锂离子二次电池和用电装置的制作方法

本技术涉及电池，特别是涉及一种锂离子二次电池和用电装置。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本技术有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

2、近年来，随着二次电池如锂离子二次电池的应用范围越来越广泛，锂离子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。由于锂离子二次电池取得了极大的发展，因此对其容量、能量密度等性能也提出了更高的要求。

3、锂离子二次电池在极片卷绕时，正极极片容易发生部分开裂甚至完全断裂，导致部分正极活性材料脱落，严重影响了锂离子二次电池的循环性能。

技术实现思路

1、本技术提供一种锂离子二次电池和用电装置，以提升正极极片的柔韧性，同时提升包含该正极极片的锂离子二次电池的循环性能。

2、本技术的第一方面，提供一种锂离子二次电池，包括正极极片，所述正极极片包括正极活性材料层，所述正极活性材料层中包含正极活性材料和丙烯酸酯类聚合物，所述丙烯酸酯类聚合物的玻璃化转变温度记为tg，-50℃≤tg≤25℃，所述丙烯酸酯类聚合物在所述正极活性材料层中的质量占比为0.5%~2%。

3、丙烯酸酯类聚合物与集流体的粘结性比较好，而且能够耐受电解液中有机溶剂的侵蚀，是一种较为理想的非氟粘结剂；而将丙烯酸酯类聚合物作为正极极片的粘结剂时，当正极极片卷绕，正极活性材料层在弯折过程中由于受到较大的应力，同时存在在弯折处发生部分开裂甚者断裂的问题，因此，本技术在正极活性材料层中引入-50℃≤tg≤25℃的丙烯酸酯类聚合物，在保证正极极片粘接性能的同时提高正极极片的柔韧性；通过控制丙烯酸酯类聚合物在正极活性材料层中的质量占比，可以提升丙烯酸酯类聚合物对于正极活性材料的粘结性能，同时使正极活性材料分散的比较均匀，有利于提升正极极片的粘结力和内聚力。丙烯酸酯类聚合物的玻璃化转变温度tg是指丙烯酸酯类聚合物从玻璃态转变为高弹态的温度；当温度低于玻璃化转变温度时，丙烯酸酯类聚合物处于玻璃态，分子链和链段都不能运动，只是构成分子的原子或基团在其平衡位置作振动，刚性比较大；而大于等于玻璃化转变温度时分子链虽不能移动，但是链段开始运动，表现出高弹性质。锂离子二次电池的正极极片通常在25℃以上进行卷绕加工，通过在正极极片的正极活性材料层中引入-50℃≤tg≤25℃的丙烯酸酯类聚合物，使得该丙烯酸酯类聚合物在上述加工温度下表现出高弹性质，具有一定的弹性和柔韧性，从而可以提升正极极片的柔韧性，减少极片卷绕时正极极片发生开裂甚至断裂等问题，同时可以缓冲正极极片在重复充放电过程中体积膨胀带来的应力，减少正极活性材料层的脱落风险，进而能够提升锂离子二次电池的循环性能。

4、在一些实施方式中，-40℃≤tg≤25℃。

5、在一些实施方式中，所述丙烯酸酯类聚合物包含第一结构单元，所述第一结构单元的结构式包括；

6、其中，r1~r3各自独立地选自氢、取代或未取代的c1~c8饱和烷基、取代或未取代的c3~c8环烷基、取代或未取代的杂环基亚烷基、酸酐、羟基、羧基以及羧基盐中的任意一种，r4选自氢、取代或未取代的c1~c8饱和烷基、取代或未取代的c3~c8环烷基、取代或未取代的杂环基亚烷基以及金属阳离子中的任意一种，*代表键合位置。包含第一结构单元的丙烯酸酯类聚合物可以使正极浆料的分散性、正极极片的粘结性和稳定性良好，有利于锂离子二次电池的循环性能的提升。

7、在一些实施方式中，r1~r3及r4中的所述取代的c1~c8饱和烷基、所述取代的c3~c8环烷基、所述取代的杂环基亚烷基中的取代基团各自独立地选自酯基、羰基、酰胺基和酸酐中的至少一种。选择上述种类的取代基团可以提高第一结构单元的极性，有利于提升丙烯酸酯类聚合物对正极活性材料的粘结作用，从而提升正极极片的粘结力和内聚力。

8、在一些实施方式中，所述金属阳离子包括钠离子和钾离子中的至少一种。

9、在一些实施方式中，所述第一结构单元在所述丙烯酸酯类聚合物中的质量占比记为m11，所述m11满足：0＜m11≤100%。

10、在一些实施方式中，所述丙烯酸酯类聚合物还包含第二结构单元，所述第二结构单元的结构式包括；

11、其中，r5~r8各自独立地选自氢、取代或未取代的c1~c8饱和烷基中的任意一种，*代表键合位置。在丙烯酸酯类聚合物中引入极性较弱的第二结构单元，可以调控丙烯酸酯类聚合物的极性，减弱该聚合物与正极活性材料之间的分子间作用力，提升正极浆料的分散性，降低正极极片的膜片电阻。

12、在一些实施方式中，所述丙烯酸酯类聚合物还包含第三结构单元，所述第三结构单元的结构式包括，*代表键合位置。丙烯酸酯类聚合物中引入上述第三结构单元，可以提升丙烯酸酯类聚合物对正极活性材料的粘结作用，有利于进一步提升正极极片的粘结力和内聚力。

13、在一些实施方式中，所述第二结构单元在所述丙烯酸酯类聚合物中的质量占比记为m12，所述m12满足：65%≤m12＜100%。m12在上述范围内，可以降低丙烯酸酯类聚合物的极性，提升正极活性材料的分散性，有利于极片的加工性能和锂离子二次电池的循环性能。

14、在一些实施方式中，70%≤m12≤90%。由此，可以降低丙烯酸酯类聚合物的极性，提升正极活性材料的分散性，有利于极片的加工性能和锂离子二次电池的循环性能。

15、在一些实施方式中，所述第一结构单元在所述丙烯酸酯类聚合物中的质量占比记为m11，所述第三结构单元在所述丙烯酸酯类聚合物中的质量占比记为m13，所述m11和所述m13满足：0＜m11+m13≤35%，0≤m13≤5%。m11和m13满足上述条件，可以提升丙烯酸酯类聚合物对正极活性材料的粘结性，有利于进一步提升正极极片的粘结力和内聚力。

16、在一些实施方式中，10%≤m11+m13≤30%。由此，可以提升丙烯酸酯类聚合物对正极活性材料的粘结性，有利于进一步提升正极极片的粘结力和内聚力。

17、在一些实施方式中，所述丙烯酸酯类聚合物包括第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体的共聚物、烯烃-丙烯酸酯共聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、烯烃-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物、烯烃-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、马来酸酐接枝的烯烃-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的烯烃-丙烯酸酯共聚物、烯烃-丙烯酸酯-2-辛烯基琥珀酸酐三元共聚物、烯烃-丙烯酸酯-(2-甲基-2-丙烯）琥珀酸酐三元共聚物中的至少一种。

18、在一些实施方式中，所述第一丙烯酸酯类单体包括丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯和甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种。

19、在一些实施方式中，所述第二丙烯酸酯类单体包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸环己酯中的至少一种。

20、在一些实施方式中，所述烯烃包括乙烯、丙烯和1-丁烯中的至少一种。

21、在一些实施方式中，所述丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正己酯和丙烯酸异辛酯中的至少一种。

22、选择上述种类的丙烯酸酯类聚合物可以进一步提升正极活性材料的分散均匀性。

23、在一些实施方式中，所述丙烯酸酯类聚合物的重均分子量为5万~50万。如此设计，可以提升丙烯酸酯类聚合物对正极活性材料的分散作用，同时兼顾丙烯酸酯类聚合物对正极活性材料的粘结性，有利于降低正极极片的膜片电阻，缓冲重复充放电过程中正极极片的体积膨胀带来的应力，进一步提升锂离子二次电池的循环性能。

24、在一些实施方式中，所述丙烯酸酯类聚合物包括第一丙烯酸酯类聚合物和第二丙烯酸酯类聚合物的共混物，所述第一丙烯酸酯类聚合物的重均分子量为5万~20万，所述第二丙烯酸酯类聚合物的重均分子量为30万~50万。第一丙烯酸酯类聚合物可以提升其对正极活性材料的分散作用，第二丙烯酸酯类聚合物可以起到粘结作用，第一丙烯酸酯类聚合物和第二丙烯酸酯类聚合物搭配使用，有利于降低正极极片的膜片电阻，缓冲重复充放电过程中正极极片的体积膨胀带来的应力，可进一步提升锂离子二次电池的循环性能。

25、在一些实施方式中，所述丙烯酸酯类聚合物在所述正极活性材料层中的质量占比为1%~2%。由此，可以进一步提升丙烯酸酯类聚合物对于正极活性材料的粘结性能，同时使正极活性材料分散的比较均匀，有利于提升正极极片的粘结力和内聚力。

26、在一些实施方式中，所述正极活性材料包括含锂磷酸盐。

27、在一些实施方式中，所述含锂磷酸盐包括化学式为limaafexddpyeeozgg的材料，所述a包括al、na、k或mg中的至少一种元素；所述d包括cu、mn、cr、zn、pb、ca、co、ni、sr、nb、ti或v中的至少一种元素；所述e包括b、s、si或n中的至少一种元素；所述g包括s、f、cl或br中的至少一种元素；其中，0.5≤m≤1.5；0≤a≤0.1；0.5≤x≤1；0≤d≤0.5；0.5≤y≤1；0≤e≤0.5；3.5≤z≤4；0≤g≤0.5。

28、本技术的第二方面，提供一种用电装置，包括本技术第一方面所述的锂离子二次电池。

29、本技术的用电装置包括上述的锂离子二次电池，因而该用电装置至少具有与所述锂离子二次电池相同的优势。

30、本技术的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本技术的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。