CN117728025A

CN117728025A - 一种二次电池和电子装置

Info

Publication number: CN117728025A
Application number: CN202311672338.7A
Authority: CN
Inventors: 张超凡; 周墨林; 鲁宇浩; 徐磊敏
Original assignee: Dongguan Amperex Technology Ltd
Current assignee: Dongguan Amperex Technology Ltd
Priority date: 2023-12-06
Filing date: 2023-12-06
Publication date: 2024-03-19

Abstract

本申请提供了一种二次电池和电子装置，二次电池包括正极极片、负极极片和电解液；正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括锂锰氧化物。电解液包括钠盐，基于电解液的质量，钠盐的质量百分含量为X％，5≤X≤30；钠盐包括六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、双草酸硼酸钠、三氟甲基磺酸钠或高氯酸钠中的至少一种。通过上述设置，二次电池具有良好的循环性能和高温存储性能。

Description

一种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，特别是涉及一种二次电池和电子装置。

背景技术

二次电池由于具备高能量密度、长循环寿命、高安全性、快速充电能力等特性而被广泛应用于数码电子产品、储能、无人机、电动工具、电动车等产品。近年来，随着近年来电动汽车和可移动电子设备的高速发展，市场对二次电池提出了低成本、高性能等更高的要求。

锰酸锂(LiMn₂O₄，LMO)具有制备工艺简单、低成本的优势被广泛应用于二次电池，但是其在充放电过程中比容量衰减快致使循环性能较差，而且过放时存在存储产气的问题。因此，含有锰酸锂的二次电池的循环性能和存储产气问题亟需解决。

发明内容

本申请的目的在于提供一种二次电池和电子装置，以改善二次电池的循环性能和过放存储产气问题。具体技术方案如下：

本申请的第一方面提供了一种二次电池，二次电池包括正极极片、负极极片和电解液；正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括锂锰氧化物。电解液包括钠盐，基于电解液的质量，钠盐的质量百分含量为X％，5≤X≤30，优选为7≤X≤20，进一步优选为10≤X≤15。钠盐包括六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、双草酸硼酸钠、三氟甲基磺酸钠或高氯酸钠中的至少一种。电解液中加入上述种类的钠盐，并调控钠盐的质量百分含量X在上述范围内，以便钠离子在电解液中的传输，进而提高二次电池的循环性能。正极材料层包括锂锰氧化物，在二次电池充放电过程中，尤其是在高温条件下，电解液中的部分钠离子能够嵌入锂锰氧化物的结构中，扩大离子传输通道，促进锂离子与钠离子实现共同嵌入与脱出，进而改善二次电池的高温存储性能和循环性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液包括链状碳酸酯，基于电解液的质量，链状碳酸酯的质量百分含量为Y1％，20≤Y1≤60，优选为35≤Y1≤50。链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲基异丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯或碳酸二丁酯中的至少一种。通过在电解液中加入上述种类的链状碳酸酯并调控链状碳酸酯的质量百分含量Y1在上述范围内，电解液具有合适的粘度，有利于提高锂离子和钠离子的动力学性能，从而提高了二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液包括碳酸亚乙烯酯，基于电解液的质量，碳酸亚乙烯酯的质量百分含量为Y2％，0.5≤Y2≤5。通过在电解液中加入碳酸亚乙烯酯并调控碳酸亚乙烯酯的质量百分含量Y2在上述范围内，在二次电池初放电过程中，有利于在负极材料层表面发生电化学反应形成固态电解质界面(SEI)膜，减少负极活性材料与电解液之间的副反应，从而提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，0.25≤X/Y1≤0.35。通过调控X/Y1的值在上述范围内，电解液具有合适的粘度，进一步提高了钠离子以及锂离子的动力学性能，从而提高了二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，二次电池充放电循环圈数大于50圈且小于或等于150圈时，正极材料层中锂元素和钠元素的摩尔比A为20:1至10:1。在二次电池的循环过程中，电解液中的钠离子作为载流子参与循环，实现锂离子与钠离子的共同嵌入与脱出，扩大了离子的传输通道，提高了二次电池的循环性能。同时少部分钠离子嵌入锂锰氧化物的结构中，起到稳定晶格作用，增加了正极极片的结构稳定性。因此，二次电池具有良好的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，正极材料层还包括铝元素或铌元素中的至少一种，基于正极材料层的质量，铝元素的质量百分含量为C％，铌元素的质量百分含量为D％，0.01≤C≤2，优选地，0.1≤C≤1。0.01≤D≤1，优选地，0.1≤D≤0.8。正极材料层中包括铝元素和铌元素并调控铝元素的质量百分含量C和铌元素的质量百分含量D在上述范围内，有利于提高正极活性材料的稳定性，同时铌元素具有较好的导电性，从而提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，通过调控的值在上述范围内，既有利于扩大离子传输通道以便钠离子的脱嵌，同时可以提高正极活性材料的稳定性，从而提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，锂锰氧化物的XRD谱图满足以下特征：(1)锂锰氧化物在18°至20°处出现对应于(111)晶面的第一衍射峰；(2)锂锰氧化物在43°至45°处出现对应于(400)晶面的第二衍射峰；(3)锂锰氧化物在63°至65°处出现对应于(440)晶面的第三衍射峰。具有上述特征的锂锰氧化物，晶型更为稳定且晶格间隙较大，更有利于锂离子和钠离子在充放电过程中的脱嵌，同时，电解液中的部分钠离子嵌入正极活性材料中起到稳定结构的作用，从而提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，在锂锰氧化物的XRD谱图中，第一衍射峰的峰强为I(111)，第二衍射峰的峰强为I(400)，第三衍射峰的峰强为I(440)，锂锰氧化物的XRD谱图满足以下特征中的至少一者：(1)0.25≤I(400)/I(111)≤0.65；(2)0.15≤I(440)/I(400)≤0.55。具有上述特征的锂锰氧化物，晶型更为稳定且晶格间隙较大，更有利于锂离子和钠离子在充放电过程中的脱嵌，同时，电解液中的部分钠离子嵌入正极活性材料中起到稳定结构的作用，从而提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液还包括含磺酰基盐类化合物，基于电解液的质量，含磺酰基盐类化合物的质量百分含量为Z％，0.5≤Z≤4。含磺酰基盐类化合物包括双氟磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺钠、双氟磺酰亚胺钾、双三氟甲基磺酰亚胺锂或双三氟甲基磺酰亚胺钠中的至少一种。在电解液中加入上述种类的含磺酰基盐类化合物并调控含磺酰基盐类化合物的质量百分含量在上述范围内，有利于生成韧性较强、厚度较为合适的SEI膜，从而进一步提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

本申请的第二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。本申请的二次电池具有良好的循环性能和高温存储性能，因此，本申请提供的电子装置具有较长的使用寿命。

本申请的有益效果：

本申请提供了一种二次电池和电子装置，二次电池包括正极极片、负极极片和电解液；正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括锂锰氧化物；电解液包括钠盐，基于电解液的质量，钠盐的质量百分含量为X％，5≤X≤30；钠盐包括六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、双草酸硼酸钠、三氟甲基磺酸钠或高氯酸钠中的至少一种。电解液中加入上述种类的钠盐，并调控钠盐的质量百分含量X在上述范围内，以便钠离子在电解液中的传输，进而提高二次电池的循环性能。正极材料层包括锂锰氧化物，在二次电池充放电过程中，尤其是在高温条件下，电解液中的部分钠离子能够嵌入锂锰氧化物的结构中，扩大离子传输通道，促进锂离子与钠离子实现共同嵌入与脱出，进而改善二次电池的高温存储性能和循环性能。因此，本申请的二次电池具有良好的循环性能和高温存储性能。

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为本申请实施例1-1中的锂锰氧化物的X射线衍射图谱；

图2为本申请实施例1-12中的锂锰氧化物的X射线衍射图谱。

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。本领域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。

本申请的第一方面提供了一种二次电池，二次电池包括正极极片、负极极片和电解液；正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体至少一个表面上的正极材料层，正极材料层包括锂锰氧化物。电解液包括钠盐，基于电解液的质量，钠盐的质量百分含量为X％，5≤X≤30，优选为7≤X≤20，进一步优选为10≤X≤15。例如，X的值可以为5、6、7、9、10、13、15、17、20、23、25、27、30或为其中任意两个数值组成的范围。钠盐包括六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、双草酸硼酸钠、三氟甲基磺酸钠或高氯酸钠中的至少一种。

发明人研究发现，钠离子具有较强的去溶剂化能力，在电解液中加入上述种类的钠盐，并调控钠盐的质量百分含量X在上述范围内，以便钠离子在电解液中的传输，进而提高二次电池的循环性能。正极材料层包括锂锰氧化物，在二次电池充放电过程中，尤其是在高温条件下，电解液中的部分钠离子能够嵌入锂锰氧化物的结构中，扩大离子传输通道，促进锂离子与钠离子实现共同嵌入与脱出，进而改善二次电池的高温存储性能和循环性能。当X的值过大，例如大于30，钠盐浓度过高，更多的钠离子嵌入到正极活性材料结构中，在脱嵌时，部分锂离子传输过程受阻，导致二次电池的循环性能下降。当X的值过小时，例如小于5，钠盐的浓度过低，无法有效发挥钠离子更优秀的溶剂化/去溶剂化能力，且嵌入锂锰氧化物的结构中钠离子的量过少，无法有效扩大离子传输通道，对二次电池的循环性能和高温存储性能的改善效果不明显。从而，正极材料层包括锂锰氧化物，电解液包括本申请范围内的钠盐，并调控钠盐的质量百分含量X在本申请范围内，能够使得二次电池具有良好的循环性能和高温存储性能。在本申请中，高温是指温度大于或等于45℃。

在本申请的一种实施方案中，电解液包括链状碳酸酯，基于电解液的质量，链状碳酸酯的质量百分含量为Y1％，20≤Y1≤60，优选为35≤Y1≤50。例如，Y1的值可以为20、22、25、27、30、33、35、37、40、42、45、47、50、52、55、57、60或为其中任意两个数值组成的范围。链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲基异丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯或碳酸二丁酯中的至少一种。通过在电解液中加入上述种类的链状碳酸酯并调控链状碳酸酯的质量百分含量Y1在上述范围内，电解液具有合适的粘度，有利于提高锂离子和钠离子的动力学性能，从而提高了二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液包括碳酸亚乙烯酯，基于电解液的质量，碳酸亚乙烯酯的质量百分含量为Y2％，0.5≤Y2≤5。例如，Y2的值可以为0.5、0.7、1、1.2、1.5、1.7、2、2.2、2.5、2.7、3、3.2、3.5、3.7、4、4.2、4.5、4.7、5或为其中任意两个数值组成的范围。通过在电解液中加入碳酸亚乙烯酯并调控碳酸亚乙烯酯的质量百分含量Y2在上述范围内，在二次电池初放电过程中，有利于在负极材料层表面发生电化学反应形成固态电解质界面(SEI)膜，进而抑制电解液中溶剂分子的嵌入，减少负极活性材料与电解液之间的副反应，从而提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，0.25≤X/Y1≤0.35。例如，X/Y1的值可以为0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控X/Y1的值在上述范围内，电解液具有合适的粘度，进一步提高了钠离子以及锂离子的动力学性能，从而提高了二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，二次电池充放电循环圈数大于50圈且小于或等于150圈时，正极材料层中锂元素和钠元素的摩尔比A为20:1至10:1。例如，A的值可以为20:1、19:1、18:1、17:1、16:1、15:1、14:1、13:1、12:1、11:1、10:1或为其中任意两个数值组成的范围。循环的过程包括：在25±2℃的环境中，将二次电池以0.5C恒流充电至4.2V，然后以4.2V恒压充电至0.05C，静置5分钟；接着以0.5C恒流放电至2.8V，放置5分钟。在二次电池的循环过程中，电解液中的钠离子作为载流子参与循环，实现锂离子与钠离子的共同嵌入与脱出，扩大了离子的传输通道，钠离子发挥自身去溶剂化能力较强和离子电导较高的特点，提高了二次电池的循环性能。同时少部分钠离子嵌入锂锰氧化物的结构中，起到稳定晶格作用，增加了正极极片的结构稳定性。因此，二次电池具有良好的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，正极材料层还包括铝元素，基于正极材料层的质量，铝元素的质量百分含量为C％，0.01≤C≤2，优选地，0.1≤C≤1。例如，C的值可以为0.01、0.03、0.05、0.07、0.1、0.3、0.5、0.7、1、1.3、1.5、1.7、2或为其中任意两个数值组成的范围。正极材料层中包括铝元素并调控铝元素的质量百分含量C在上述范围内，有利于提高正极活性材料的稳定性，进而提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，正极材料层还包括铌元素，基于正极材料层的质量，铌元素的质量百分含量为D％，0.01≤D≤1，优选地，0.1≤D≤0.8。例如，D的值可以为0.01、0.03、0.05、0.07、0.1、0.3、0.5、0.7、0.8、1或为其中任意两个数值组成的范围。正极材料层中包括铌元素并调控铌元素的质量百分含量D在上述范围内，有利于提高正极活性材料的稳定性，同时铌元素具有较好的导电性，使得正极活性材料具有更好的导电子和导离子能力，从而提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，正极材料层还包括铝元素和铌元素，基于正极材料层的质量，铝元素的质量百分含量为C％，铌元素的质量百分含量为D％，0.01≤C≤2，优选地，0.1≤C≤1；0.01≤D≤1，优选地，0.1≤D≤0.8。正极材料层中包括铝元素和铌元素并调控铝元素的质量百分含量C和铌元素的质量百分含量D在上述范围内，有利于提高正极活性材料的稳定性，同时铌元素具有较好的导电性，从而提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，锂锰氧化物的通式为Li_xMn_yO_z，0.8≤x≤1.0，1.9≤y≤2，3.8≤z≤4。在本申请的另一种实施方案中，锂锰氧化物还包括掺杂元素，掺杂元素包括Al或Nb中的至少一种。当选用上述锂锰氧化物时，在二次电池充放电过程中，尤其是在高温条件下，电解液中的部分钠离子能够嵌入锂锰氧化物的结构中，扩大离子传输通道，促进锂离子与钠离子实现共同嵌入与脱出，进而改善二次电池的高温存储性能和循环性能。

在本申请的一种实施方案中，例如，的值可以为0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控的值在上述范围内，既有利于扩大离子传输通道以便钠离子的脱嵌，同时随着二次电池循环的进行，部分电解液中的钠离子嵌入正极活性材料，可以更好地对锂锰氧化物结构结构起到支撑作用，例如锂锰氧化物为层状结构，提高了锂锰氧化物结构稳定性，从而提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，在锂锰氧化物的XRD谱图中，第一衍射峰的峰强为I(111)，第二衍射峰的峰强为I(400)，第三衍射峰的峰强为I(440)，锂锰氧化物的XRD谱图满足以下特征中的至少一者：(1)0.25≤I(400)/I(111)≤0.65；(2)0.15≤I(440)/I(400)≤0.55。例如，I(400)/I(111)的值可以为0.25、0.27、0.3、0.33、0.35、0.37、0.4、0.43、0.45、0.47、0.5、0.53、0.55、0.57、0.60、0.63、0.65或为其中任意两个数值组成的范围；I(440)/I(400)的值可以为0.15、0.17、0.20、0.23、0.25、0.27、0.30、0.33、0.35、0.37、0.4、0.43、0.45、0.47、0.5、0.53、0.55或为其中任意两个数值组成的范围。具有上述特征的锂锰氧化物，晶型更为稳定且晶格间隙较大，更有利于锂离子和钠离子在充放电过程中的脱嵌，同时，电解液中的部分钠离子嵌入正极活性材料中起到稳定结构的作用，从而提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液还包括含磺酰基盐类化合物，基于电解液的质量，含磺酰基盐类化合物的质量百分含量为Z％，0.5≤Z≤4。例如，Z的值可以为0.5、0.7、1、1.3、1.5、1.7、2、2.3、2.5、2.7、3、3.2、3.5、3.7、4或为其中任意两个数值组成的范围。含磺酰基盐类化合物包括双氟磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺钠、双氟磺酰亚胺钾、双三氟甲基磺酰亚胺锂或双三氟甲基磺酰亚胺钠中的至少一种。在电解液中加入上述种类的含磺酰基盐类化合物并调控含磺酰基盐类化合物的质量百分含量在上述范围内，有利于生成韧性较强、厚度较为合适的SEI膜，从而进一步提高二次电池的循环性能和高温存储性能。

本申请的电解液还可以包括非水溶剂。本申请对上述非水溶剂的种类没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，非水溶剂可以包括但不限于其他碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物或其它有机溶剂中的至少一种。上述其他碳酸酯化合物可以包括但不限于环状碳酸酯化合物或氟代碳酸酯化合物中的至少一种。上述环状碳酸酯可以包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯(PC)或碳酸亚丁酯中的至少一种。氟代碳酸酯化合物可以包括但不限于氟代碳酸乙烯酯、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。基于电解液的质量，非水溶剂的质量百分含量为1％至95％。

在本申请的一种实施方案中，电解液可以包括钠盐和非水溶剂。钠盐的质量百分含量如上文所述，非水溶剂的质量百分含量为70％至95％。包括上述电解液的二次电池，具有良好的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液可以包括钠盐、链状碳酸酯和非水溶剂。钠盐和链状碳酸酯的质量百分含量如上文所述，非水溶剂的质量百分含量为10％至75％。包括上述电解液的二次电池，具有良好的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液可以包括钠盐、碳酸亚乙烯酯和非水溶剂。钠盐和碳酸亚乙烯酯的质量百分含量如上文所述，非水溶剂的质量百分含量为65％至94.5％。包括上述电解液的二次电池，具有良好的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液可以包括钠盐、含磺酰基盐类化合物和非水溶剂。钠盐和含磺酰基盐类化合物的质量百分含量如上文所述，非水溶剂的质量百分含量为66％至94.5％。包括上述电解液的二次电池，具有良好的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液可以包括钠盐、链状碳酸酯、碳酸亚乙烯酯和非水溶剂。钠盐、链状碳酸酯和碳酸亚乙烯酯的质量百分含量如上文所述，非水溶剂的质量百分含量为5％至74.5％。包括上述电解液的二次电池，具有良好的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液可以包括钠盐、链状碳酸酯、含磺酰基盐类化合物和非水溶剂。钠盐、链状碳酸酯和含磺酰基盐类化合物的质量百分含量如上文所述，非水溶剂的质量百分含量为6％至74.5％。包括上述电解液的二次电池，具有良好的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液可以包括钠盐、碳酸亚乙烯酯、含磺酰基盐类化合物和非水溶剂。钠盐、碳酸亚乙烯酯和含磺酰基盐类化合物的质量百分含量如上文所述，非水溶剂的质量百分含量为61％至94％。包括上述电解液的二次电池，具有良好的循环性能和高温存储性能。

在本申请的一种实施方案中，电解液可以包括钠盐、链状碳酸酯、碳酸亚乙烯酯、含磺酰基盐类化合物和非水溶剂。钠盐、链状碳酸酯、碳酸亚乙烯酯和含磺酰基盐类化合物的质量百分含量如上文所述，非水溶剂的质量百分含量为1％至74％。包括上述电解液的二次电池，具有良好的循环性能和高温存储性能。

在本申请中，正极材料层包括正极活性材料。正极活性材料包括锂锰氧化物。本申请对锂锰氧化物的制备方法没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，锂锰氧化物的制备方法可以包括但不限于以下步骤：(1)根据所需正极活性材料的化学式，将锂源、锰源按照所需化学式中的元素摩尔比进行混合，控制搅拌速度为300r/min至1000r/min，搅拌时间为60min至300min，搅拌均匀后得到混合物；(2)将混合物进行煅烧，冷却后得到正极活性材料；其中，煅烧升温速率为5℃/min至800℃/min，烧结温度T为700℃至900℃，烧结时间t为6h至24h。本申请对上述锂源、锰源没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，锂源可以包括LiOH、Li₂CO₃或CH₃COOLi等，锰源可以包括二氧化锰、四氧化三锰或乙酸锰等。

在本申请中，含铝元素和/或含铌元素的正极活性材料的制备方法，是在上述步骤(1)中，在加入锂源和锰源时，同时加入含铝元素的化合物和/或含铌元素的化合物即可得到含铝元素和/或含铌元素的正极活性材料，其中，含铝元素的化合物和/或含铌元素的化合物的加入量可以根据所需正极材料层中铝元素和/或铌元素的质量百分含量、锂源和锰源的混合物与含铝元素的化合物和/或含铌元素的化合物的质量比，以及含铝元素和/或含铌元素的正极活性材料加入正极材料层的比例计算得到；本申请对含铝元素的化合物、含铌元素的化合物没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，含铝元素的化合物可以为铝元素的氧化物，含铌元素的化合物可以为铌元素的氧化物，例如，含铝元素的化合物可以包括三氧化二铝或氢氧化铝等，含铌元素的化合物可以包括五氧化二铌或氧化铌等。

本申请对调控锂锰氧化物中Mn元素的质量百分含量的方法没有特别限制，只要能够实现本申请的目的即可。例如，可以通过调控加入的锰源的质量百分含量来调控锂锰氧化物中Mn元素的质量百分含量。本申请对调控正极材料层中铝元素和铌元素的质量百分含量的方法没有特别限制，只要能够实现本申请的目的即可。例如，当正极活性材料在正极材料层中的含量一定时，可以通过调控加入的含铝元素的化合物和含铌元素的化合物的质量百分含量来调控正极材料层中铝元素和铌元素的质量百分含量；当铝元素和铌元素在正极活性材料中的含量一定时，可以通过调控正极活性材料在正极材料层中的占比来调控正极材料层中铝元素和铌元素的质量百分含量。在本申请中，可以通过调控烧结温度T来调控锂锰氧化物在XRD谱图中的出峰位置，并可以通过调控烧结温度T来调控锂锰氧化物在XRD谱图中的衍射峰峰强大小。

在本申请中，“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”可以是正极集流体表面的全部区域，也可以是正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，正极集流体可以包含铝箔、铝合金箔或复合集流体(例如铝碳复合集流体)等。在本申请中，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5μm至20μm，优选为6μm至18μm。单面正极材料层的厚度为30μm至120μm。在本申请中，正极材料层还可以包括正极粘结剂和导电剂。本申请对正极材料层中的正极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，正极粘结剂可以包括但不限于聚偏氟乙烯、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、聚乙烯吡咯烷酮、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。本申请对正极材料层中的导电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。

本申请对负极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极极片包含负极集流体和设置于负极集流体至少一个表面上的负极材料层。上述“设置于负极集流体至少一个表面上的负极材料层”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，负极集流体可以包含铜箔、铜合金箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或复合集流体(例如锂铜复合集流体、碳铜复合集流体、镍铜复合集流体、钛铜复合集流体等)等。本申请的负极材料层包含负极活性材料。本申请对负极活性材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极活性材料可以包含天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(MCMB)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、SiO_x(0<x<2)、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO₂、尖晶石结构的钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂、Li-Al合金或金属锂中的至少一种。在本申请中，对负极集流体、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，负极集流体的厚度为4μm至20μm，负极材料层的厚度为30μm至130μm。任选地，负极材料层还可以包括导电剂和负极粘结剂。本申请对负极材料层中导电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，导电剂可以与上述正极材料层中的导电剂种类相同。本申请对负极材料层中负极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，负极粘结剂可以与上述正极材料层中的正极粘结剂种类相同。本申请对负极材料层中负极活性材料、导电剂和负极粘结剂的质量比没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。

本申请对隔膜没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如，隔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。本申请的隔膜可以具有多孔结构，本申请对隔膜的多孔结构的孔径的尺寸没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可。例如，孔径的尺寸可以为0.01μm至1μm。本申请对隔膜的厚度没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，隔膜的厚度可以为5μm至500μm。

本申请的二次电池还包括包装袋，用于容纳正极极片、负极极片、隔膜和电解液，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。例如，可采用铝塑膜包装袋。

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：将隔离膜、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。

本申请的电子装置没有特别限定，其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。例如，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。

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。

测试方法和设备：

电解液中各成分含量的测试：

将二次电池以0.5C恒定电流放电至2.8V后拆解，收集电解液，并将拆出的正极极片、负极极片、隔膜进行离心，将离心后得到的液体和上述电解液混合均匀，然后采用气相色谱-质谱联用仪(仪器型号为Agilent 8890)和离子色谱(仪器型号为AQUION离子色谱)进行测试，得到电解液中的各个组分并测试其含量。

掺杂元素铝元素、铌元素的质量百分含量测试：

将二次电池放电至2.5V后进行拆解，得到正极极片，随机选取正极极片上正极材料层的两个位置(记为位置1和位置2)进行如下测试：

(1)将位置1处的正极极片裁成直径为14mm的小圆片，将位置1处小圆片表面的正极材料层刮下，对位置1处小圆片的正极材料层进行电感耦合等离子体(ICP)测试以获得掺杂元素铝元素和/或铌元素的质量百分含量；

(2)将位置2处的正极极片裁成直径为14mm的小圆片，将位置2处小圆片表面的正极材料层刮下，对位置2处小圆片的正极材料层进行表面能谱(EDS)测试，将测试区域放大3000倍，对放大3000倍后的全区域进行EDS测试以获得正极材料层中掺杂元素铝元素和/或铌元素的质量百分含量；

取上述两者测试结果的最高值作为正极材料层中掺杂元素铝元素和/或铌元素的质量百分含量。

正极材料层中的锂元素和钠元素的摩尔比测试：

在25±2℃的环境中，将二次电池以0.5C恒流充电至4.2V，静置3min，然后以4.2V恒压充电至电流为0.05C，静置5min；再以0.5C恒流放电至2.8V，静置5min，此为一个充放电循环。二次电池经过100圈循环，二次电池满放(是指二次电池放电至2.8V)后拆解，获得正极极片，随机选取正极极片上正极材料层的两个位置裁成直径14mm小圆片(记为位置1和位置2)。

将位置1处小圆片表面的正极材料层刮下，对位置1处的正极材料层进行电感耦合等离子体(ICP)测试，测试得到位置1处的正极材料层中钠元素的质量百分含量为W1，锂元素的质量百分含量为W2。

位置1处的正极材料层中锂元素和钠元素的摩尔比A1＝(W2/7):(W1/23)。

将位置2处小圆片表面的正极材料层刮下，对位置2处的正极材料层进行电感耦合等离子体(ICP)测试，测试得到位置2处的正极材料层中钠元素的质量百分含量为W3，锂元素的质量百分含量为W4。

位置2处的正极材料层中锂元素和钠元素的摩尔比A2＝(W4/7):(W3/23)。

二次电池循环100圈后正极材料层中锂元素和钠元素的摩尔比A＝(A1+A2)/2。

X射线衍射(XRD)测试：

将放电至电压为2.8V的二次电池进行拆解，然后取出正极极片，用刮刀将正极材料层刮下置于马弗炉中500℃烧结6h，得到正极活性材料粉末，然后将正极活性材料粉末放置在XRD测试仪器(型号布鲁克，D8)样品台中，使用2°/min的扫描速率，扫描角度范围10°至70°，采用Cu Kα射线，设置电压40KV、电流40mA，得到XRD衍射图。在XRD衍射图中取锂锰氧化物的特征峰(111)、(400)、(440)对应的峰值，然后得到I(400)和I(111)的比值，记为I(400)/I(111)；I(440)和I(400)的比值，记为I(440)/I(400)。

常温循环性能测试：

将二次电池置于25℃环境中，以0.5C恒流充电至4.2V，静置3分钟；然后以4.2V恒压充电至电流为0.05C，放置5分钟；接着以0.5C恒流放电至电压为2.8V，放置5分钟；此为一个充放电循环。按照上述步骤进行充电/放电循环，分别计算电池循环圈数N＝100圈的容量保持率。

25℃循环容量保持率(％)＝第100次循环的放电容量/第1次循环放电容量×100％。

高温循环性能测试：

将二次电池放至45℃恒温箱中，以0.5C恒流充电至4.2V，4.2V恒压充电至0.05C，再以0.5C恒定电流放电至2.8V，此为一个充放电循环过程，记录首次放电容量为C1，按上述方式进行100次充放电循环，记录第100次循环后的放电容量为C100。

45℃循环容量保持率(％)＝(C100/C1)×100％。

高温存储性能测试：

将二次电池置于25℃环境中，以0.5C恒流充电至4.2V，4.2V恒压充电至0.05C，记录初始厚度L1；再放入60℃烘箱中静置4h，随后测得二次电池厚度L2。

高温存储体积膨胀率(％)＝(L2/L1-1)×100％。

实施例1-1

<正极活性材料的制备>

将锂源碳酸锂、锰源二氧化锰按照Li、Mn的摩尔比1:2混合后在高速混合机中300r/min搅拌30min，搅拌均匀得到混合物，将混合物置于空气窑炉中煅烧，以5℃/min的速率升温至烧结温度T为800℃，烧结时间t为12h后关闭仪器，待自然冷却后取出固体，将固体过300目筛后得到正极活性材料锂锰氧化物，其化学式为LiMn₂O₄。

<正极极片的制备>

将上述制备得到的正极活性材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯按照质量比96:2:2进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，调配成为固含量为75wt％的正极浆料，真空搅拌均匀后得到正极浆料。将正极浆料均匀涂覆在厚度为10μm的正极集流体铝箔的一个表面上，90℃条件下烘干，得到厚度为60μm的单面涂布正极活性材料层的正极极片。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活性材料层的正极极片。90℃条件下烘干后冷压，再经裁片、焊接极耳，得到规格为74mm×867mm的正极极片待用。冷压后正极材料层的单面厚度为25μm。

<负极极片的制备>

将人造石墨、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)按照质量比97.4:1.2:1.4进行混合，加入去离子水作为溶剂，调配成为固含量为45wt％的负极浆料，真空搅拌机搅拌均匀后得到负极浆料。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，90℃条件下烘干，得到涂层厚度为50μm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。90℃条件下烘干后冷压，再经裁片、焊接极耳，得到规格为78mm×875mm的负极极片待用，冷压后负极材料层的单面厚度为22μm。

<电解液的制备>

在含水量小于10ppm的氩气气氛手套箱中，将链状碳酸酯碳酸二甲酯(DMC)和非水溶剂碳酸二甲酯混合得到基础溶剂，然后向上述基础溶剂中加入电解质盐钠盐六氟磷酸钠(NaPF₆)，搅拌均匀得到电解液。其中，基于电解液的质量，钠盐NaPF₆的质量百分含量X为12％，链状碳酸酯DMC的质量百分含量Y1为40％，余量为非水溶剂。

<隔膜的制备>

采用厚度为7μm的多孔聚乙烯薄膜(Celgard公司提供)作为隔离膜。

<二次电池的制备>

将正极极片、隔膜、负极极片、隔膜按顺序叠好，使隔膜处于正极极片和负极极片之间起到隔离作用，然后卷绕得到电极组件；将电极组件置于铝塑膜包装袋中，并在80℃下脱去水分，注入上述配好的电解液，经过真空封装、静置、化成(温度60℃、1C恒流充电至4.45V)、整形等工序得到二次电池。

实施例1-2至实施例1-10

除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。其中，当钠盐的质量百分含量X发生变化时，非水溶剂的质量百分含量随之改变，链状碳酸酯的质量百分含量Y1不变。

实施例1-11

除了采用以下步骤制备正极活性材料以外，其余与实施例1-1相同。

<正极活性材料的制备>

将锂源碳酸锂、锰源二氧化锰按照Li、Mn的摩尔比0.98:2混合后在高速混合机中300r/min搅拌30min，搅拌均匀得到混合物，将混合物置于空气窑炉中煅烧，以5℃/min的速率升温至烧结温度T为800℃，烧结时间t为12h后关闭仪器，待自然冷却后取出固体，将固体过300目筛后得到正极活性材料锂锰氧化物，其化学式为Li_0.98Mn₂O₄。

实施例1-12

<正极活性材料的制备>

将锂源碳酸锂、锰源二氧化锰按照Li、Mn的摩尔比1:1混合后在高速混合机中300r/min搅拌30min，搅拌均匀得到混合物，将混合物置于空气窑炉中煅烧，以5℃/min的速率升温至烧结温度T为800℃，烧结时间t为12h后关闭仪器，待自然冷却后取出固体，将固体过300目筛后得到正极活性材料锂锰氧化物，其化学式为LiMnO₂。

实施例2-1

<正极活性材料的制备>

将锂源碳酸锂、锰源二氧化锰按照Li与Mn的摩尔比1:2混合，再加入含铝元素的化合物三氧化二铝，并在高速混合机中300r/min搅拌30min，搅拌均匀得到混合物，将混合物置于空气窑炉中煅烧，以5℃/min的速率升温至烧结温度T为800℃，烧结时间t为12h后关闭仪器，待自然冷却后取出固体，将固体过300目筛后得到正极活性材料掺杂Al元素的锂锰氧化物，锂锰氧化物的化学式为LiMn₂O₄。其中，调整含铝元素的化合物三氧化二铝的加入量使得铝元素的质量百分含量C的值如表2所示。

实施例2-2至实施例2-6

除了调整含铝元素的化合物三氧化二铝的加入量使得铝元素的质量百分含量C的值如表2所示以外，其余与实施例2-1相同。

实施例2-7

<正极活性材料的制备>

将锂源碳酸锂、锰源二氧化锰按照Li与Mn的摩尔比1:2混合，再加入含铌元素的化合物五氧化二铌，并在高速混合机中300r/min搅拌30min，搅拌均匀得到混合物，将混合物置于空气窑炉中煅烧，以5℃/min的速率升温至烧结温度T为800℃，烧结时间t为12h后关闭仪器，待自然冷却后取出固体，将固体过300目筛后得到正极活性材料掺杂Nb元素的锂锰氧化物，锂锰氧化物的化学式为LiMn₂O₄。其中，调整含铌元素的化合物五氧化二铌使得铌元素的质量百分含量D的值如表2所示。

实施例2-8至实施例2-12

除了在<正极活性材料的制备>中调整含铌元素的化合物五氧化二铌使得铌元素的质量百分含量D的值如表2所示以外，其余与实施例2-7相同。

实施例2-13

<正极活性材料的制备>

将锂源碳酸锂、锰源二氧化锰按照Li与Mn的摩尔比1:2混合，再加入含铝元素的化合物三氧化二铝、含铌元素的化合物五氧化二铌，并在高速混合机中300r/min搅拌30min，搅拌均匀得到混合物，将混合物置于空气窑炉中煅烧，以5℃/min的速率升温至烧结温度T为800℃，烧结时间t为12h后关闭仪器，待自然冷却后取出固体，将固体过300目筛后得到正极活性材料掺杂Al元素和Nb元素的锂锰氧化物，锂锰氧化物的化学式为LiMn₂O₄。其中，调整含铝元素的化合物三氧化二铝和含铌元素的化合物五氧化二铌的加入量使得铝元素的质量百分含量C的值和铌元素的质量百分含量D的值如表2所示。

实施例2-14至实施例2-17

除了在<正极活性材料的制备>中调整含铝元素的化合物三氧化二铝和含铌元素的化合物五氧化二铌的加入量使得铝元素的质量百分含量C的值和铌元素的质量百分含量D的值如表2所示以外，其余与实施例2-13相同。

实施例3-1至实施例3-6

除了按照表3调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。

实施例4-1至实施例4-8

除了按照表4调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。其中，当链状碳酸酯的质量百分含量Y1、钠盐的质量百分含量X发生变化时，非水溶剂的质量百分含量随之改变。

实施例4-9

除了采用以下步骤制备电解液以外，其余与实施例1-1相同。

<电解液的制备>

在含水量小于10ppm的氩气气氛手套箱中，将碳酸亚乙烯酯和非水溶剂碳酸二甲酯混合得到基础溶剂，向上述基础溶剂中加入电解质盐钠盐六氟磷酸钠(NaPF₆)，搅拌均匀得到电解液。其中，基于电解液的质量，钠盐NaPF₆的质量百分含量X为12％，碳酸亚乙烯酯的质量百分含量Y2为0.5％，余量为非水溶剂。

实施例4-10至实施例4-12

除了按照表4调整相关制备参数以外，其余与实施例4-9相同。其中，当碳酸亚乙烯酯的质量百分含量Y2发生变化时，非水溶剂的质量百分含量随之改变，钠盐的质量百分含量X不变。

实施例4-13

除了采用以下步骤制备电解液以外，其余与实施例1-1相同。

<电解液的制备>

在含水量小于10ppm的氩气气氛手套箱中，将含磺酰基盐类化合物双氟磺酰亚胺锂和非水溶剂碳酸二甲酯混合得到基础溶剂，向上述基础溶剂中加入电解质盐钠盐六氟磷酸钠(NaPF₆)，搅拌均匀得到电解液。其中，基于电解液的质量，钠盐NaPF₆的质量百分含量X为12％，含磺酰基盐类化合物的质量百分含量Z为0.5％，余量为非水溶剂。

实施例4-14至实施例4-18

除了按照表4调整相关制备参数以外，其余与实施例4-13相同。其中，当含磺酰基盐类化合物的质量百分含量Z发生变化时，非水溶剂的质量百分含量随之改变，钠盐的质量百分含量X不变。

实施例4-19

除了在<电解液的制备>中进一步引入碳酸亚乙烯酯，并按照表4调整碳酸亚乙烯酯的质量百分含量Y2，非水溶剂的质量百分含量随之改变，钠盐的质量百分含量X不变以外，其余与实施例1-1相同。

实施例4-20

除了在<电解液的制备>中进一步引入含磺酰基盐类化合物双氟磺酰亚胺锂，并按照表4调整含磺酰基盐类化合物的质量百分含量Z，非水溶剂的质量百分含量随之改变，钠盐的质量百分含量X不变以外，其余与实施例1-1相同。

实施例4-21

除了在<电解液的制备>中进一步引入含磺酰基盐类化合物双氟磺酰亚胺锂，并按照表4调整含磺酰基盐类化合物的质量百分含量Z，非水溶剂的质量百分含量随之改变，钠盐的质量百分含量X不变以外，其余与实施例4-10相同。

实施例4-22

除了在<电解液的制备>中进一步引入碳酸亚乙烯酯和含磺酰基盐类化合物双氟磺酰亚胺锂，并按照表4调整碳酸亚乙烯酯的质量百分含量Y2和含磺酰基盐类化合物的质量百分含量Z，非水溶剂的质量百分含量随之改变，钠盐的质量百分含量X不变以外，其余与实施例1-1相同。

对比例1

除了将正极活性材料锂锰氧化物替换成钛酸锂以外，其余与实施例1-1相同。

对比例2

除了将钠盐NaPF₆替换成锂盐LiPF₆以外，其余与实施例1-1相同。其中，基于电解液的质量，锂盐LiPF₆的质量百分含量为12％。

对比例3至对比例4

各实施例和对比例的制备参数和性能参数如表1至表4所示。

表1

注：表1中“/”表示无相关参数或不存在相应物质。

从实施例1-1至实施例1-12、对比例1至对比例4可以看出，正极材料层包括锂锰氧化物、电解液包括钠盐并调控其种类和质量百分含量X％的值在本申请范围内，正极材料层中锂元素和钠元素的摩尔比A也在本申请的范围内，而对比例1的二次电池的正极材料层不包括锂锰氧化物，对比例2的二次电池电解液不包括钠盐，对比例2和对比例3的二次电池电解液中钠盐的质量百分含量不在本申请范围内，本申请实施例中的二次电池具有更高的25℃循环容量保持率和45℃循环容量保持率，以及更低的高温存储体积膨胀率，说明二次电池具有更好的循环性能和高温存储性能。

按照实施例1-1的制备方法再制备3个平行样，并按照“正极材料层中锂元素和钠元素的摩尔数比测试”的测试方法依次循环50圈、150圈、200圈并测试摩尔比A，测试得到的摩尔比A依次为19:1、12:1、11:1。实施例1-1循环100圈时的摩尔比为13:1。说明电解液中的钠离子作为载流子逐渐参与循环，能够替代正极活性材料中的部分锂离子，实现锂离子、钠离子的共同嵌入和脱出。

表2

注：表2中“/”表示无相关参数或不存在相应物质。

正极材料层中铝元素的质量百分含量C％通常会影响二次电池的循环性能和高温存储性能。从实施例1-1、实施例2-1至实施例2-6可以看出，铝元素的质量百分含量C％在本申请的范围内，二次电池具有较高的25℃循环容量保持率和45℃循环容量保持率，以及较低的高温存储体积膨胀率，说明二次电池具有较好的循环性能和高温存储性能。

正极材料层中铌元素的质量百分含量D％通常会影响二次电池的循环性能和高温存储性能。从实施例1-1、实施例2-7至实施例2-12可以看出，铌元素的质量百分含量D％在本申请的范围内，二次电池具有较高的25℃循环容量保持率和45℃循环容量保持率，以及较低的高温存储体积膨胀率，说明二次电池具有较好的循环性能和高温存储性能。

的值通常会影响二次电池的循环性能和高温存储性能。从实施例1-1、实施例2-13至实施例2-17可以看出，的值在本申请的范围内，二次电池具有较高的25℃循环容量保持率和45℃循环容量保持率，以及较低的高温存储体积膨胀率，说明二次电池具有较好的循环性能和高温存储性能。

表3

注：表3中“/”表示无相关参数或不存在相应物质。

锂锰氧化物的出峰位置以及峰强比值通常会影响二次电池的循环性能和高温存储性能。从实施例1-1、实施例3-1至实施例3-6可以看出，锂锰氧化物的出峰位置以及峰强比值在本申请的范围内，二次电池具有较高的25℃循环容量保持率和45℃循环容量保持率，以及较低的高温存储体积膨胀率，说明二次电池具有较好的循环性能和高温存储性能。

图1为实施例1-1中的正极活性材料锂锰氧化物的X射线衍射图谱，通过与XRD标准卡片对比确定实施例1-1中的锂锰氧化物为尖晶石结构，从图中可以看出实施例1-2中的锂锰氧化物在18°至20°、43°至45°、63°至65°的范围内出现了衍射峰，分别为对应(111)晶面的第一衍射峰、对应(400)晶面的第二衍射峰和对应(440)晶面的第三衍射峰，I(111)为1000，I(400)为546，I(440)为320，计算得到I(400)/I(111)为0.55，I(440)/I(400)为0.5。

图2为实施例1-12中的正极活性材料锂锰氧化物的X射线衍射图谱，通过与XRD标准卡片对比确定实施例1-12中的锂锰氧化物为层状结构，从图中可以看出实施例1-12中的锂锰氧化物出现了(003)晶面、(104)晶面和(110)晶面峰，与实施例1-12相比，实施例1-1中二次电池具有更高的25℃循环容量保持率和45℃循环容量保持率，以及更低的高温存储体积膨胀率，说明含有尖晶石结构的锂锰氧化物的二次电池的性能更突出。

表4

注：表4中“/”表示无相关参数或不存在相应物质。

电解液中链状碳酸酯的种类及其质量百分含量Y1％通常会影响二次电池的循环性能和高温存储性能。从实施例1-1、实施例4-1至实施例4-8可以看出，电解液中链状碳酸酯的种类及其质量百分含量Y1％在本申请的范围内，二次电池具有较高的25℃循环容量保持率和45℃循环容量保持率，以及较低的高温存储体积膨胀率，说明二次电池具有较好的循环性能和高温存储性能。

X/Y1的值通常会影响二次电池的循环性能和高温存储性能。从实施例1-1、实施例4-1至实施例4-6可以看出，X/Y1的值在本申请的范围内，二次电池具有较高的25℃循环容量保持率和45℃循环容量保持率，以及较低的高温存储体积膨胀率，说明二次电池具有较好的循环性能和高温存储性能。

电解液中碳酸亚乙烯酯的质量百分含量Y2％通常会影响二次电池的循环性能和高温存储性能。从实施例1-1、实施例4-9至实施例4-12可以看出，电解液中碳酸亚乙烯酯的质量百分含量Y2％在本申请的范围内，二次电池具有较高的25℃循环容量保持率和45℃循环容量保持率，以及较低的高温存储体积膨胀率，说明二次电池具有较好的循环性能和高温存储性能。

电解液中含磺酰基盐类化合物的种类及其质量百分含量Z％通常会影响二次电池的循环性能和高温存储性能。从实施例1-1、实施例4-13至实施例4-18可以看出，电解液中含磺酰基盐类化合物的种类及其质量百分含量Z％在本申请的范围内，二次电池具有较高的25℃循环容量保持率和45℃循环容量保持率，以及较低的高温存储体积膨胀率，说明二次电池具有较好的循环性能和高温存储性能。

电解液的组成通常会影响二次电池的循环性能和高温存储性能。从实施例1-1、实施例4-19至实施例4-22可以看出，当选用本申请的范围内的电解液时，二次电池具有较高的25℃循环容量保持率和45℃循环容量保持率，以及较低的高温存储体积膨胀率，说明二次电池具有较好的循环性能和高温存储性能。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者物品不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者物品所固有的要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种二次电池，其包括正极极片、负极极片和电解液；所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极材料层，所述正极材料层包括锂锰氧化物；所述电解液包括钠盐，基于所述电解液的质量，所述钠盐的质量百分含量为X％，5≤X≤30；所述钠盐包括六氟磷酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、双草酸硼酸钠、三氟甲基磺酸钠或高氯酸钠中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，7≤X≤20，优选地，10≤X≤15。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其满足以下特征中的至少一者：

(1)所述电解液包括链状碳酸酯，基于所述电解液的质量，所述链状碳酸酯的质量百分含量为Y1％，20≤Y1≤60；所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲基异丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯或碳酸二丁酯中的至少一种；

(2)所述电解液包括碳酸亚乙烯酯，基于所述电解液的质量，所述碳酸亚乙烯酯的质量百分含量为Y2％，0.5≤Y2≤5。

4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述电解液包括链状碳酸酯，基于所述电解液的质量，所述链状碳酸酯的质量百分含量为Y1％，所述电解液满足以下特征中的至少一者：

(1)35≤Y1≤50；

(2)0.25≤X/Y1≤0.35。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述正极材料层还包括铝元素或铌元素中的至少一种，基于所述正极材料层的质量，所述铝元素的质量百分含量为C％，所述铌元素的质量百分含量为D％，所述正极材料层满足以下特征中的至少一者：

(1)0.01≤C≤2，优选地，0.1≤C≤1；

(2)0.01≤D≤1，优选地，0.1≤D≤0.8。

6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，

7.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述锂锰氧化物的XRD谱图满足以下特征：

(1)所述锂锰氧化物在18°至20°处出现对应于(111)晶面的第一衍射峰；

(2)所述锂锰氧化物在43°至45°处出现对应于(400)晶面的第二衍射峰；

(3)所述锂锰氧化物在63°至65°处出现对应于(440)晶面的第三衍射峰。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，在所述锂锰氧化物的XRD谱图中，所述第一衍射峰的峰强为I(111)，所述第二衍射峰的峰强为I(400)，所述第三衍射峰的峰强为I(440)，所述锂锰氧化物的XRD谱图满足以下特征中的至少一者：

(1)0.25≤I(400)/I(111))≤0.65；

(2)0.15≤I(440)/I(400))≤0.55。

9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述电解液还包括含磺酰基盐类化合物，基于所述电解液的质量，所述含磺酰基盐类化合物的质量百分含量为Z％，0.5≤Z≤4；所述含磺酰基盐类化合物包括双氟磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺钠、双氟磺酰亚胺钾、双三氟甲基磺酰亚胺锂或双三氟甲基磺酰亚胺钠中的至少一种。

10.一种电子装置，其包含权利要求1至9中任一项所述的二次电池。