二次电池以及包含其的用电装置的制作方法

本技术属于电池，具体涉及一种二次电池以及包含其的用电装置。

背景技术：

1、近年来，二次电池被广泛应用于水力、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。随着二次电池的应用及推广，其综合性能受到越来越多的关注，例如二次电池需要同时满足能量密度高、循环寿命长和功率性能好等。因此，如何提供一种综合性能良好的二次电池，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种二次电池以及包含其的用电装置，所述二次电池能够兼顾高能量密度以及良好的循环性能和功率性能。

2、本技术第一方面提供一种二次电池，包括正极极片、负极极片以及电解液，其中，所述正极极片的孔隙率为a，所述负极极片的孔隙率为b，所述电解液包括第一组分，所述第一组分包括式1所示化合物中的一种或多种，r1、r2各自独立地表示氟原子，或者部分氟化或全部氟化的如下基团组成的组中的至少一种：c1-c10的烷基、c2-c10的烯基、c2-c10的炔基、c6-c8的芳基、c1-c10的烷氧基、c2-c10的烯氧基、c2-c10的炔氧基、c6-c8的芳氧基，me包括碱金属和碱土金属中的一种或多种，所述第一组分在所述电解液中的重量百分含量为d1，

3、

4、所述二次电池满足：0.80≤a/b≤1.20和0.14≤100d1/b≤1.50。

5、本技术的发明人在研究过程中发现，当调节正极极片的孔隙率a、负极极片的孔隙率b以及电解液中第一组分的含量d1使其满足0.80≤a/b≤1.20和0.14≤100d1/b≤1.50时，离子在正极的脱出/嵌入与在负极的嵌入/脱出的匹配性较好，由此可以确保式1所示化合物尽量平均地在正极极片和负极极片中进行浸润，并能够确保式1所示化合物在负极表面和正极表面有效参与成膜并形成低阻抗的界面膜，此时，电池极化和内阻均较小，电池充放电过程中容量衰减速度降低、产热量降低，进而能够使二次电池在具有高能量密度的前提下还具有良好的功率性能和长循环寿命，此外，二次电池还可以具有良好的低温放电性能。

6、在本技术的任意实施方式中，0.85≤a/b≤1.15，可选地，0.90≤a/b≤1.15。由此有助于进一步改善正极极片和负极极片的匹配性，有助于在正极表面和负极表面均形成低阻抗的界面膜，还有助于降低电池极化和内阻。

7、在本技术的任意实施方式中，0.16≤100d1/b≤1.40，可选地，0.20≤100d1/b≤1.20。由此可以确保式1所示化合物在负极表面和正极表面有效参与成膜并形成更低阻抗的界面膜，从而能使二次电池更好地兼顾高能量密度、良好的功率性能和低温放电性能。

8、在本技术的任意实施方式中，所述二次电池还满足：0.16≤100d1/a≤1.20，可选地，0.20≤100d1/a≤1.10。当二次电池进一步满足上述参数范围时，可以更好地确保式1所示化合物在正极表面有效参与成膜，进一步提高成膜质量并形成更低阻抗的界面膜，由此可以使二次电池更好地兼顾高能量密度和良好的功率性能，同时二次电池还可以具有长循环寿命。

9、在本技术的任意实施方式中，18％≤a≤32％。

10、在本技术的任意实施方式中，20％≤b≤35％。

11、当正极极片的孔隙率a和/或负极极片的孔隙率b进一步满足上述特定的范围时，有助于正极极片和/或负极极片还具有最佳的电子传输网络和最佳的离子传导通道，由此能够进一步提升二次电池的电化学性能。

12、在本技术的任意实施方式中，0.05％≤d1≤0.3％。电解液中第一组分的含量d1在合适的范围内时，有助于在正极表面和负极表面均形成低阻抗的界面膜，进而能使二次电池具有良好的功率性能和长循环寿命。

13、在本技术的任意实施方式中，所述正极极片的压实密度为p1 g/cm3，所述负极极片的压实密度为p2 g/cm3，并且所述二次电池还满足关系式：1.75≤p1/p2≤2.50，可选地，2.00≤p1/p2≤2.40。通过调节正极极片的压实密度和负极极片的压实密度的比值在上述范围内，有助于在正极表面和负极表面均形成低阻抗的界面膜，还有助于正极极片和负极极片具有最佳的电子传输网络和最佳的离子传导通道，由此能够进一步提升二次电池的电化学性能。

14、在本技术的任意实施方式中，所述正极极片的压实密度为p1 g/cm3，并且所述二次电池还满足：1.43≤10000d1/p1≤9.34，可选地，2.00≤10000d1/p1≤8.00。此时，可以确保式1所示化合物在正极表面有效参与成膜，进一步提高成膜质量并形成更低阻抗的界面膜；此外，还有助于避免由于正极极片的压实密度过大或过小而导致二次电池的功率性能变差。

15、在本技术的任意实施方式中，所述负极极片的压实密度为p2 g/cm3，并且所述二次电池还满足：2.78≤10000d1/p2≤21.40，可选地，5.00≤10000d1/p2≤15.00。此时，可以确保式1所示化合物在负极表面有效参与成膜，进一步提高成膜质量并形成更低阻抗的界面膜；此外，还有助于避免由于负极极片的压实密度过大或过小而导致二次电池的功率性能和/或低温放电性能变差。

16、在本技术的任意实施方式中，2.8≤p1≤3.65，可选地，3.2≤p1≤3.5。

17、在本技术的任意实施方式中，1.2≤p2≤1.85，可选地，1.4≤p2≤1.8。

18、当正极极片的压实密度p1和/或负极极片的压实密度p2进一步满足上述特定的范围时，有助于正极极片和/或负极极片具有合适的孔隙率以及最佳的电子传输网络和最佳的离子传导通道，由此能够进一步提升二次电池的电化学性能。

19、在本技术的任意实施方式中，me表示li。

20、在本技术的任意实施方式中，所述式1所示化合物包括如下化合物中的一种或多种，

21、

22、在本技术的任意实施方式中，所述电解液还包括第二组分，所述第二组分包括六氟磷酸锂。

23、在本技术的任意实施方式中，所述第二组分在所述电解液中的重量百分含量d2为5％以上，可选为8％以上。

24、六氟磷酸锂具有离子电导率高的特性，由此当其含量在合适的范围内时，有助于提高电解液整体的离子电导率，加速离子传输，提高二次电池的容量发挥。

25、在本技术的任意实施方式中，所述电解液还包括第三组分，所述第三组分包括四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、二氟二草酸磷酸锂和四氟草酸磷酸锂中的一种或多种，可选为包括四氟硼酸锂、二氟磷酸锂或其组合。

26、在本技术的任意实施方式中，所述第三组分在所述电解液中的重量百分含量d3为0.5％以下，可选为0.25％以下。

27、第三组分可以作为辅助锂盐，起到进一步改善正极和/或负极的界面性质、或者改善电解液的离子电导率或热稳定性的作用。

28、在本技术的任意实施方式中，所述第三组分与所述第一组分的重量比d3/d1为0.5至2。由此有助于充分发挥第三组分与第一组分之间的协同作用效果，并还有助于二次电池具有良好的低温放电性能。

29、在本技术的任意实施方式中，所述电解液还包括第四组分，所述第四组分包括氟代碳酸乙烯酯。

30、在本技术的任意实施方式中，所述第四组分在所述电解液中的重量百分含量d4为5％以下，可选为2.5％以下。

31、当电解液含有氟代碳酸乙烯酯时，能有效提升二次电池的循环性能。

32、在本技术的任意实施方式中，所述第四组分与所述第一组分的重量比d4/d1为5至100。第四组分与第一组分的重量比在合适的范围内时，能够充分发挥第四组分和第一组分之间的协同作用效果，此时不仅不会明显增加二次电池的产气量，还会进一步改善二次电池的循环性能。

33、在本技术的任意实施方式中，所述电解液还包括第五组分，所述第五组分包括环状碳酸酯化合物、链状碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、砜类化合物和醚类化合物中的一种或多种，可选地包括环状碳酸酯化合物和链状碳酸酯化合物。

34、在本技术的任意实施方式中，所述第五组分在所述电解液中的重量百分含量d5为60％以上，可选为75％以上。

35、在本技术的任意实施方式中，所述正极极片包括正极集流体以及设置在所述正极集流体至少一个表面且包括正极活性材料的正极膜层，可选地，所述正极活性材料包括层状锂过渡金属氧化物、含锂磷酸盐及其各自的改性化合物中的一种或多种，可选为包括层状锂过渡金属氧化物及其改性化合物中的一种或多种，或包括层状锂过渡金属氧化物及其改性化合物与含锂磷酸盐及其改性化合物的混合物。

36、在本技术的任意实施方式中，所述正极活性材料的形貌包括球形、类球形中的一种或多种。

37、在本技术的任意实施方式中，所述正极活性材料包括一次颗粒、二次颗粒或其组合，可选为包括二次颗粒或者一次颗粒与二次颗粒的组合。

38、在本技术的任意实施方式中，所述正极活性材料中的二次颗粒的数量占比在50％以上。

39、在本技术的任意实施方式中，所述正极活性材料的体积平均粒径满足2.5μm≤dv50≤30μm，可选地，2.5μm≤dv50≤25μm。

40、在本技术的任意实施方式中，所述正极活性材料的径距满足1≤(dv90-dv10)/dv50≤5，可选地，1≤(dv90-dv10)/dv50≤2。

41、通过调节正极活性材料的颗粒形貌、体积平均粒径dv50和径距(dv90-dv10)/dv50中的一个或多个参数满足上述范围，有助于正极极片具有合适的孔隙率和/或压实密度，还有助于二次电池更好地兼顾高能量密度、高功率密度和高容量发挥。

42、在本技术的任意实施方式中，所述负极极片包括负极集流体以及设置在所述负极集流体至少一个表面且包括负极活性材料的负极膜层，可选地，所述负极活性材料包括碳基材料、硅基材料、锡基材料、钛酸锂以及上述材料经包覆改性得到的复合材料中的一种或多种，更可选为包括碳基材料以及上述材料经包覆改性得到的复合材料中的一种或多种。可选地，所述碳基材料包括石墨、软碳、硬碳以及上述材料经包覆改性得到的复合材料中的一种或多种。

43、在本技术的任意实施方式中，所述负极活性材料的形貌包括球形、类球形、块状、片状中的一种或多种。

44、在本技术的任意实施方式中，所述负极活性材料包括一次颗粒、二次颗粒或其组合，可选为包括二次颗粒或者一次颗粒与二次颗粒的组合。

45、在本技术的任意实施方式中，所述负极活性材料中的二次颗粒的数量占比在50％以上。

46、在本技术的任意实施方式中，所述负极活性材料的体积平均粒径满足8μm≤dv50≤22μm，可选地，10μm≤dv50≤16μm。

47、在本技术的任意实施方式中，所述负极活性材料的径距满足0.5≤(dv90-dv10)/dv50≤5，可选地，0.5≤(dv90-dv10)/dv50≤1.5。

48、通过调节负极活性材料的颗粒形貌、体积平均粒径dv50和径距(dv90-dv10)/dv50中的一个或多个参数满足上述范围，有助于负极极片具有合适的孔隙率和/或压实密度，还有助于二次电池更好地兼顾高能量密度、高功率密度和高容量发挥。

49、本技术第二方面提供一种用电装置，包括本技术第一方面的二次电池。

50、本技术的发明人在研究过程中发现，当调节正极极片的孔隙率a、负极极片的孔隙率b以及电解液中第一组分的含量d1使其满足0.80≤a/b≤1.20和0.14≤100d1/b≤1.50时，能够使二次电池在具有高能量密度的前提下还具有良好的功率性能和长循环寿命，此外，二次电池还可以具有良好的低温放电性能。本技术的用电装置包括本技术提供的二次电池，因而至少具有与所述二次电池相同的优势。