CN117254118A - 二次电池和用电装置 - Google Patents

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CN117254118A CN202311535381.9A CN202311535381A CN117254118A CN 117254118 A CN117254118 A CN 117254118A CN 202311535381 A CN202311535381 A CN 202311535381A CN 117254118 A CN117254118 A CN 117254118A
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韩昌隆
吴则利
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Contemporary Amperex Technology Co Ltd
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Abstract

本申请提供了一种二次电池和用电装置，二次电池包括正极极片和电解液；电解液包括有机溶剂和锂盐，锂盐包括氟磺酸锂；基于电解液的总质量，氟磺酸锂的质量分数为a，0.001%≤a≤2%；正极极片包括正极膜层，正极膜层中包括镍钴锰三元正极材料；镍钴锰三元正极材料的镍元素、钴元素和锰元素摩尔总量中，钴元素的摩尔占比为y，0.05≤y≤0.12，且7≤y/a≤12000。本申请的二次电池具有较好的快充性能和循环寿命。

Description

二次电池和用电装置
技术领域
本申请涉及二次电池技术领域，尤其涉及一种二次电池和用电装置。
背景技术
这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
近年来，随着二次电池的应用范围越来越广泛，二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车和电动汽车等多个领域。
由于二次电池取得了极大的发展，因此对其快充性能和循环寿命也提出了更高的要求。因此，寻求一种具有较好的快充性能和循环寿命的二次电池是本领域技术人员重点关注的方向之一。
发明内容
本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的之一在于，提供一种二次电池，其具有较好的快充性能和循环寿命。
为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种二次电池，包括正极极片和电解液；
所述电解液包括有机溶剂和锂盐，所述锂盐包括氟磺酸锂（LiFSO3）；基于所述电解液的总质量，所述氟磺酸锂的质量分数为a，0.001%≤a≤2%；
所述正极极片包括正极膜层，所述正极膜层中包括镍钴锰三元正极材料；所述镍钴锰三元正极材料的镍元素、钴元素和锰元素摩尔总量中，钴元素的摩尔占比为y，0.05≤y≤0.12，且7≤y/a≤12000。
本申请上述的二次电池，其电解液中氟磺酸锂的的质量分数为a，正极膜层中采用镍元素、钴元素和锰元素摩尔总量中钴元素的摩尔占比为y的镍钴锰三元正极材料，0.05≤y≤0.12，且7≤y/a≤12000；电解液中的氟磺酸锂能够通过在正极形成稳定性较好的SEI膜，提高正极活性材料的结构稳定性，使得二次电池在循环过程中正极活性材料的结构不容易被破坏，从而能够改善二次电池在快充循环过程中的循环寿命；但若氟磺酸锂的含量过多会恶化负极成膜，导致负极侧的副反应增多，影响二次电池的循环寿命；正极活性材料中特定含量的Co能够改善Li/Ni混排，稳定正极活性材料的结构，改善二次电池的循环寿命，但Co含量太多，也会导致材料氧化性变强，与负极发生副反应，降低电池寿命；Co含量的增加能够稳定正极材料，从而降低对氟磺酸锂的需求量。本申请通过控制镍钴锰三元正极材料的镍元素、钴元素和锰元素摩尔总量中钴元素的摩尔占比及其与氟磺酸锂含量的比值在特定范围内，使得二次电池具有较好的循环寿命。
在任意的实施方式中，7≤y/a≤4000。如此，可使二次电池具有更好的循环寿命。
在任意的实施方式中，0.003%≤a≤1%。如此，可使二次电池具有更优的循环寿命。
在任意的实施方式中，所述镍钴锰三元正极材料的分子式为LibNixCoyMnzO2，其中0.2≤b≤1.2，0.3≤x≤0.96，0.05≤y≤0.12，x+y+z=1。通过采用具有上述分子式的正极活性材料，可使Co元素的摩尔占比y与a的比值在合适的范围内，从而使二次电池具有较好的循环寿命。
在任意的实施方式中，0.07≤y≤0.12。如此，更加有利于提高电池的快充性能和循环寿命，降低电池的快充温升。
在任意的实施方式中，0.1≤y≤0.12。如此，能够进一步提高电池的循环寿命。
在任意的实施方式中，所述二次电池中所述电解液的质量与所述二次电池的容量的比值为d g/Ah，且1.8≤d≤2.5。如此，能够使二次电池同时具有较好的动力学性能和功率性能。
在任意的实施方式中，2≤d≤2.5。如此，能够使二次电池具有更好的动力学性能和功率性能。
在任意的实施方式中，二次电池还包括负极极片，所述负极极片包括负极膜层，所述负极膜层的压实密度小于1.7g/cm3。如此，有利于提升二次电池的动力学性能、改善二次电池在快充循环过程中的循环寿命。
在任意的实施方式中，所述正极膜层的压实密度为3.3g/cm3~3.7g/cm3。如此，可使二次电池具有较好的动力学，同时具有较高的能量密度。
在任意的实施方式中，所述正极膜层的压实密度为3.3g/cm3~3.5g/cm3。如此，有利于锂离子的传输，降低正极极片的阻抗，使二次电池具有较低的快充温升。
在任意的实施方式中，所述正极膜层中镍钴锰三元正极材料的质量分数≥96%。如此，正极膜层中镍钴锰三元正极材料的质量分数较高，可以提升二次电池的能量密度。
在任意的实施方式中，所述锂盐还包括含氟磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂中的一种或多种。
本申请的第二方面提供了一种用电装置，包括本申请第一方面的二次电池。
本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。
附图说明
为了更好地描述和说明本申请提供的实施例或示例，可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的申请、目前描述的实施例或示例以及目前理解的这些申请的最佳模式中的任何一者的范围的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
图1为本申请一实施方式的电池单体的示意图；
图2为图1所示的本申请一实施方式的电池单体的分解图；
图3为本申请一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。
附图标记说明：
5、电池单体；51、壳体；52、电极组件；53、盖板；6、用电装置。
具体实施方式
以下，适当地参照附图详细描述了本申请的二次电池和用电装置的实施方式。但是会有省略非必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”可以采用下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，任一个端值可以独立地被包括或不被包括，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60~120和80~110的范围，理解为60~110和80~120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，且如果还列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1~3、1~4、1~5、2~3、2~4和2~5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a~b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0~5”表示本文中已经全部列出了“0~5”之间的全部实数，“0~5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于列出了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。比如，当表述某个参数为选自“2-10”的整数，相当于列出了整数2、3、4、5、6、7、8、9和10。
本申请中涉及“多个”、“多种”等，如无特别限定，指在数量上大于2或等于2。例如，“一种或多种”表示一种或大于等于两种。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例或实施方式中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在本文中提及的“实施方式”具有类似理解。
本领域技术人员可以理解，在各实施方式或实施例的方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定，各步骤的详细执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
在本申请中，以“含有”、“包含”、“包括”等词语描述的开放式技术特征或技术方案中，如无其他说明，不排除所列成员之外的额外成员，可视为既提供了由所列成员构成的封闭式特征或方案，还提供了在所列成员之外还包括额外成员的开放式特征或方案。例如，A包括a1、a2和a3，如无其他说明，可以还包括其他成员，也可以不包括额外成员，可视为既提供了“A由a1、a2和a3组成”的特征或方案，还提供了“A不仅包括a1、a2和a3，还包括其他成员”的特征或方案。在本申请中，如无其他说明，A（如B），表示B为A中的一种非限制性示例，可以理解A不限于为B。
在本申请中，“可选地”、“可选的”、“可选”，指可有可无，也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“可选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“可选”各自独立。
本申请实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的重量单位。
目前，由于二次电池取得了极大的发展，对二次电池的快充性能和循环寿命也提出了更高的要求。因此，寻求具有较好的快充性能和较好的循环寿命的二次电池，是本领域技术人员重点关注的方向之一。对此，本申请提供了一种二次电池，其主要通过对电解液的成分以及正极活性材料进行改进，具有较好的快充性能和较好的循环寿命。
在一些实施方式中，本申请的第一方面提供了一种二次电池，该二次电池包括正极极片和电解液；电解液包括有机溶剂和锂盐，锂盐包括氟磺酸锂；基于电解液的总质量，氟磺酸锂的质量分数为a，0.001%≤a≤2%；正极极片包括正极膜层，正极膜层中包括镍钴锰三元正极材料；镍钴锰三元正极材料的镍元素、钴元素和锰元素摩尔总量中，钴元素的摩尔占比为y，0.05≤y≤0.12，且7≤y/a≤12000。
上述的二次电池，其电解液中氟磺酸锂的质量分数为a，正极膜层中采用镍元素、钴元素和锰元素摩尔总量中钴元素的摩尔占比为y的镍钴锰三元正极材料，0.05≤y≤0.12，且7≤y/a≤12000；电解液中的氟磺酸锂能够通过在正极形成稳定性较好的SEI膜，提高正极活性材料的结构稳定性，使得二次电池在循环过程中正极活性材料的结构不容易被破坏，从而能够改善二次电池在快充循环过程中的循环寿命；但若氟磺酸锂的含量过多会恶化负极成膜，导致负极侧的副反应增多，影响二次电池的循环寿命；正极活性材料中特定含量的Co能够改善Li/Ni混排，稳定正极活性材料的结构，改善二次电池的循环寿命，但Co含量太多，也会导致材料氧化性变强，与负极发生副反应，降低电池寿命；Co含量的增加能够稳定正极材料，从而降低对氟磺酸锂的需求量。本申请通过控制镍钴锰三元正极材料的镍元素、钴元素和锰元素摩尔总量中钴元素的摩尔占比及其与氟磺酸锂含量的比值在特定范围内，使得二次电池具有较好的循环寿命。
需要说明的是，电解液中氟磺酸锂的质量分数a是指电解液中氟磺酸锂的总含量。其中氟磺酸锂的来源可以是向电解液中直接添加的氟磺酸锂，也可以是由电解液中的其他物质分解或反应生成的氟磺酸锂，还可以是上述二者兼而有之。当将这些特定化合物中的任一种掺入非水电解质中并实际用于制造二次电池并且将该电池拆解以再次取出非水电解质时，经常存在氟磺酸锂的含量减少的情况。因此，在从电池排出的非水电解质中至少能够检测到特定化合物的情况下，该电池被认为在本申请的范围内。
可以理解，电解液中氟磺酸锂的质量分数a可以为0.001%、0.005%、0.008%、0.01%、0.02%、0.05%、0.08%、0.1%、0.15%、0.2%、0.3%、0.5%、0.6%、0.8%、1%、1.2%、1.5%、1.6%、1.8%、2%及上述任意两个点值所覆盖的范围内的任意值；y/a的比值可以为7、10、50、70、100、120、200、500、800、1000、2000、4000、5000、8000、9000、10000、11000、12000及上述任意两个点值所覆盖的范围内的任意值。
在其中一些实施方式中，镍钴锰三元正极材料的镍元素、钴元素和锰元素摩尔总量中钴元素的摩尔占比y与电解液中氟磺酸锂的质量分数a的比值y/a为7~4000。将y/a的值控制在上述范围之内，可使二次电池具有更好的快充性能、功率性能和循环寿命。
在其中一些实施方式中，电解液中氟磺酸锂的质量分数a为0.003%~1%。氟磺酸锂能够改善锂离子传输，从而改善电池的快充性能，将电解液中氟磺酸锂的质量分数a控制在上述范围之内，能够稳定正极结构，同时减少电池的副反应，使得二次电池快充性能得到改善，同时具有更优的循环寿命。
在其中一些实施方式中，镍钴锰三元正极材料的分子式为LibNixCoyMnzO2，其中0.2≤b≤1.2，0.3≤x≤0.96，0.05≤y≤0.12，x+y+z=1。通过采用具有上述分子式的正极活性材料，可使Co元素的摩尔占比y与a的比值在合适的范围内，从而使二次电池具有较好的循环寿命。
可以理解的是，还可以根据需要对镍钴锰三元正极材料进行掺杂或包覆，以进一步改善正极活性材料的性能。可理解，镍钴锰三元正极材料分子式中b可以为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2及上述任意两个点值所覆盖的范围内的任意值；x可以为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、0.93、0.96及上述任意两个点值所覆盖的范围内的任意值；y可以为0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12及上述任意两个点值所覆盖的范围内的任意值。
在其中一些实施方式中，镍钴锰三元正极材料的镍元素、钴元素和锰元素摩尔总量中Co元素的摩尔占比y为0.07~0.12。将镍钴锰三元正极材料中Co元素的摩尔占比y控制在上述范围之内，使得正极材料的结构更加稳定，同时降低电池的副反应，更加有利于提高电池的快充性能和循环寿命，降低电池的快充温升。
在其中一些实施方式中，电解液中的锂盐还包括六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LiBF4）、高氯酸锂（LiClO4）、六氟砷酸锂（LiAsF6）、双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）、三氟甲磺酸锂（LiTFS）、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）、二草酸硼酸锂（LiBOB）、二氟磷酸锂（LiPO2F2）、二氟二草酸磷酸锂（LiDFOP）及四氟草酸磷酸锂（LiTFOP）中的一种或多种。
在其中一些实施方式中，电解液中的非水有机溶剂可以为但不限于氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚丙基酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二丙酯（DPC）、碳酸甲丙酯（MPC）、碳酸乙丙酯（EPC）、碳酸亚丁酯（BC）、甲酸甲酯（MF）、乙酸甲酯（MA）、乙酸乙酯（EA）、乙酸丙酯（PA）、丙酸甲酯（MP）、丙酸乙酯（EP）、丙酸丙酯（PP）、丁酸甲酯（MB）、丁酸乙酯（EB）、1,4-丁内酯（GBL）、环丁砜（SF）、二甲砜（MSM）、甲乙砜（EMS）及二乙砜（ESE）中的一种或多种。
在其中一些实施方式中，二次电池中电解液的质量与二次电池的容量的比值为dg/Ah。二次电池中，电解液注入量太少，容易影响锂离子传输路径，从而影响电池循环寿命，二次电池中注入较多的电解液能够提供较多的Li，且可使极片具有较好的浸润，从而可使二次电池具有较好的快充性能和较低的温升；但是若电解液的质量与二次电池的容量的比值过大，电解液将占据更大的空间和重量，从而会影响二次电池的能量密度。
需要说明的是，二次电池中电解液的质量是指向干电芯注液时电解液的注液量，也即电池的注液系数。二次电池的容量是指电池的标称容量，电池产品的标签上或者说明书中，一般会注明电池的标称容量。
在一些实施方式中，二次电池中电解液的质量与二次电池的容量的比值为1.8g/Ah~2.5g/Ah，即d为1.8~2.5。将d控制在1.8~2.5，优选的，将d控制在2~2.5，可以更好地兼顾二次电池的快充性能和能量密度，使二次电池同时具有较好的快充性能、功率性能和较优的循环寿命。
可理解，二次电池中电解液的质量与二次电池的容量的比值可以为1.8g/Ah、1.85g/Ah、1.9g/Ah、1.95g/Ah、2.0g/Ah、2.05g/Ah、2.1g/Ah、2.15g/Ah、2.2g/Ah、2.25g/Ah、2.3g/Ah、2.35g/Ah、2.4g/Ah、2.45g/Ah、2.5g/Ah及上述任意两个点值所覆盖的范围内的任意值。
在其中一些实施方式中，二次电池还包括负极极片，负极极片包括负极膜层，负极膜层的压实密度小于1.7g/cm3。如此，负极膜层采用较小的压密设计，能够使负极膜层的内部具有较大的孔隙，能够改善电解液对负极膜层的浸润，改善锂离子在负极膜层中的传输、降低电池内阻，从而有利于提升二次电池的动力学性能、改善二次电池在快充循环过程中的寿命。可以理解，负极膜层的压实密度可以为0.1g/cm3、0.5g/cm3、0.8g/cm3、1.0g/cm3、1.1g/cm3、1.2g/cm3、1.3g/cm3、1.4g/cm3、1.5g/cm3、1.6g/cm3、1.7g/cm3。
在其中一些实施方式中，负极极片还包括负极集流体，负极膜层设置在负极集流体的至少一个表面上，负极集流体的厚度为3μm~6μm。采用较薄的负极集流体可以提供更多的空间给负极膜层，使二次电池具有更高的能量密度；但若负极集流体过薄，会存在负极集流体断裂的风险。通过将负极集流体的厚度控制在3μm~6μm，既可使负极集流体不易断裂，又可提高电池的能量密度。可理解，负极集流体的厚度可以为但不限于3μm、3.2μm、3.5μm、3.8μm、4μm、4.2μm、4.5μm、4.8μm、5μm、5.2μm、5.5μm、5.8μm、6μm。
在其中一些实施方式中，负极集流体可采用金属箔片、泡沫金属或复合集流体。作为金属箔片可选自铝、不锈钢、铜、镍或钛等，泡沫金属可以为泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍、泡沫合金、泡沫碳等，作为复合集流体采用将金属材料(铝、铝合金、不锈钢、铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金或银等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙酸醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等)上而形成。在其中一个具体示例中，负极集流体采用铜箔。
在其中一些实施方式中，正极膜层的压实密度为3.3g/cm3~3.7g/cm3。将正极膜层的压实密度控制在上述范围之内，正极活性材料被压坏的少，产生的破碎较少，同时颗粒间排布的较为紧密，可以使二次电池具有较好的功率性能，较低的快充温升，同时具有较高的能量密度。可以理解，正极膜层的压实密度可以为3.3g/cm3、3.4g/cm3、3.5g/cm3、3.6g/cm3、3.7g/cm3及上述任意两个点值所覆盖的范围内的任意值。
在其中一些实施方式中，正极膜层的压实密度为3.3g/cm3~3.5g/cm3。将正极膜层的压实密度控制在上述范围之内，更加有利于锂离子的传输，能够进一步降低正极极片的阻抗，使二次电池具有更低的快充温升。
在其中一些实施方式中，正极膜层中镍钴锰三元正极材料的质量分数≥96%。如此，正极膜层中镍钴锰三元正极材料的质量分数较高，可以提升二次电池的能量密度。可理解，正极膜层中镍钴锰三元正极材料的质量分数可以为96%、96.2%、96.5%、96.8%、97%、97.2%、97.5%、97.8%、98%、98.2%、98.5%、98.8%、99%、99.2%、99.5%、99.8%及上述任意两个点值所覆盖的范围内的任意值。
在其中一些实施方式中，正极极片还包括正极集流体，正极膜层设置在正极集流体的至少一个表面上，正极集流体的厚度为8μm~13μm。采用较薄的正极集流体可以提供更多的空间给正极膜层，使二次电池具有更高的能量密度；但若正极集流体过薄，会存在正极集流体断裂的风险。通过将正极集流体的厚度控制在8μm~13μm，既可使正极集流体不易断裂，又可提高电池的能量密度。可理解，正极集流体的厚度可以为但不限于8μm、8.2μm、8.5μm、8.8μm、9μm、9.2μm、9.5μm、9.8μm、10μm、10.2μm、10.5μm、10.8μm、11μm、11.2μm、11.5μm、11.8μm、12μm、12.2μm、12.5μm、12.8μm、13μm。
在其中一些实施方式中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体，作为金属箔片可选自铝、银表面处理的铝、不锈钢、铜、镍或钛等，复合集流体可采用将金属材料(铝、铝合金、不锈钢、铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金或银等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙酸醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等)上而形成。在其中一个具体示例中，正极集流体采用铝箔。
在其中一些实施方式中，二次电池还包括隔离膜，隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，起到防止正负极短路并使离子通过的作用。作为示例，隔离膜包括基体材料层和设置于基材材料层的表面上的涂层；基体材料层的基体材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺和聚酰胺中的一种或多种；涂层包括陶瓷涂层和/或聚合物涂层。
在一些实施方式中，本申请的第二方面还提供了一种用电装置，该用电装置包括本申请第一方面的二次电池。
以下适当参照附图对本申请的二次电池和用电装置进行说明。
除非特别说明，否则提及的电池的组件、材料种类或含量同时适用于锂离子二次电池和钠离子二次电池。
本申请的一个实施方式中，提供一种二次电池。
通常情况下，二次电池包括正极极片、负极极片、电解质和隔离膜。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。
正极极片
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的正极膜层。
作为非限制性示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
在一些实施方式中，所述正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料形成在高分子材料基材上而获得。所述正极集流体中，该金属材料的非限制性示例可以包括铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等中的一种或多种。所述正极集流体中，该高分子材料基材的非限制性示例可以包括聚丙烯（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）、聚乙烯（PE）等基材中的一种或多种。
在一些实施方式中，正极活性材料包括分子式为LibNixCoyMnzO2的镍钴锰三元正极材料，其中0.2≤b≤1.2，0.3≤x≤0.96，0.05≤y≤0.12，x+y+z=1；还可以包含本领域中公知的用于电池的其他正极活性材料。
作为非限制性示例，其他正极活性材料可包括以下材料中的一种或多种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物及其改性化合物等中的一种或多种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的非限制性示例可包括但不限于磷酸铁锂、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中的一种或多种。锂钴氧化物的非限制性示例可以包括LiCoO2；锂镍氧化物的非限制性示例可以包括LiNiO2；锂锰氧化物的非限制性示例可以包括LiMnO2、LiMn2O4等。
可以理解地，电池在充放电过程中会伴随锂(Li)的脱嵌及消耗，电池在放电到不同状态时正极极片中Li的含量不同。本申请中关于正极材料的列举中，如无其他说明，Li的含量为材料初始状态。将正极材料应用于电池体系中的正极极片，经过充放电循环，极片所含正极材料中Li的含量通常会发生变化。其中，Li的含量可以采用摩尔含量进行计量，但不限于此。关于“Li的含量为材料初始状态”，材料初始状态指投料于正极浆料之前的状态。可以理解，在所列举正极材料基础上进行适当改性而获得的新材料也在正极材料范畴之内，前述适当改性指针对正极材料可接受的改性方式，非限制性示例如包覆改性。
本申请中关于正极材料的列举中，氧(O)的含量仅为理论状态值，晶格释氧会导致氧的摩尔含量发生变化，实际O的含量会出现浮动。其中，O的含量可以采用摩尔含量进行计量，但不限于此。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括粘结剂。作为非限制性示例，所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯（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-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的一种或多种。所述粘结剂在正极膜层中的重量比为0~20重量%，基于正极膜层的总重量计。
在一些实施方式中，正极膜层还可选地包括导电剂。作为非限制性示例，所述导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或多种。所述导电剂在正极膜层中的重量比为0~20重量%，基于正极膜层的总重量计。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂（例如N-甲基吡咯烷酮）中，形成正极浆料，其中所述正极浆料固含量为40wt%~80wt%，室温下的粘度调整到5000mPa·s~25000mPa·s，将正极浆料涂覆在正极集流体的表面，烘干后经过冷轧机冷压后形成正极极片；正极粉末涂布单位面密度为150mg/m2~350mg/m2。
所述压实密度的计算公式为：
压实密度=涂布面密度/（挤压后极片厚度-集流体厚度）。
单位面积正极膜片中正极活性物质的质量M的可使用标准天平称量得到。
所述正极膜片的厚度T可采用万分尺测量得到，例如可使用型号为Mitutoyo293-100、精度为0.1μm的万分尺测量得到。需要说明的是，本申请所述的正极膜片厚度是指经冷压压实后并用于组装电池的正极极片中的正极膜片的厚度。
负极极片
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上的负极膜层，所述负极膜层包括负极活性材料。
作为非限制性示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
在其中一些实施方式中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料形成在高分子材料基材上而获得。其中，负极集流体中，该金属材料的非限制性示例可以包括铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等中的一种或多种。所述负极集流体中，该高分子材料基材的非限制性示例可以包括聚丙烯（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）、聚乙烯（PE）等基材中的一种或多种。
在其中一些实施方式中，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。
作为非限制性示例，锂离子二次电池的负极活性材料可包括以下材料中的一种或多种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。硅基材料可以包括单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的一种或多种。锡基材料可以包括单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的一种或多种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括粘结剂。所述粘结剂可以包括丁苯橡胶（SBR）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、聚甲基丙烯酸（PMAA）及羧甲基壳聚糖（CMCS）中的一种或多种。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括导电剂。导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或多种。
在一些实施方式中，负极膜层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂（如羧甲基纤维素钠（CMC-Na））等。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极极片：将上述用于制备负极极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂（溶剂的非限制性示例如去离子水）中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体的至少一侧表面上，经过干燥、冷压等工序后，即可得到负极极片。负极浆料所涂覆的负极集流体表面可以为负极集流体的单个表面上，也可以为负极集流体的两个表面上。负极浆料的固含量可以为40wt%~60wt%。负极浆料在室温下的粘度可以调整到2000mPa·s~10000mPa·s。涂覆负极浆料时，以干重计（扣除溶剂）的涂布单位面密度可以为75g/m2~220g/m2。
电解质
电解质具有在正极极片和负极极片之间传导离子的作用。
在一些实施方式中，电解质采用电解液。电解液包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中，锂离子二次电池的电解质盐采用锂盐，锂盐包括氟磺酸锂，还可以包括六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LiBF4）、高氯酸锂（LiClO4）、六氟砷酸锂（LiAsF6）、双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）、二草酸硼酸锂（LiBOB）、二氟磷酸锂（LiPO2F2）、二氟二草酸磷酸锂（LiDFOP）及四氟草酸磷酸锂（LiTFOP）中的一种或多种。
在一些实施方式中锂盐包括含氟磺酰亚胺锂和/或六氟磷酸锂。
在一些实施方式中，溶剂可以包括氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚丙基酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二丙酯（DPC）、碳酸甲丙酯（MPC）、碳酸乙丙酯（EPC）、碳酸亚丁酯（BC）、甲酸甲酯（MF）、乙酸甲酯（MA）、乙酸乙酯（EA）、乙酸丙酯（PA）、丙酸甲酯（MP）、丙酸乙酯（EP）、丙酸丙酯（PP）、丁酸甲酯（MB）、丁酸乙酯（EB）、1,4-丁内酯（GBL）、环丁砜（SF）、二甲砜（MSM）、甲乙砜（EMS）及二乙砜（ESE）中的一种或多种。
在一些实施方式中，电解液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、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、改善电池高温或低温性能的添加剂等。
在一些实施方式中，电解液中的添加剂可以包括但不限于氟代碳酸乙烯酯（FEC）、二氟碳酸乙烯酯（DFEC）、三氟甲基碳酸乙烯酯（TFPC）等中的一种或多种。
隔离膜
在一些实施方式中，二次电池中还包括隔离膜。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。
在一些实施方式中，隔离膜的材质可以包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的一种或多种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。
在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。
在一些实施方式中，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。
在一些实施方式中，二次电池的外包装可以是硬壳，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，进一步地，塑料的非限制性示例可以包括聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等中的一种或多种。
二次电池中包括至少一个电池单体。二次电池可以包括1个或多个电池单体。
在本申请中，如无其他说明，“电池单体”指能够实现化学能和电能相互转化的基本单元，进一步地，通常而言至少包括正极极片、负极极片和电解质。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导活性离子的作用。
本申请对电池单体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。例如，图1是作为一个示例的方形结构的电池单体5。
在一些实施方式中，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卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。电池单体5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。
在一些实施方式中，电池单体5可以组装成电池模块，电池模块所含电池单体5的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。
在电池模块中，多个电池单体5可以是沿电池模块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电池单体5进行固定。
可选地，电池模块还可以包括具有容纳空间的外壳，多个电池单体5容纳于该容纳空间。
在一些实施方式中，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为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。
在电池包中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块。电池箱包括上箱体和下箱体，上箱体能够盖设于下箱体，并形成用于容纳电池模块的封闭空间。多个电池模块可以按照任意的方式排布于电池箱中。
另外，本申请还提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请提供的二次电池、电池模块、或电池包中的至少一种。所述二次电池、电池模块、或电池包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。所述用电装置可以包括移动设备（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，但不限于此。
作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池、电池模块或电池包。
图3是作为一个示例的用电装置6。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。
作为另一个示例的装置可以是手机、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。
以下为一些实施例。
为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚，以下将结合实施例和附图对本申请进行进一步详细说明。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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
一、实施例及对比例
实施例1：
1）正极极片的制备
将正极活性材料LiNi0.65Co0.10Mn0.25O2、导电剂炭黑（Super P）、粘结剂聚偏二氟乙烯（PVDF）按照质量比96.2:2.7:1.1在适量的溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）中混合均匀，得到正极浆料；将正极浆料涂布于正极集流体铝箔上，通过烘干、冷压、分条、裁切等工序，得到正极极片。正极膜层的压实密度为3.4g/cm3，正极膜层中正极活性材料的质量分数为96.2%，正极集流体铝箔的厚度为10μm。
2）负极极片的制备
将负极活性材料人造石墨、导电剂炭黑（Super P）、粘结剂丁苯橡胶（SBR）和羧甲基纤维素钠（CMC）按照质量比96.4:0.7:1.8:1.1在适量的溶剂去离子水中混合均匀，得到负极浆料；将负极浆料涂布于负极集流体铜箔上，通过烘干、冷压、分条、裁切工序，得到负极极片。负极膜层的压实密度为1.6g/cm3，负极集流体铜箔的厚度为5μm。
3）隔离膜
以聚丙烯膜作为隔离膜。
4）电解液的制备
将碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）按照质量比25：75进行混合得到有机溶剂，将占电解液整体质量百分含量为a的LiFSO3溶解于上述的有机溶剂中。将充分干燥的LiPF6溶解于上述的有机溶剂中配制成浓度为0.8mol/L的电解液。其中，a为0.1%，正极活性材料LiNi0.65Co0.10Mn0.25O2分子式中Co原子数y为0.1，y/a为100。
5）二次电池的制备
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序堆叠并卷绕，得到电极组件；将电极组件置于外包装中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、整形等工序，得到二次电池。二次电池中电解液的质量与二次电池的容量的比值为2.4g/Ah，即d为2.4。
实施例2：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：正极活性材料分子式为LiNi0.65Co0.07Mn0.28O2，其中Co的摩尔占比y为0.07，y/a为70。
实施例3：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：正极活性材料分子式为LiNi0.63Co0.12Mn0.25O2，其中Co的摩尔占比y为0.12，y/a为120。
实施例4：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：正极活性材料分子式为LiNi0.65Co0.07Mn0.28O2，其中Co的摩尔占比y为0.07，电解液中LiFSO3的质量分数a为1%，y/a为7。
实施例5：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：正极活性材料分子式为LiNi0.67Co0.05Mn0.28O2，其中Co的摩尔占比y为0.05，相应地y/a为50。
实施例6：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：电解液中LiFSO3的质量分数a为0.01%，相应地y/a为1000。
实施例7：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：电解液中LiFSO3的质量分数a为0.02%，相应地y/a为500。
实施例8：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：电解液中LiFSO3的质量分数a为0.003%，正极膜层中的正极活性材料分子式为LiNi0.68Co0.12Mn0.2O2，其中Co的摩尔占比y为0.12，相应地y/a为4000。
实施例9：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：电解液中LiFSO3的质量分数a为0.001%，正极膜层中的正极活性材料分子式为LiNi0.68Co0.12Mn0.2O2，其中Co的摩尔占比y为0.12，相应地y/a为12000。
实施例10：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：电解液中LiFSO3的质量分数a为1.5%，正极膜层中的正极活性材料分子式为LiNi0.68Co0.12Mn0.2O2，其中Co的摩尔占比y为0.12，相应地y/a为8。
实施例11：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：电解液的质量与二次电池的容量的比值为d为2.5。
实施例12：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：电解液的质量与二次电池的容量的比值为d为2。
实施例13：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：电解液的质量与二次电池的容量的比值为d为1.8。
实施例14：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：正极膜层的压实密度为3.3g/cm3。
实施例15：
本实施例与实施例1基本相同，区别仅在于：正极膜层的压实密度为3.7g/cm3。
对比例1：
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于：电解液中LiFSO3的质量分数a为0.0005%；相应地，y/a的值为20000。
对比例2：
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于：电解液中LiFSO3的质量分数a为2.5%；相应地，y/a的值为4。
二、测试方法
1）压实密度测试
拆解电芯取极片，并将极片冲切成面积为1540.25mm2的小圆片，测量小圆片的重量M和厚度L；取另外一层极片，将极片表面的膜片层擦除剩余空的集流体箔材，同样冲切成面积为1540.25mm2的小圆片，称量空铝箔质量M0，则压实密度PD=(M-M0)/1.54025/n/L，其中n为涂布于集流体的膜片层的数量，为1或2，单面涂布为1，双面涂布为2。
2）快充能力测试
将电芯以1C(即1h内完全放掉理论容量的电流值)的电流进行第一次充电和放电，具体包括：在35℃下，将电芯以1C倍率恒流充电至电压4.4V，之后恒压充电至电流≤0.05C，静置5min，再以0.33C倍率恒流放电至电压2.8V，记录其实际容量为C0。
然后将上述电芯依次以1.0C0、1.3C0、1.5C0、1.8C0、2.0C0、2.3C0、2.5C0、3.0C0、3.5C0、4C0、4.5C0、5C0恒流充电至全电芯充电截止电压4.4V或者0V负极截止电位(以先达到者为准)，每次充电完成后需以1C0放电至全电芯放电截止电压2.8V，记录不同充电倍率下充电至10％、20％、30％、……、80％SOC(State of Charge，荷电状态，当“SOC=0”时表示电芯放电完全，当“SOC=100%”时表示电芯完全充满)时所对应的负极电位，绘制出不同SOC态下的充电倍率-负极电位曲线，线性拟合后得出不同SOC态下负极电位为0V时所对应的充电倍率，该充电倍率即为该SOC态下的充电窗口，分别记为C(10％SOC)、C(20％SOC)、C(30％SOC)、C(40％SOC)、C(50％SOC)、C(60％SOC)、C(70％SOC)、C(80％SOC)。
根据公式(60/C(20％SOC)+60/C(30％SOC)+60/C(40％SOC)+60/C(50％SOC)+60/C(60％SOC)+60/C(70％SOC)+60/C(80％SOC))×10％计算得到该电芯从10％SOC充电至80％SOC的充电时间T，单位为min。该时间越短，则电芯的快速充电性能越优秀。
3）快充循环寿命测试
以快充能力测试得出的各SOC下的充电倍率进行分步充电，C(10％SOC)恒流充电至10%SOC、C(20％SOC)恒流充电至20%SOC、C(30％SOC)恒流充电至30%SOC、C(40％SOC)恒流充电至40%SOC、C(50％SOC)恒流充电至50%SOC、C(60％SOC)恒流充电至60%SOC、C(70％SOC)恒流充电至70%SOC、C(80％SOC)恒流充电至80%SOC，0.33C充电至100%SOC，0.33C放电至2.5V，记录衰减至80%SOH时的循环圈数。该循环圈数越大，说明其快充循环寿命越高。其中，衰减至80%SOH时的循环圈数通过如下方法计算：由小到大将第n圈的放电容量除以第一圈的放电容量，分别记录比值；当该比值首次出现小于或等于80%SOH时，此循环圈数即为衰减至80%SOH时的循环圈数。
4）快充温升测试
采用快充循环寿命测试一样的充放电流程充放电1个cycle，用感温线测试并记录此过程中电芯大面的温升。快充温升测试能够反映二次电池的功率性能。
5）正极活性材料中各元素摩尔含量测试
正极活性材料中各元素（如镍、钴、锰元素）的摩尔含量可以采用本领域内公知的方法进行测试。例如，可采用ICP方法（微量元素分析-电感耦合等离子体发射光谱法），采用电感耦合等离子体发射光谱仪iCAP 7400进行测试分析。
6）电解液中锂盐的含量测试
氟磺酸锂及其含量可以按照本领域已知的方法测定。例如，可以通过气相色谱-质谱联用法（GC-MS）、离子色谱法（IC）、液相色谱法（LC）、核磁共振波谱法（NMR）、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）进行测定。例如，通过核磁共振波谱法测试，具体测试步骤如下：在充满氮气的手套箱中将500 μL氘代试剂加到核磁管中，取100 μL非水电解液样品加到核磁管中，摇动核磁管以使非水电解液溶解到氘代试剂中，采用牛津仪器公司的台式核磁共振谱仪X-Pulse进行测试。由于非水电解液对水分非常敏感，因此在进行核磁测试时以及准备样品时均在氮气气氛中进行（H2O含量小于0.1 ppm，O2含量小于0.1 ppm），同时与测试相关的仪器也需要预先经纯水洗涤并在60°C的真空环境中干燥48小时以上。
氘代试剂按照如下步骤进行制备：将氘代二甲亚砜（DMSO-d6）、氘代乙腈和三氟甲基苯用4A分子筛在25°C以上的温度下干燥3天以上，确保所有试剂的水含量均小于3 ppm，水分测试仪器可以采用瑞士万通有限公司的831 KF型库仑水分测试仪。之后在充满氮气的手套箱中取10 mL干燥后的DMSO-d6和300 μL干燥后的内标物三氟甲基苯混合均匀得到第一溶液，取10 mL干燥后的氘代乙腈和300 μL干燥后的内标物三氟甲基苯混合均匀得到第二溶液，将第一溶液和第二溶液混合均匀得到氘代试剂。
7）电池中电解液含量测试
取电芯，擦拭干净后测试重量为x，满放拆解，电芯各零部件、阴阳极、隔离膜材料等均用碳酸二甲酯进行浸泡12h清洗，将浸泡后的各材料放到真空烘箱中烘烤14h，称取烘烤后的各材料的总重为y，则电解液的量为y-x。
8）电池容量测试
电池的额定容量是指采用充放电机对电池进行充电后，进行恒定电流和恒定电压放电的放电容量。容量=放电时间×放电电流。
上述各实施例和对比例的二次电池的参数如表1所示，其性能测试数据如表2所示。
表1
表2
由表中数据可知：
本申请各实施例的二次电池均具有较好的快充循环寿命。
通过比较实施例1~10可知，将二次电池的正极活性材料LibNixCoyMnzO2中Co的摩尔占比y与氟磺酸锂的质量分数为a的比值，即y/a 控制在7~4000，可以进一步改善二次电池的快充循环寿命。
通过比较实施例1~3和实施例5可知，将二次电池的正极活性材料LibNixCoyMnzO2中Co的摩尔占比y控制在0.07~0.12，可使二次电池具有更优的快充性能、快充循环寿命及较低的快充温升。
通过比较实施例3、4、8、9、10可知，将二次电池的电解液中氟磺酸锂的质量分数a控制在0.003~1%，可使二次电池具有更好的快充循环寿命。
通过比较实施例1及实施例11~13可知，将电解液的质量与二次电池的容量的比值d控制在2~2.5范围内，能够使得二次电池具有更优的快充性能和快充循环寿命。
通过比较实施例1及实施例14、实施例15可知，通过将正极膜层的压实密度控制在3.3g/cm3~3.5g/cm3范围内，能够使得二次电池具有更低的快充温升。
由对比例1和对比例2可知，正极活性材料LibNixCoyMnzO2中Co的摩尔占比y与氟磺酸锂的质量分数为a的比值y/a太大或者太小，均会导致其二次电池的快充循环寿命较差。y/a表示正极活性材料的Co摩尔占比和氟磺酸锂的含量均控制在合适的范围，该比值太大意味着Co含量太高而氟磺酸锂含量较低，将影响电池的循环寿命，该比值大小意味着Co含量太少而氟磺酸锂太多，同样也会影响电池的循环寿命。
上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，本文不再赘述。
需要说明的是，本申请不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本申请的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本申请的技术范围内。此外，在不脱离本申请主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本申请的范围内。

Claims (14)

1.一种二次电池，其特征在于，包括正极极片和电解液；
所述电解液包括有机溶剂和锂盐，所述锂盐包括氟磺酸锂；基于所述电解液的总质量，所述氟磺酸锂的质量分数为a，0.001%≤a≤2%；
所述正极极片包括正极膜层，所述正极膜层中包括镍钴锰三元正极材料；所述镍钴锰三元正极材料的镍元素、钴元素和锰元素摩尔总量中，钴元素的摩尔占比为y，0.05≤y≤0.12，且7≤y/a≤12000。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，7≤y/a≤4000。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，0.003%≤a≤1%。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述镍钴锰三元正极材料的分子式为LibNixCoyMnzO2，其中0.2≤b≤1.2，0.3≤x≤0.96，0.05≤y≤0.12，x+y+z=1。
5.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，0.07≤y≤0.12。
6.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，0.1≤y≤0.12。
7.根据权利要求1~3中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池中所述电解液的质量与所述二次电池的容量的比值为d g/Ah，1.8≤d≤2.5。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，2≤d≤2.5。
9.根据权利要求1~3、5、6、8中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还包括负极极片，所述负极极片包括负极膜层，所述负极膜层的压实密度小于1.7g/cm3。
10.根据权利要求1~3、5、6、8中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述正极膜层的压实密度为3.3g/cm3~3.7g/cm3。
11.根据权利要求10所述的二次电池，其特征在于，所述正极膜层的压实密度为3.3g/cm3~3.5g/cm3。
12.根据权利要求1~3、5、6、8、11中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述正极膜层中所述镍钴锰三元正极材料的质量分数≥96%。
13.根据权利要求1~3、5、6、8、11中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述锂盐还包括含氟磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂中的一种或多种。
14.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1~13中任一项所述的二次电池。
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