循环伏安法测试，获取扣式电池的电位区间U V；
S2、选取步骤S1中的扣式电池的电位区间U，对扣式电池进行线性扫描伏安法测试，采集扫描速率-电压曲线图及电压-电流曲线图，依据电压-电流曲线图获取负极活性物质层的电位区间ΔU V，其中，扫描方向从低电位到高电位；
S3、根据步骤S2，采集扫描速率-电流散点图，依据扫描速率-电流散点图获取负极极片的非法拉第电容Cdl值；
S4、跟据步骤S2和步骤S3得到的电位区间ΔU和非法拉第电容Cdl值，依据公式Q＝Cdl×ΔU计算得到非法拉第电量Q。
在本申请的实施例中，步骤S1中将负极极片组装成扣式电池的步骤具体包括：将二次电池在手套箱内或干燥房中进行拆解，得到负极overhang区域极片，用碳酸二甲酯(DMC)溶液浸泡，裁切后与金属锂片组装成扣式电池。也可采用未组装成电池的负极极片。
其中，overhang区域是指负极极片长度和/或宽度方向超出正极极片的部分。
步骤S1中所述扣式电池包括：正极壳、负极极片、隔膜、电解液、锂片、泡沫镍、垫片、负极壳。
在本申请的实施例中，步骤S1中所述扣式电池的电位区间U V满足：
2.5≤U≤3。比如，扣式电池的电位区间U V可以为2.5V、2.6V、2.7V、2.8V、2.9V、3V或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该电位区间U V的具体数值仅是示例性地给出，只要在2.5V～3V范围内的任意值均在本申请的保护范围内。
在本申请的实施例中，步骤S1中循环伏安法中的扫描速率为V1，满足：0.1mV/s≤V1≤1mV/s。比如，扫描速率V1可以为0.1mV/s、0.2mV/s、0.3mV/s、0.4mV/s、0.5mV/s、0.6mV/s、0.7mV/s、0.8mV/s、0.9mV/s、1mV/s或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该扫描速率V1的具体数值仅是示例性地给出，只要在0.1mV/s～1mV/s范围内的任意值均在本申请的保护范围内。
可以理解地，本申请提出的负极极片的非法拉第电量的测试及计算方法中的循环伏安法(CV)具有制作简单、操作方法简便、测试数据准确且稳定、安全、环保等优点，具有实际的应用价值。
在本申请的实施例中，步骤S2中所述负极活性物质层的电位区间ΔU V，满足：0.1≤ΔU≤0.5。比如，负极活性物质层的电位区间ΔU V可以为0.1V、0.15V、0.2V、0.25V、0.3V、0.35V、0.4V、0.45V、0.5V或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该电位区间ΔUV的具体数值仅是示例性地给出，只要在0.1V～0.5V范围内的任意值均在本申请的保护范围内。
在本申请的实施例中，步骤S2中线性扫描伏安法中的扫描速率V2，满足：0.05mV/s≤V2≤5mV/s。比如，扫描速率V2可以为0.05mV/s、0.5mV/s、1mV/s、1.5mV/s、2mV/s、2.5mV/s、3mV/s、3.5mV/s、4mV/s、4.5mV/s、5mV/s或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该扫描速率V2的具体数值仅是示例性地给出，只要在0.05mV/s～5mV/s范围内的任意值均在本申请的保护范围内。
在本申请的实施例中，步骤S3中根据步骤S2，采集扫描速率-电流散点图，依据扫描速率-电流散点图获取负极极片的非法拉第电容Cdl值的步骤包括：
对扣式电池进行线性扫描伏安法测试时，选取多个扫描速率，根据步骤S2中采集的扫描速率-电压曲线图获得多个电压中值，其中，每个扫描速率与相应一个电压中值相对应；
依据获得的多个电压中值及电压-电流曲线图获取多个电流值，其中，每个电流值与相应一个电压中值相对应；
通过每个扫描速率与相应一个电压中值的对应关系以及每个电流值与相应一个电压中值的对应关系建立扫描速率与电流值之间的映射关系，从而采集得到扫描速率-电流散点图；
依据扫描速率-电流散点图，拟合得到线性函数；其中，该线性函数的斜率即为负极极片的非法拉第电容Cdl值。
5、负极极片的制备
本申请的二次电池中的负极极片可使用任何已知方法制备。例如，在负极活性物质中添加导电剂、粘结剂、添加剂与溶剂等，制成浆料，将该浆料涂布在负极集流体上，干燥后通过压制而形成电极。
II、电解液
本申请的二次电池中的使用的电解液包括电解质和溶解该电解质的溶剂。
1、添加剂
在本申请的实施例中，所述电解液包括，但不限于，锂盐添加剂，所述锂盐添加剂包括，但不限于，四氟硼酸锂(简写为LiBF4)、双草酸硼酸锂(简写为LiBOB)、二氟磷酸锂(简写为LiPO2F2)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(简写为LiTFSI)及双氟磺酰亚胺锂(简写为LiFSI)。上述锂盐添加剂可单独使用或任意组合使用。
在本申请的实施例中，基于所述电解液的质量，所述电解液中锂盐添加剂的含量为X，满足：0.1％≤X≤2％。比如，电解液中锂盐添加剂的含量X可以为0.1％、0.4％、0.7％、1％、1.3％、1.6％、2％或其中任意二者组成的范围。值得说明的是，该含量X的具体数值仅是示例性地给出，只要在0.1％～2％范围内的任意值均在本申请的保护范围内。
在本申请的实施例中，所述电解液中锂盐添加剂的含量X、所述保护膜层的厚度H及所述负极极片的非法拉第电量Q，满足：0.4≤10X·H+Q≤36。当满足上述范围，电池具有更优的综合性能。
2、电解质
本申请中对电解质没有特别限制，可以任意地使用作为电解质公知的物质，只要不损害本申请的效果即可。在二次电池的情况下，通常使用锂盐。在本申请的实施例中，所述电解质包括，但不限于，LiPF6。
同时，本申请中对电解质含量没有特别限制，只要不损害本申请的效果即可。例如可以为0.8mol/L～2.2mol/L。
3、溶剂
本申请中对溶剂没有特别限制，可以任意地使用作为溶剂公知的物质，只要不损害本申请的效果即可。
在本申请的实施例中，所述溶剂包括，但不限于，碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸丁烯酯(BC)和甲基乙烯碳酸(MEC)。上述溶剂可单独使用或任意组合使用。
III、正极极片
正极极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体上的正极活性物质层。
1、正极活性物质层
所述正极活性物质层可以设置一层或多层，多层正极活性物质中的每层可以包含相同或不同的正极活性物质。正极活性物质为任何能够可逆地嵌入和脱出锂离子等金属离子的物质。
正极活性物质
所述正极活性物质层包含，但不仅限于，正极活性物质，所述正极活性物质包括，但不仅限于，钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂(LFP)和三元材料。
在本申请的实施例中，所述三元材料包括，但不仅限于，镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂。
在本申请的实施例中，所述正极活性物质包含镍钴锰酸锂，以所述镍钴锰酸锂中镍元素、钴元素和锰元素的摩尔量为1计，所述镍元素的含量大于或等于0.5。
在本申请的实施例中，所述正极活性物质包含镍钴锰酸锂，以所述镍钴锰酸锂中镍元素、钴元素和锰元素的摩尔量为1计，所述镍元素的含量小于或等于0.85。
在本申请的实施例中，所述正极活性物质包含NCM523、NCM622或NCM811中的至少一者。
在本申请的实施例中，所述正极活性物质还可包含掺杂元素，所述掺杂元素可以包含铝、镁、钛、锆等元素，只要能使正极活性物质结构更稳定即可。
本申请的实施例中，所述正极活性物质还可包含包覆元素，所述包覆元素可以包含铝、镁、钛、锆等元素，只要能使正极活性物质结构更稳定即可。
正极导电剂
本申请中的正极导电剂中的种类没有限制，可以使用任何已知的导电材料，只要不损害本申请的效果即可。
在本申请的实施例中，正极导电剂可包括，但不限于，天然石墨、人造石墨等石墨；乙炔黑等炭黑；针状焦等无定形碳等碳材料；碳纳米管；石墨烯等。上述正极导电材料可单独使用或任意组合使用。
正极粘结剂
正极活性物质层的制造中使用的正极粘结剂的种类没有特别限制，只要不损害本申请的效果即可。具体的，在涂布法的情况下，只要是在电极制造时使用的液体介质中可溶解或分散的材料即可。
在本申请的实施例中，所述正极粘结剂包括，但不限于，聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、纤维素、硝酸纤维素上述正极导电材料可单独使用或任意组合使用。
2、正极集流体
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，只要不损害本申请的效果即可。
在本申请的实施例中，所述正极集流体可包括，但不仅限于，铝、不锈钢、镍镀层、钛、钽等金属材料；碳布、碳纸等碳材料。在一实施例中，正极集流体为金属材料。在一实施例中，正极集流体为铝箔。
3、正极极片的制备
本申请的二次电池中的正极极片可使用任何已知方法制备。例如，在正极活性物质中添加导电剂、粘结剂与溶剂等，制成浆料，将该浆料涂布在正极集流体上，干燥后通过压制而形成电极。也可以将负极活性物质进行辊成型制成片状电极，或通过压缩成型制成颗粒电极。
IV、隔离膜
为了防止短路，在正极与负极之间通常设置有隔离膜。这种情况下，本申请的电解液通常渗入该隔离膜而使用。
本申请中对隔离膜的材料、形状、厚度、孔隙率及平均孔径没有特别限制，只要不损害本申请的效果即可。
本申请另提供了一种电化学装置，其包括如上述所述的二次电池。
所述电化学装置可以为电池包或电池模组。
本申请另提供了一种用电装置，其包括电动车、储能电池等。
下面以锂离子电池为例并且结合具体的实施例说明锂离子电池的制备，本领域的技术人员将理解，本申请中描述的制备方法仅是实施例，其他任何合适的制备方法均在本申请的范围内。
以下说明根据本申请的锂离子电池的实施例和对比例进行性能评估。
实施例1
一、锂离子电池的制备
1、正极极片的制备
将正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂与按照质量比96：2：2混合，之后加入溶剂制成正极浆料，将制得的正极浆料均匀地涂覆在正极集流体铝箔的两侧，然后在120℃下烘干，辊压裁片后得到正极极片。
其中，正极活性物质为NCM622，正极导电剂为炭黑，正极粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)，溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
2、负极极片的制备
将挥发分为15％，灰分为0.3％的石油焦生焦在辊压磨中进行粉碎、预混，其中，粉碎后的石油焦生焦的粒径为10μm；
将粉碎后的产物在保护性气氛下进行高温石墨化处理，其中，温度为2800-3200℃，最高温度保温时间36h，保护性气氛为氩气；
在连续型整形系统中对产物进行打磨整形，时间为8h，使材料表面光滑平整；
将石墨、第一包覆材料软碳与溶剂在250℃的温度下混合，将混合液抽真空，脱除溶剂，然后在卧式釜中进行热处理，热处理温度为650℃，时间为12h，得到第一混合物；
将第一混合物加入一定浓度的氯化铝溶液中，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，得到三氧化二铝包覆的复合石墨包覆品，最后将复合石墨包覆品进行除磁筛分，即得到最终石墨成品；
将上述人工石墨成品、炭黑、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶与溶剂按一定比例在真空搅拌机作用下搅拌获得负极浆料，将制备好的负极浆料均匀涂覆在负极集流体铜箔的两侧，经烘烤干燥后进行辊压裁片得到负极极片，烘烤温度为90-110℃。
其中，所述负极浆料干粉中，按质量百分比计，人造石墨，炭黑，羧甲基纤维素钠，丁苯橡胶的质量比为96.5：1.5：1.5：0.5。
其中，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为21°，负极活性物质层的电阻RmΩ为9mΩ，负极活性物质层的OI值为4.4，负极活性物质的细粉的数量百分含量为20％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为0。
3、电解液的制备
将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)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。
4、隔离膜的制备
以PP膜作为隔离膜。
5、锂离子电池的制备
采用上述步骤制备出的负极极片、正极极片经过干燥后，与隔离膜一起卷绕制备出卷绕电芯，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；经过灌注电解液、化成定容制得锂离子电池。
二、测试方法
1、非法拉第电量的测试及计算方法
S1、将负极极片组装成扣式电池，对扣式电池进行循环伏安法测试，获取扣式电池的电位区间U V；
S2、选取步骤S1中的扣式电池的电位区间U V，对扣式电池进行线性扫描伏安法测试，采集扫描速率-电压曲线图及电压-电流曲线图，依据电压-电流曲线图获取负极活性物质层的电位区间ΔU V，其中，扫描方向从低电位到高电位；
S3、结合图1，根据步骤S2，采集扫描速率-电流散点图，依据扫描速率-电流散点图获取负极极片的非法拉第电容Cdl nF；
S4、跟据步骤S2和步骤S3得到的电位区间ΔU V和非法拉第电容Cdl nF，依据公式Q＝Cdl×ΔU计算得到非法拉第电量Q。
其中，负极极片的非法拉第电量Q C为0.28C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为1.4nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.2V。
2、锂离子电池循环性能的测试方法
在25℃下，将锂离子电池静置30min，然后以1C倍率恒流放电，静置10min，然后以1C倍率恒流恒压充电，静置10min，然后进行满充满放循环测试，直至锂离子电池的容量大于初始容量的80％，记录循环圈数。
3、锂离子电池高温循环性能的测试方法
在45℃下，将锂离子电池静置30min，然后以1C倍率恒流放电，静置10min，然后以1C倍率恒流恒压充电，静置10min，然后进行满充-满放循环测试，分别记录首次充放电容量和循环2000次后的放电容量，计算容量保持率＝2000次循环放电容量/首次放电容量×100％。
实施例2
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为0.07C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为0.7nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.1V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为35°，负极活性物质层的电阻R mΩ为18mΩ，负极活性物质层的OI值为5，负极活性物质的细粉的数量百分含量为60％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为50％。
实施例3
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为2C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为4.0nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.5V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为22°，负极活性物质层的电阻R mΩ为8mΩ，负极活性物质层的OI值为2.5，负极活性物质的细粉的数量百分含量为35％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为30％。
实施例4
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为0.26C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为1.3nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.2V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为20°，负极活性物质层的电阻R mΩ为10mΩ，负极活性物质层的OI值为4.4，负极活性物质的细粉的数量百分含量为0，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为20％。
同时，实施例4中的电解液不添加锂盐添加剂，保护膜层的厚度H nm为60nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝0.26。
实施例5
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为2.5C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为5.0nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.5V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为10°，负极活性物质层的电阻R mΩ为5mΩ，负极活性物质层的OI值为2.1，负极活性物质的细粉的数量百分含量为10％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为10％。
实施例6
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为0.54C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为2.7nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.2V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为25°，负极活性物质层的电阻R mΩ为10mΩ，负极活性物质层的OI值为4，负极活性物质的细粉的数量百分含量为0，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为30％。
实施例7
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为0.78C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为3.9nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.2V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为23°，负极活性物质层的电阻R mΩ为8mΩ，负极活性物质层的OI值为2.5，负极活性物质的细粉的数量百分含量为35％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为30％。
实施例8
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为0.96C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为4.8nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.2V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为12°，负极活性物质层的电阻R mΩ为5mΩ，负极活性物质层的OI值为2.2，负极活性物质的细粉的数量百分含量为15％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为20％。
实施例9
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q mΩ为1.11C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为3.7nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.3V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为22°，负极活性物质层的电阻R mΩ为8mΩ，负极活性物质层的OI值为2.4，负极活性物质的细粉的数量百分含量为35％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为30％。
实施例10
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为1.41C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为4.7nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.3V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为12°，负极活性物质层的电阻R mΩ为5mΩ，负极活性物质层的OI值为2.2，负极活性物质的细粉的数量百分含量为0，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为20％。
实施例11
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为1.72C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为4.3nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.4V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为20°，负极活性物质层的电阻R mΩ为6mΩ，负极活性物质层的OI值为2.2，负极活性物质的细粉的数量百分含量为35％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为25％。
实施例12
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为0.12C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为0.4nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.3V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为37°，负极活性物质层的电阻R mΩ为15mΩ，负极活性物质层的OI值为5.5，负极活性物质的细粉的数量百分含量为25％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为25％。
实施例13
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为0.225C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为2.5nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.09V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为20°，负极活性物质层的电阻R mΩ为8mΩ，负极活性物质层的OI值为6.5，负极活性物质的细粉的数量百分含量为10％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为15％。
实施例14
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为0.45C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为1.5nF，负极活性物质层的电位区间ΔU为0.3V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为25°，负极活性物质层的电阻R mΩ为10mΩ，负极活性物质层的OI值为7，负极活性物质的细粉的数量百分含量为25％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为0％。
实施例15
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为0.12C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为1.2nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.1V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为22°，负极活性物质层的电阻R mΩ为8mΩ，负极活性物质层的OI值为9，负极活性物质的细粉的数量百分含量为0％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为22％。
实施例16
依照实施例4的方法制备锂离子电池，同时按照实施例4中的测试方法测试锂离子电池，与实施例4相比除以下不同之处：
电解液中锂盐添加剂的种类为LiFSI，电解液中锂盐添加剂的含量X为1％，保护膜层的厚度H nm为120nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝12.26。
实施例17
依照实施例4的方法制备锂离子电池，同时按照实施例4中的测试方法测试锂离子电池，与实施例4相比除以下不同之处：
电解液中锂盐添加剂的种类为LiFSI，电解液中锂盐添加剂的含量X为0.5％，保护膜层的厚度H nm为100nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝5.26。
实施例18
依照实施例4的方法制备锂离子电池，同时按照实施例4中的测试方法测试锂离子电池，与实施例4相比除以下不同之处：
电解液中锂盐添加剂的种类为LiFSI，电解液中锂盐添加剂的含量X为1.5％，保护膜层的厚度H nm为150nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝22.76。
实施例19
依照实施例4的方法制备锂离子电池，同时按照实施例4中的测试方法测试锂离子电池，与实施例4相比除以下不同之处：
电解液中锂盐添加剂的种类为LiFSI，电解液中锂盐添加剂的含量X为2％，保护膜层的厚度H nm为180nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝36.26。
实施例20
依照实施例4的方法制备锂离子电池，同时按照实施例4中的测试方法测试锂离子电池，与实施例4相比除以下不同之处：
电解液中锂盐添加剂的种类为LiFSI，电解液中锂盐添加剂的含量X为2.5％，保护膜层的厚度H nm为200nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝50.26。
实施例21
依照实施例4的方法制备锂离子电池，同时按照实施例4中的测试方法测试锂离子电池，与实施例4相比除以下不同之处：
电解液中锂盐添加剂的种类为LiPO2F2，电解液中锂盐添加剂的含量X为1％，保护膜层的厚度H nm为110nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝11.26。
实施例22
依照实施例4的方法制备锂离子电池，同时按照实施例4中的测试方法测试锂离子电池，与实施例4相比除以下不同之处：
电解液中锂盐添加剂的种类为LiPO2F2，电解液中锂盐添加剂的含量X为0.8％，保护膜层的厚度H nm为120nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝5.26。
实施例23
依照实施例4的方法制备锂离子电池，同时按照实施例4中的测试方法测试锂离子电池，与实施例4相比除以下不同之处：
电解液中锂盐添加剂的种类为LiBF4，电解液中锂盐添加剂的含量X为0.5％，保护膜层的厚度H nm为120nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝5.26。
实施例24
依照实施例4的方法制备锂离子电池，同时按照实施例4中的测试方法测试锂离子电池，与实施例4相比除以下不同之处：
电解液中锂盐添加剂的种类为LiFSI+LiPO2F2，电解液中LiFSI的含量为0.5％，电解液中LiPO2F2的含量为0.3％，保护膜层的厚度H nm为120nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝9.86。
实施例25
依照实施例4的方法制备锂离子电池，同时按照实施例4中的测试方法测试锂离子电池，与实施例4相比除以下不同之处：
电解液中锂盐添加剂的种类为LiFSI+LiPO2F2，电解液中LiFSI的含量为0.5％，电解液中LiPO2F2的含量为0.5％，保护膜层的厚度H nm为150nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝15.26。
实施例26
依照实施例4的方法制备锂离子电池，同时按照实施例4中的测试方法测试锂离子电池，与实施例4相比除以下不同之处：
电解液中锂盐添加剂的种类为LiFSI+LiBF4，电解液中LiFSI的含量为0.3％，电解液中LiBF4的含量为0.2％，保护膜层的厚度H nm为130nm，电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H及负极极片的非法拉第电量Q，满足：10X·H+Q＝6.75。
对比例1
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为3C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为6.0nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.5V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为45°，负极活性物质层的电阻R mΩ为5mΩ，负极活性物质层的OI值为10，负极活性物质的细粉的数量百分含量为0，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为65％。
对比例2
依照实施例1的方法制备锂离子电池，同时按照实施例1中的测试方法测试锂离子电池，除以下不同之处：
负极极片的非法拉第电量Q C为0.02C，负极极片的非法拉第电容Cdl nF为0.2nF，负极活性物质层的电位区间ΔU V为0.1V，负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ为10°，负极活性物质层的电阻R mΩ为25mΩ，负极活性物质层的OI值为8，负极活性物质的细粉的数量百分含量为85％，负极活性物质的粗粉的数量百分含量为65％。
三、测试结果
表1展示了负极极片的非法拉第电量Q C、负极极片的非法拉第电容Cdl nF、负极活性物质层的电位区间ΔU V、负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ、负极活性物质层的电阻R mΩ、负极活性物质层的OI值、负极活性物质的细粉的数量百分含量及负极活性物质的粗粉的数量百分含量对锂离子电池的常温循环性能及高温循环性能的影响。
表1
结果表明，当负极极片的非法拉第电量Q C控制在0.05C～2.5C范围内、负极极片的非法拉第电容Cdl nF控制在0.5nF～5nF范围内、负极活性物质层的电位区间ΔU V控制在0.1V～0.5V范围内、负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ控制在10°～40°范围内、负极活性物质层的电阻R mΩ控制在5mΩ～20mΩ范围内、负极活性物质层的OI值控制在2～15范围内、负极活性物质的细粉的数量百分含量控制在0～80％范围内及负极活性物质的粗粉的数量百分含量控制在0～60％范围内时，可显著提升锂离子电池的循环寿命。
在此基础上，当负极极片的非法拉第电容Cdl nF控制在1.4nF～4.3nF范围内、负极活性物质层相对电解液的表面接触角θ控制在12°～35°范围内、负极活性物质层的电阻RmΩ控制在5mΩ～12mΩ范围内、负极活性物质层的OI值控制在2～10范围内、负极活性物质的细粉的数量百分含量控制在0～40％范围内及负极活性物质的粗粉的数量百分含量控制在0～30％范围内时，可进一步提升锂离子电池的循环寿命。
表2展示了电解液中锂盐添加剂的种类、电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H nm、电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H与负极极片的非法拉第电量Q满足关系：10X·H+Q对锂离子电池的常温循环性能及高温循环性能的影响。
表2
结果表明，当电解液中锂盐添加剂的种类控制为四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)及双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的一种或几种、电解液中锂盐添加剂的含量X控制在0.1％～2％范围内、保护膜层的厚度H nm控制在5nm～180nm范围内以及电解液中锂盐添加剂的含量X、保护膜层的厚度H与负极极片的非法拉第电量Q之间关系：10X·H+Q控制在0.4～36范围内时，可显著提升锂离子电池的循环寿命。
以上步骤所提供的介绍，只是用于帮助理解本申请的方法、结构及核心思想。对于本技术领域内的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也同样属于本申请权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种二次电池，其特征在于，包括：正极极片、隔离膜、电解液及负极极片，所述负极极片包括：
负极集流体；以及
设置于所述负极集流体上的负极活性物质层；
其中，所述负极极片的非法拉第电量为Q C，满足：0.05≤Q≤2.5，其中，Q＝Cdl×ΔU；
Cdl nF为所述负极极片的非法拉第电容；
ΔU V为所述负极活性物质层的电位区间；
所述电解液包括锂盐添加剂，所述锂盐添加剂包括四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂及双氟磺酰亚胺锂中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述Cdl满足：0.5≤Cdl≤5，所述ΔU满足：0.1≤ΔU≤0.5。
3.如权利要求1～2任一项所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性物质层包括人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、无定型碳、碳纤维、碳纳米管或中间相炭微球中的一种或几种。
4.如权利要求1～2任一项所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性物质层相对电解液的表面接触角为θ，所述θ满足：10°≤θ≤40°。
5.如权利要求1～2任一项所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性物质层的电阻为R mΩ，满足：5≤R≤20。
6.如权利要求1～2任一项所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性物质层的OI值的大小为2～15。
7.如权利要求1～2任一项所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性物质层包含负极活性物质，所述负极活性物质的细粉的数量百分含量为0～80％，所述负极活性物质的粗粉的数量百分含量为0～60％；
所述细粉是指粒径小于或等于2.2μm的负极活性物质颗粒，所述粗粉是指粒径大于或等于35μm的负极活性物质颗粒。
8.如权利要求7所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性物质的细粉的数量百分含量为0～40％；
所述负极活性物质的粗粉的数量百分含量为0～30％。
9.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述电解液中锂盐添加剂的含量为X，满足：0.1％≤X≤2％。
10.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极活性物质层上包含保护膜层，所述保护膜层的厚度为H nm，满足：0.4≤10X·H+Q≤36。
11.如权利要求10所述的二次电池，其特征在于，所述保护膜层的厚度Hnm满足：5≤H≤180。
12.一种电化学装置，其特征在于，包括：权利要求1～11任一项所述的二次电池。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116093249A (zh) * 2023-01-09 2023-05-09 欣旺达电动汽车电池有限公司 电池及用电装置
CN116632169A (zh) * 2023-01-09 2023-08-22 欣旺达电动汽车电池有限公司 二次电池及电池包
JP2024121555A (ja) * 2023-02-27 2024-09-06 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 非水電解液二次電池

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4220741B2 (ja) * 2002-08-23 2009-02-04 帝人株式会社 リチウムイオン二次電池
JP5884967B2 (ja) * 2011-10-18 2016-03-15 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池及びその製造方法
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
US8945756B2 (en) * 2012-12-12 2015-02-03 Aquion Energy Inc. Composite anode structure for aqueous electrolyte energy storage and device containing same
JP2014235884A (ja) * 2013-06-03 2014-12-15 株式会社リコー 非水電解液蓄電素子及びその製造方法
JP2016103326A (ja) * 2014-11-27 2016-06-02 石原産業株式会社 非水電解液二次電池及びその製造方法
US10014704B2 (en) * 2015-01-30 2018-07-03 Corning Incorporated Integrated energy and power device
JP6365785B2 (ja) * 2015-09-30 2018-08-01 信越化学工業株式会社 非水電解質二次電池の使用方法
CN106067384B (zh) * 2016-05-24 2018-06-29 湘潭大学 一种炭/氟氧化铋超级电容电池及其制备方法
CN106053583B (zh) * 2016-05-27 2018-09-07 北京大学深圳研究生院 一种测量电极活性材料电化学动力学参数的方法
KR102365086B1 (ko) * 2018-12-03 2022-02-18 주식회사 엘지에너지솔루션 비파괴적 활물질의 활성 면적 측정 방법
US20220393147A1 (en) * 2019-10-04 2022-12-08 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Non-Aqueous Lithium Power Storage Element

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