本申請(qǐng)涉及二次電池，尤其涉及一種二次電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、這里的陳述僅提供與本申請(qǐng)有關(guān)的背景信息，而不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、近年來，隨著二次電池的應(yīng)用范圍越來越廣泛，二次電池廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車和電動(dòng)汽車等多個(gè)領(lǐng)域。

3、由于二次電池取得了極大的發(fā)展，對(duì)二次電池的循環(huán)性能和能量密度也提出了更高的要求。因此，尋求一種同時(shí)具有較好的循環(huán)性能和較高的能量密度的二次電池，是本領(lǐng)域技術(shù)人員重點(diǎn)關(guān)注的方向之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)是鑒于上述課題而進(jìn)行的，其目的之一在于，提供一種二次電池，其具有較低的膨脹力、較好的循環(huán)性能和較高的能量密度。

2、為了達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)的第一方面提供了一種二次電池，包括負(fù)極極片和正極極片；

3、所述負(fù)極極片包括負(fù)極膜層，所述負(fù)極膜層中含有負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料包括石墨化度>93%的人造石墨；

4、所述正極極片包括正極膜層，所述正極膜層中包括形貌為單晶顆粒的正極活性材料；以所述正極活性材料的化學(xué)式中鎳元素、鈷元素和錳元素的總摩爾數(shù)為1計(jì)，所述正極活性材料的化學(xué)式中鎳元素的摩爾數(shù)為a，a為0.6~1；

5、所述負(fù)極膜層的面密度為σ1，所述正極膜層的面密度為σ2，且σ1/σ2為0.35~0.75。

6、上述的二次電池中正極膜層中采用單晶顆粒的高鎳正極活性材料，其具有較高的充放電克容量，能夠有效提升電池的能量密度；并且，高鎳正極活性材料在高soc（state?ofcharge）段會(huì)發(fā)生晶格收縮，能夠抵消部分由于負(fù)極活性材料產(chǎn)生的膨脹力，提高電池的循環(huán)性能；負(fù)極采用石墨化度>93%的人造石墨，其具有非常高的充放電克容量，與高鎳正極活性材料配合，可大大提高電池的能量密度。通過上述單晶顆粒的高鎳正極活性材料與高石墨化度的人造石墨在適當(dāng)?shù)恼?fù)極膜層面密度比例下相互配合，該二次電池具有較低的膨脹力、較好的循環(huán)性能和較高的能量密度。

7、在任意的實(shí)施方式中，0.85≤a≤0.95。如此，該單晶顆粒的正極活性材料具有更高的充放電克容量，能夠進(jìn)一步提高電池的能量密度，并進(jìn)一步提高電池的循環(huán)性能。

8、在任意的實(shí)施方式中，0.9≤a≤0.95。如此，能夠更進(jìn)一步地提高電池的能量密度和循環(huán)性能。

9、在任意的實(shí)施方式中，基于所述正極活性材料的總質(zhì)量，所述單晶顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥80%；可選地，所述單晶顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%。如此，可使正極極片具有較高的充放電克容量，使電池具有較高的能量密度。

10、在任意的實(shí)施方式中，所述單晶顆粒的所述正極活性材料的體積平均粒徑dv50為1μm~5μm。如此，能夠有效地提高電池的循環(huán)壽命。

11、在任意的實(shí)施方式中，所述正極膜層中還含有形貌為多晶顆粒的所述正極活性材料，多晶顆粒的所述正極活性材料的體積平均粒徑dv50為5μm~15μm。如此，通過單晶顆粒的正極活性材料與多晶顆粒的正極活性材料相配合，可以提升正極膜層的壓實(shí)密度，從而進(jìn)一步提高電池的能量密度。

12、在任意的實(shí)施方式中，基于所述正極活性材料的總質(zhì)量，多晶顆粒的所述正極活性材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤80%。如此，可使二次電池同時(shí)具有較高的能量密度和較好的循環(huán)性能。

13、在任意的實(shí)施方式中，所述正極膜層的面密度σ2>13mg/cm2。如此，正極膜層較高的面密度，可使正極極片具有較大的壓實(shí)密度，可提高電池的能量密度。

14、在任意的實(shí)施方式中，所述負(fù)極活性材料還包括硅基材料；基于所述負(fù)極活性材料的總質(zhì)量，所述硅基材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~15%。如此，可以在提高電池能量密度的同時(shí)，避免負(fù)極膨脹過大而影響循環(huán)性能。使電池兼具較好的循環(huán)性能和更高的能量密度。

15、在任意的實(shí)施方式中，所述硅基材料包括硅氧材料，所述硅氧材料的通式為sioy，其中0.5<y<1.5。如此，硅氧材料的體積膨脹較小，有利于提高電池的循環(huán)性能。

16、在任意的實(shí)施方式中，所述硅基材料包括預(yù)鋰化硅氧顆粒，所述預(yù)鋰化硅氧顆粒中包括單晶硅，所述單晶硅的直徑為0.5nm~50nm；基于所述預(yù)鋰化硅氧顆粒的體積，所述預(yù)鋰化硅氧顆粒中所述單晶硅的體積占比為20%~40%。如此，能夠提高負(fù)極的首次庫倫效率，減少電池充放電前期的鋰損失，提高電池容量。

17、在任意的實(shí)施方式中，所述二次電池還包括電解液，所述電解液的質(zhì)量與所述二次電池的容量的比值為1.5g/ah~1.9g/ah。如此，二次電池采用較低的電解液量，可以進(jìn)一步提高二次電池的能量密度。

18、在任意的實(shí)施方式中，所述二次電池為疊片電池。如此，二次電池更不容易出現(xiàn)極片斷裂的情況，相比于卷繞結(jié)構(gòu)的二次電池能夠在更大的膨脹力條件下正常工作，電池的循環(huán)性能更好。

19、本申請(qǐng)的第二方面提供了一種用電裝置，所述用電裝置包括本申請(qǐng)第一方面的二次電池。

20、本申請(qǐng)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)在下面的附圖和描述中提出。本申請(qǐng)的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將從說明書、附圖以及權(quán)利要求書變得明顯。

技術(shù)特征：

1.一種二次電池，其特征在于，包括負(fù)極極片和正極極片；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，0.9≤a≤0.95。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，基于所述正極活性材料的總質(zhì)量，所述單晶顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥80%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，基于所述正極活性材料的總質(zhì)量，所述單晶顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述單晶顆粒的體積平均粒徑dv50為1μm~5μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述正極活性材料還包括形貌為多晶顆粒的正極活性材料，所述多晶顆粒的體積平均粒徑dv50為5μm~15μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二次電池，其特征在于，基于所述正極活性材料的總質(zhì)量，所述多晶顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤80%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述正極膜層的面密度σ2>13mg/cm2。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述負(fù)極活性材料還包括硅基材料；基于所述負(fù)極活性材料的總質(zhì)量，所述硅基材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~15%。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二次電池，其特征在于，所述硅基材料包括硅氧材料，所述硅氧材料的通式為sioy，其中0.5<y<1.5。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二次電池，其特征在于，所述硅基材料包括預(yù)鋰化硅氧顆粒，所述預(yù)鋰化硅氧顆粒中包括單晶硅。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的二次電池，其特征在于，所述二次電池滿足以下（1）~（2）中的至少一項(xiàng)：

13.根據(jù)權(quán)利要求1~12中任一項(xiàng)所述的二次電池，其特征在于，所述二次電池還包括電解液，所述電解液的質(zhì)量與所述二次電池的容量的比值為1.5g/ah~1.9g/ah。

14.根據(jù)權(quán)利要求1~12中任一項(xiàng)所述的二次電池，其特征在于，所述二次電池為疊片電池。

15.一種用電裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1~14中任一項(xiàng)所述的二次電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N二次電池和用電裝置，二次電池包括負(fù)極極片和正極極片；負(fù)極極片包括負(fù)極膜層，負(fù)極膜層包括石墨化度>93%的人造石墨；正極極片包括正極膜層，正極膜層中包括形貌為單晶顆粒的正極活性材料；以正極活性材料的化學(xué)式中鎳元素、鈷元素和錳元素的總摩爾數(shù)為1計(jì)，正極活性材料的化學(xué)式中鎳元素的摩爾數(shù)為a，a為0.6~1；負(fù)極膜層的面密度為σ1，正極膜層的面密度為σ2，且σ1/σ2為0.35~0.75。該二次電池具有較低的膨脹力、較好的循環(huán)性能和較高的能量密度。

技術(shù)研發(fā)人員：吳凱,張?chǎng)?靳超,葉永煌,鄭仕兵,吳子睿,嚴(yán)觀福生,代志鵬,鐘銘
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/6/26