二次电池和装置的制作方法

本申请涉及储能领域。具体地，本申请涉及一种二次电池和装置。

背景技术：

1、锂离子电池因其具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低和环境友好等优点，自商业化以来得到了快速发展，特别是在电动汽车领域中得到了广泛的应用。然而，在实际应用过程中锂离子电池仍存在一些问题，如电动汽车续航里程焦等，鉴于此，电芯层级需要采用更优异的材料以改善能量密度。

2、因此，目前的二次电池和装置仍有待改进。

技术实现思路

1、发明人发现，为了提升锂离子电池的能量密度，利用硅基材料具有较高的克容量的特点，可替代或部分替代石墨，形成石墨掺混硅基材料的负极，进而改善或提高电芯能量密度。然而，硅基材料在充放电过程中体积变化较大，膨胀问题日益凸显。具体的，硅基负极的膨胀会导致电池内部应力大、局部过压，容易挤压极片，不仅会造成硅基负极材料本身产生裂纹直至粉化，而且会影响负极极片与隔膜之间的贴合状态，隔膜无法吸收硅基负极极片的形变，造成负极极片断片，同时，硅基负极的膨胀会挤压极片，造成极片析锂，紫斑面积增大，阻抗(dcr)也增大，最终影响电池循环性能和动力学性能。鉴于此，本申请提供了一种二次电池和装置，通过在陶瓷隔膜的表面设置一层包括多个聚集体的胶层，聚集体包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，并控制负极活性材料层中硅基材料的质量百分比含量、胶层的单面面密度、聚集体的平均粒径和胶层中相邻的所述聚集体之间的平均间距，避免硅基负极膨胀导致的电池内部应力大、局部过压，有效提升二次电池的循环性能和动力学性能。

2、本申请一方面提供了一种二次电池，该二次电池包括正极极片、负极极片、电解液和隔膜，所述负极极片包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括硅基材料，所述隔膜包括基膜、陶瓷层和胶层，所述陶瓷层设置在所述基膜表面，所述胶层设置在所述陶瓷层表面和/或所述基膜背离所述陶瓷层的表面，所述胶层包括多个聚集体，所述聚集体包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物；所述二次电池满足：3≤(a×l)/(d×w)≤45；其中，所述负极活性材料层中所述硅基材料的质量百分比含量为a％；所述胶层的单面面密度为w g/m2；所述聚集体的平均粒径为dμm；所述胶层中相邻的所述聚集体之间的平均间距为lμm。

3、本申请的另一方面提供了一种装置，该装置包括前面所述的二次电池。

4、本申请的有益效果为：

5、本申请通过在陶瓷隔膜的表面设置一层胶层，该胶层包括多个聚集体，聚集体包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，该隔膜用于二次电池，并控制负极活性材料层中硅基材料的质量百分比含量、胶层的单面面密度、聚集体的平均粒径和胶层中相邻的所述聚集体之间的平均间距，一方面，胶层作为应力释放结构能够吸收硅基材料的形变，缓解硅基材料的体积膨胀，避免硅基负极膨胀导致的电池内部应力大、局部过压的问题，硅基负极材料本身产生的裂纹和粉化得到抑制；另一方面，隔膜吸收硅基负极极片的形变后，负极极片与隔膜之间的贴合状态不受影响，极片挤压得到缓解，隔膜与极片接触紧密，显著减少极片断片，极片析锂得到抑制，紫斑面积显著减小，dcr也显著降低。由此，基于以上改善，本申请的二次电池具有优异的循环性能和动力学性能。

技术特征：

1.一种二次电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、电解液和隔膜，所述负极极片包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括硅基材料，所述隔膜包括基膜、陶瓷层和胶层，所述陶瓷层设置在所述基膜表面，所述胶层设置在所述陶瓷层表面和/或所述基膜背离所述陶瓷层的表面，所述胶层包括多个聚集体，所述聚集体包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物；

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述基膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和芳纶中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述陶瓷层包括陶瓷颗粒和粘结剂；其中，所述陶瓷颗粒包括氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、勃姆石、氢氧化铝、石榴石、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的至少一种；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、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、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯烷氧、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的至少一种；基于所述陶瓷层的质量，所述陶瓷颗粒的质量百分比为80％～90％，所述粘结剂的质量百分比为10％～20％。

4.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的重均分子量为50万～100万；和/或

5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，3≤a≤30；和/或

6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，3.5≤(a×l)/(d×w)≤16；和/或

7.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述陶瓷层设置在所述基膜一侧的表面，所述胶层设置在所述基膜背离所述陶瓷层的表面，所述胶层朝向所述负极极片；和/或

8.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述硅基材料包括硅、硅合金、硅氧化合物和硅碳化合物中的至少一种；和/或

9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述硅基材料包括硅氧化合物，所述碳基材料包括石墨；和/或

10.一种装置，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的二次电池。

技术总结
本申请涉及二次电池和装置。该二次电池包括正极极片、负极极片、电解液和隔膜，所述负极极片包括负极活性材料层，所述负极活性材料层包括硅基材料，所述隔膜包括基膜、陶瓷层和胶层，所述陶瓷层设置在所述基膜表面，所述胶层设置在所述陶瓷层表面和/或所述基膜背离所述陶瓷层的表面，所述胶层包括多个聚集体，所述聚集体包括聚偏氟乙烯‑六氟丙烯共聚物；所述二次电池满足：3≤(A×L)/(D×W)≤45；其中，所述负极活性材料层中所述硅基材料的质量百分比含量为A％；所述胶层的单面面密度为W g/m<supgt;2</supgt;；所述聚集体的平均粒径为Dμm；所述胶层中相邻的所述聚集体之间的平均间距为Lμm。由此，本申请的二次电池具有优异的循环性能和动力学性能。

技术研发人员：李彩利
受保护的技术使用者：蔚来汽车科技（安徽）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/17