二次电池以及电子设备的制作方法

本技术涉及电池，尤其涉及一种二次电池以及电子设备。

背景技术：

1、二次电池，例如锂离子电池，已广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车、储能装置等领域，其具有更长的使用寿命和更高的能量密度。目前，随着锂离子电池逐渐成为上述领域的主流电池，对其能量密度提出了更高的要求。硅基颗粒作为负极材料，能够大大提高电池的能量密度，具有很大的应用前景。然而，由于使用者习惯于夜间给电子设备充电，电池充满后没有立刻拔掉充电器会导致电池被持续充电，电池的浮充性能会直接影响电池的胀气、超厚、容量衰减等问题，降低二次电池的使用寿命。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种了二次电池以及电子设备，所述二次电池在实现较高能量密度的同时，还能够兼顾提升浮充性能以及降低阻抗。

2、第一方面，本技术提供了一种二次电池，所述二次电池包括负极极片、正极极片和电解液。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个表面上的负极膜层，所述负极膜层中含有负极材料，所述负极材料包括硅基颗粒。所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个表面上的正极膜层，所述正极膜层中含有正极材料，所述正极材料含有ni元素。所述二次电池满足：1.5≤100×(r-1)≤10，r＝c1/c2，其中，c1为所述负极膜层的放电容量其单位为mah，c2为所述正极膜层的放电容量其单位为mah。

3、而且，所述电解液包括式i化合物和式ii化合物；

4、nc-r1-cn   式i

5、在式i中，r1选自c2～c5的烷基、c4～c8的烷氧基或c2～c3的烯基中的任一种；

6、

7、在式ii中，r2选自c4～c8的烷基或c8～c12的烷氧基。

8、负极膜层中含有硅基颗粒能够改善二次电池的能量密度，但是硅在循环过程中会向外膨胀导致硅材料表面破裂，劣化二次电池的性能。发明人通过将负极膜层的放电容量c1与正极膜层的放电容量c2的比值r调整在1.5≤100×(r-1)≤10的范围内，同时正极材料中还含有ni元素，且电解液中包含上述种类的式i化合物和式ii化合物，此时，能够在提高电池能量密度的基础上，兼顾改善电池的浮充性能以及降低阻抗。

9、发明人推测，由于硅材料克容量高且嵌锂电位低，r值的大小可以有效调节正极材料的电极电位，从而控制锂离子脱出量以及正极中过渡金属离子的溶出程度。正极中的过渡金属溶出后，在硅材料表面及裂缝处富集，一方面ni(镍)与si(硅)材料在界面反应，在界面形成ni掺杂的si粒子，这些表面富集ni的si界面层能够提供更好的锂离子扩散通道，从而降低二次电池的阻抗。另一方面，在硅材料表面及裂缝处富集的过渡金属，能够催化式i化合物(二腈化合物)和式ii化合物(三腈化合物)在硅材料表面及裂缝处生成负极保护膜(sei)的过程，提高sei膜在硅颗粒裂缝处的成膜速度与成膜强度，进而改善二次电池的浮充性能。

10、优选地，所述二次电池满足：2.5≤100×(r-1)≤5.5(即1.025≤r≤1.055)。r值的大小决定了正极在充电过程中电极电位的大小，合适范围的100×(r-1)有利于控制正极电极电位，提高正极材料的结构稳定性，降低阻抗的同时使脱锂量及过渡金属溶出量均处于合适的范围。

11、在一些实施方式中，所述式i化合物包括丙二腈(cas:109-77-3)、丁二腈(cas:110-61-2)、戊二腈(cas:544-13-8)、己二腈(cas:111-69-3)、庚二腈(cas:646-20-8)、辛二腈(cas:629-40-3)、3,3'-氧二丙腈(cas:1656-48-0)、己-2-烯二腈(cas:13042-02-9)、反丁烯二腈(cas:764-42-1)、2-戊烯二腈(cas:7717-24-0)、甲基戊二腈(cas:4553-62-2)、4-氰基庚二腈(cas:4379-04-8)、(z)-丁-2-烯二腈(cas:928-53-0)、2,2,3,3-四氟丁二腈(cas:663-41-2)、4-(2-氰基乙基)庚烷二腈(cas:61582-70-5)和乙二醇双(丙腈)醚(cas:3386-87-6)中的至少一者；

12、所述式ii化合物包括1,2,3-三(2-氰氧基)丙烷(cas:2465-93-2)、1,3,5-戊三甲腈(cas:4379-04-8)或1,3,6-己烷三腈(cas:1772-25-4)中的至少一者。电解液中含有上述的式i化合物和式ii化合物，能够更好地与正极中溶出的过渡金属尤其是ni协同，利于改善二次电池的浮充性能。

13、在一些实施方式中，所述二次电池满足：基于所述正极膜层的质量，所述ni元素的质量百分含量为w％，0.03≤w≤1.99，优选地，0.45≤w≤1.35。ni元素含量在上述范围内，利于发挥ni元素对于二腈化合物(式i化合物)和三腈化合物(式ii化合物)在硅材料表面及裂缝处生成负极保护膜(sei)的催化过程，提高sei膜在硅颗粒裂缝处的成膜速度与成膜强度，且适量的ni元素富集在si界面层，利于改善二次电池的阻抗，利于实现在提高电池能量密度的基础上，兼顾改善浮充性能和降低阻抗。

14、在一些实施方式中，所述二次电池满足：基于所述电解液的质量，所述式i化合物的质量百分含量为a1％，0.5≤a1≤3.5，优选地，3.1≤a1≤3.5；基于所述电解液的质量，所述式ii化合物的质量百分含量为a2％，0.5≤a2≤2.5，优选地，1.2≤a2≤2.8。优选地，所述二次电池满足：1≤a1/a2≤1.5，更优选地，1.16≤a1/a2≤1.33。所述式i化合物和所述式ii化合物的含量以及占比满足上述范围时，其利于与硅材料表面及裂缝处富集的过渡金属ni在sei膜的生成过程中进行协同，利于进一步改善二次电池的浮充性能。

15、在一些实施方式中，所述电解液包括氟代碳酸乙烯酯，基于所述电解液的质量，所述氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为f1％，7.5≤f1≤16.5，优选地，11≤f1≤13.5。在上述的电解液中进一步加入适量的氟代碳酸乙烯酯，如此，利于促进ni元素对式i化合物和式ii化合物在生成负极保护膜催化过程中的协同作用，进一步提高sei膜的成膜速度和成膜强度，利于在提高电池能量密度的基础上，进一步提升浮充性能和降低阻抗。

16、在一些实施方式中，所述电解液还包括四氟硼酸锂和/或二氟磷酸锂，基于所述电解液的质量，所述四氟硼酸锂和二氟硼酸锂的质量百分含量之和为f2％，0.05≤f2≤0.65，优选地，0.08≤f2≤0.35。在上述的电解液中进一步加入适量的四氟硼酸锂和/或二氟磷酸锂，利于促进ni元素对式i化合物和式ii化合物在生成负极保护膜催化过程中的协同作用，改善二次电池的浮充性能以及降低阻抗的效果更好。

17、在一些实施方式中，所述正极材料中还含有co元素，基于所述正极膜层的质量，所述co元素的质量百分含量为k％，80≤k≤100，优选地，90≤k≤99.5。

18、在一些实施方式中，所述正极材料中还含有t元素，所述t元素包括ti元素、la元素、nb元素、zr元素或y元素中的至少一者，基于所述正极膜层的质量，所述t元素的质量百分含量为m％，0.01≤m≤2.5，优选地，0.3≤m≤1.7。正极材料中含有t元素且调控t元素的含量在上述范围内，如此，利于调控ni元素的溶出浓度以及富集浓度在合适范围，改善溶出的ni元素富集于硅材料表面及裂纹中的过程，进一步提高sei膜在硅颗粒裂缝处的成膜速度与成膜强度，利于进一步提升二次电池的浮充性能以及降低阻抗。同时，t元素有利于改善正极材料在ni溶出后的结构稳定性以及界面副反应，改善二次电池的浮充性能和降低阻抗。

19、在一些实施方式中，所述二次电池满足：4≤(f1+f2)/m≤35，优选地，6≤(f1+f2)/m≤33.5。在上述的电解液中进一步加入氟代碳酸乙烯酯、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂，且正极材料中还含有上述的t元素，，调控上述物质的含量与t元素的含量的比值((f1+f2)/m)在合适范围，如此，能够进一步发挥ni元素对于式i化合物和式ii化合物在硅材料表面及裂缝处生成负极保护膜(sei)的催化过程，提高sei膜在硅颗粒裂缝处的成膜速度与成膜强度，在提高电池的能量密度的基础上，兼顾提升浮充性能和降低阻抗。

20、在一些实施方式中，所述正极膜层的厚度为dμm，3≤(103×m)/d≤20，优选地，4.4≤(103×m)/d≤9.8。如此，改善二次电池的浮充性能以及降低阻抗的效果更优。

21、在一些实施方式中，所述硅基颗粒包括硅碳颗粒和/或硅氧颗粒。所述硅碳颗粒包括碳骨架、分散在所述碳骨架中的无定形硅以及位于所述碳骨架至少部分表面的保护层，所述保护层的材料包括无定形碳，所述碳骨架材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳或硬碳中的至少一种。所述硅氧颗粒包括siox，0<x≤2。

22、第二方面，本技术提供了一种电子设备，电子设备包括上述的二次电池。

23、本技术第一方面提供的二次电池实现较高的能量密度的同时，兼顾改善浮充性能以及降低阻抗。从而本技术第二方面提供的电子设备实现较高的能量密度的同时，兼顾改善浮充性能以及降低阻抗。