一种二次电池和用电设备的制作方法

本发明涉及电池，具体涉及一种二次电池和用电设备。

背景技术：

1、正极材料是锂离子电池关键的组成部分之一，能够在很大程度上决定电池的能量密度；其中，高镍层状氧化物正极材料由于具备高比容量、高电压平台以及高压实密度等特性，被广泛应用于电动汽车领域。然而，即便是高镍层状氧化物正极材料的能量密度，也难以满足人们对动力电池日益增加的续航里程需求。

2、目前，主要通过高镍化或高电压化来提高正极材料的能量密度；但对于高镍化而言，随着正极材料中镍含量的增加，位于八面体的镍倾向于进入晶格中的锂位点，从而导致正极材料的电化学活性降低；而对于高电压化来说，在实现高能量密度的同时会产生由于晶格坍塌、气体释放或结构重建而导致的开裂问题，即高镍化或高电压化均会导致正极材料的循环稳定性变差，进而导致电池的循环寿命较短。因此，急需开发一种有效的手段来使得电池保持高能量密度的同时，兼具良好的快充性能和长循环寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种二次电池和用电设备。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供一种二次电池，该二次电池包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极活性层，所述正极活性层包含正极活性材料；所述负极极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体表面的负极活性层，所述负极活性层包含负极活性材料；

4、所述二次电池满足：0.14≤z≤4.67；

5、其中，z＝(n1/n2)*(p1/p2)；

6、n1个/10000μm2为第一活性颗粒在正极活性层横截面中的分布密度，所述第一活性颗粒为所述正极活性材料颗粒中大于或等于8μm的颗粒；

7、n2个/10000μm2为第二活性颗粒在正极活性层横截面中的分布密度，所述第二活性颗粒为所述正极活性材料颗粒中小于8μm的颗粒；

8、p1为所述正极活性层的孔隙率；

9、p2为所述负极活性层的孔隙率。

10、作为本发明的实施方案，所述二次电池满足：1.24≤z≤2.43。

11、作为本发明的实施方案，所述正极活性层的单位体积中第一活性颗粒和第二活性颗粒的体积比为1:(0.3-0.6)。

12、作为本发明的实施方案，所述n1/n2满足：0.3≤n1/n2≤7。

13、作为本发明的实施方案，所述二次电池满足以下至少一者：

14、a、n1为8～36；

15、b、n2为6～25；

16、c、p1为20％～30％；

17、d、p2为35％～45％。

18、作为本发明的实施方案，所述负极极片满足以下至少一者：

19、e、所述负极活性材料的粒径dv50为3～12μm；

20、f、所述负极活性层的压实密度为1.4～1.8g/cm3。

21、作为本发明的实施方案，所述正极活性材料包括内核和设置于所述内核表面的壳层；所述内核包括化学式为li1+a[nixcoymnzmb]o2的化合物；其中，0.5≤x<1、0＜y<0.3、0≤z<0.3、-0.1≤a<0.2、0<b<0.3、x+y+z+b＝1；m包括ti、zr、sr、sb、nb、ru、pd、y、ce、w中的至少一种。

22、作为本发明的实施方案，钴元素的含量沿所述内核的中心到所述内核的表面呈递增趋势。

23、作为本发明的实施方案，所述壳层包括金属氧化物，所述金属氧化物中的金属元素x包括al、w、ca、ce、ti、zr、y中的至少一种。

24、作为本发明的实施方案，所述壳层满足：2500≤w*h≤16500；其中，w ppm为所述正极活性材料中所述金属元素x的含量，h nm为所述壳层的厚度。

25、第二方面，本发明提供一种用电装置，包括上述二次电池，所述二次电池作为所述用电装置的供电电源。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

27、本发明通过调控正极活性层中第一活性颗粒(正极活性材料颗粒中大于或等于8μm的颗粒)和第二活性颗粒(正极活性材料颗粒中小于8μm的颗粒)的分布密度，并搭配合适孔隙率的的正极活性层以及合适孔隙率的负极活性层，使得满足0.14≤z≤4.67，z＝(n1/n2)*(p1/p2)，如此不仅可有效抑制正极活性材料在高压条件下的颗粒破碎，以保持电池的高能量密度并改善电池的循环性能；还能够使得极片被电解液充分浸润，以减小极化并增大锂离子的扩散速率，从而使得二次电池具备高能量密度的同时，兼具良好的快充性能和长循环寿命。

技术特征：

1.一种二次电池，其特征在于，包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极活性层，所述正极活性层包含正极活性材料；所述负极极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体表面的负极活性层，所述负极活性层包含负极活性材料；

2.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池满足：1.24≤z≤2.43。

3.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性层的单位体积中第一活性颗粒和第二活性颗粒的体积比为1:(0.3-0.6)。

4.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，0.3≤n1/n2≤7。

5.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，满足以下至少一者：

6.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述负极极片满足以下至少一者：

7.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料包括内核和设置于所述内核表面的壳层，所述内核包括化学式为li1+a[nixcoymnzmb]o2的化合物；其中，0.5≤x<1、0＜y<0.3、0≤z<0.3、-0.1≤a<0.2、0<b<0.3、x+y+z+b＝1；m包括ti、zr、sr、sb、nb、ru、pd、y、ce、w中的至少一种。

8.如权利要求7所述的二次电池，其特征在于，钴元素的含量沿所述内核的中心到所述内核的表面呈递增趋势。

9.如权利要求7所述的二次电池，其特征在于，所述壳层包括金属氧化物，所述金属氧化物中的金属元素x包括al、w、ca、ce、ti、zr、y中的至少一种。

10.如权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述壳层满足：2500≤w*h≤16500；

11.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1～10任一项所述的二次电池，所述二次电池作为所述用电装置的供电电源。

技术总结
本发明涉及一种二次电池和用电设备，属于电池技术领域。本发明的二次电池包括正极极片和负极极片，所述正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体表面的正极活性层，所述正极活性层包含正极活性材料；所述负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体表面的负极活性层，所述负极活性层包含负极活性材料；所述二次电池满足：0.14≤Z≤4.67；其中，Z＝(n1/n2)*(p1/p2)。该二次电池能够保持高能量密度的同时，兼具良好的快充性能和长循环寿命。

技术研发人员：陈福洲
受保护的技术使用者：欣旺达动力科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/24