二次电池、制备方法和用电装置与流程

本申请涉及材料，尤其涉及一种二次电池、制备方法和用电装置。

背景技术：

1、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、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。所使用的二次电池大部分具有卷绕结构。在电池循环充放电过程中，负极活性材料会发生体积膨胀，极易在负极最内圈、最外圈形成较大的应力，该应力会导致锂电池负极最内圈、最外圈紫斑、甚至造成析锂等现象。

2、所述紫斑、析锂现象会导致电池自放电异常甚至引发安全问题。因此，卷绕结构的电池的最内圈和最外圈的紫斑、析锂问题亟待解决。

技术实现思路

1、本申请提供一种二次电池，其最内圈和最外圈中的负极极片至少在靠近正极极片的一侧设置有包含功能材料的功能涂层，功能材料的锂离子插层电位高于负极极片中负极活性材料的锂离子插层电位；这样明显改善了二次电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时提高了二次电池的循环性能；并且所述二次电池的制备方法简单、工艺易于操作，便于大规模工业化。

2、为了达到上述目的，本申请提供一种二次电池、制备方法和用电装置。

3、本申请的第一方面提供了一种二次电池，其特征在于，包括负极极片和正极极片，所述负极极片和所述正极极片形成卷绕结构，所述卷绕结构包括最内圈和最外圈，所述最内圈为处于所述卷绕结构中心的卷绕的第一圈，所述最外圈为远离所述卷绕中心的卷绕的最后一圈，所述最内圈和所述最外圈中的负极极片至少在靠近所述正极极片的一侧设置有包含功能材料的功能涂层，所述功能材料的锂离子插层电位高于所述负极极片中负极活性材料的锂离子插层电位。

4、本申请的二次电池的最内圈和最外圈中的负极极片至少在靠近正极极片的一侧设置有包含功能材料的功能涂层，所述功能材料的锂离子插层电位高于负极极片中负极活性材料的锂离子插层电位；所述功能材料与负极活性材料相比，具有优异的动力学性能，锂离子的嵌入速度快，明显改善了电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时提高了二次电池的循环性能。

5、在任意实施方式中，所述功能材料包括硅基材料、锡基材料、硬碳、钛基材料和金属氧化物材料中的至少一种。由此，进一步提高了功能材料的嵌锂速度和嵌锂比容量，明显改善了电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时提高了二次电池的循环性能。

6、在任意实施方式中，所述功能材料的重量分数为90-98％，基于所述功能涂层的重量计。由此，提高了功能材料的嵌锂速度，明显改善了电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时进一步提高了二次电池的循环性能。

7、在任意实施方式中，所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一侧的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括所述负极活性材料，所述功能涂层设置在所述负极活性材料层和所述负极集流体中的至少一者上。由此，提高了功能材料的嵌锂速度，明显改善了电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时提高了二次电池的循环性能和能量密度。

8、在任意实施方式中，所述最内圈和所述最外圈中的负极极片仅在靠近所述正极极片的一侧设置有所述功能涂层。由此，改善了电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时提高了二次电池的循环性能，此外，还进一步提高了二次电池的能量密度。

9、在任意实施方式中，在所述功能涂层设置在所述负极活性材料层上的情况下，所述功能涂层的单侧厚度h1为3-5μm。由此，进一步提高了嵌锂速度，明显改善了电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时提高了二次电池的循环性能。

10、在任意实施方式中，在所述功能涂层设置在所述负极集流体上的情况下，所述功能涂层的单侧厚度h1与所述负极活性材料层的单侧厚度h2满足如下条件：1/3h2≤h1≤h2；可选为1/3h2≤h1≤1/2h2。由此，进一步提高了嵌锂速度，明显改善了电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时提高了二次电池的循环性能，且进一步提高了二次电池的能量密度。

11、在任意实施方式中，所述功能涂层的压实密度为1-3g/cm3。由此，进一步提高了嵌锂速度，明显改善了电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时提高了二次电池的循环性能。

12、在任意实施方式中，所述功能涂层还包括导电剂、分散剂和粘结剂。由此，进一步提高了嵌锂速度，明显改善了电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时提高了二次电池的循环性能。

13、本申请第二方面提供一种制备本申请第一方面所述的二次电池的方法，其特征在于，包括：将包含所述功能材料的功能浆料设置在所述最内圈和所述最外圈中的负极极片至少靠近所述正极极片的一侧，形成所述功能涂层。

14、本申请的制备方法简单、环保且工艺易于操作，便于大规模工业化。

15、本申请第三方面提供一种用电装置，其特征在于，包括本申请第一方面所述的二次电池或本申请第二方面所述的方法制备的二次电池。

16、本申请的二次电池的最内圈和最外圈中的负极极片至少在靠近正极极片的一侧设置有包含功能材料的功能涂层，功能材料的锂离子插层电位高于负极极片中负极活性材料的锂离子插层电位；这样明显改善了电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时提高了二次电池的循环性能；并且所述二次电池的制备方法简单、工艺易于操作，便于大规模工业化。

技术特征：

1.一种二次电池，其特征在于，包括负极极片和正极极片，所述负极极片和所述正极极片形成卷绕结构，所述卷绕结构包括最内圈和最外圈，所述最内圈为处于所述卷绕结构中心的卷绕的第一圈，所述最外圈为远离所述卷绕中心的卷绕的最后一圈，所述最内圈和所述最外圈中的负极极片至少在靠近所述正极极片的一侧设置有包含功能材料的功能涂层，所述功能材料的锂离子插层电位高于所述负极极片中负极活性材料的锂离子插层电位。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述功能材料包括硅基材料、锡基材料、硬碳、钛基材料和金属氧化物材料中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述功能材料的重量分数为90-98％，基于所述功能涂层的重量计。

4.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一侧的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括所述负极活性材料，所述功能涂层设置在所述负极活性材料层和所述负极集流体中的至少一者上。

5.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，所述最内圈和所述最外圈中的负极极片仅在靠近所述正极极片的一侧设置有所述功能涂层。

6.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，在所述功能涂层设置在所述负极活性材料层上的情况下，所述功能涂层的单侧厚度h1为3-5μm。

7.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，在所述功能涂层设置在所述负极集流体上的情况下，所述功能涂层的单侧厚度h1与所述负极活性材料层的单侧厚度h2满足如下条件：1/3h2≤h1≤h2；可选为1/3h2≤h1≤1/2h2。

8.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述功能涂层的压实密度为1-3g/cm3。

9.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述功能涂层还包括导电剂、分散剂和粘结剂。

10.一种制备权利要求1-9中任一项所述的二次电池的方法，其特征在于，包括：将包含所述功能材料的功能浆料设置在所述最内圈和所述最外圈中的负极极片至少靠近所述正极极片的一侧，形成所述功能涂层。

11.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的二次电池或权利要求10所述的方法制备的二次电池。

技术总结本申请涉及一种二次电池、制备方法和用电装置，该二次电池包括负极极片和正极极片，负极极片和正极极片形成卷绕结构，卷绕结构包括最内圈和最外圈，最内圈为处于卷绕结构中心的卷绕的第一圈，最外圈为远离卷绕中心的卷绕的最后一圈，最内圈和最外圈中的负极极片至少在靠近正极极片的一侧设置有包含功能材料的功能涂层，功能材料的锂离子插层电位高于负极极片中负极活性材料的锂离子插层电位。这样明显改善了二次电池最内圈和最外圈的紫斑或析锂现象，同时提高了二次电池的循环性能。技术研发人员：李彦,张静,金义矿,孙杰,朱金友,刘意,伍永彬,牛少军受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17