锂离子二次电池、用于制备其的组件、制备方法、补锂负极片和用电装置与流程

专利2026-09-24  1


本技术涉及锂离子二次电池,进一步涉及一种锂离子二次电池、用于制备其的组件、制备方法、补锂负极片和用电装置。


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、随着二次电池的技术发展,以锂离子电池为代表的二次电池被广泛应用于电动工具、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,还被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统。对锂离子二次电池的循环寿命和续航能力需求也越来越高。


技术实现思路

1、根据本技术的各种实施方式和各种实施例,本技术提供了一种锂离子二次电池、用于制备其的组件、制备方法、补锂负极片和用电装置。涉及的锂离子二次电池具有显著改善的循环寿命。

2、在本技术的第一方面的一些实施方式中,提供了一种用于制备锂离子二次电池的组件,其包括补锂负极片;所述补锂负极片包括负极集流体以及在所述负极集流体的至少一侧依次设置的第二负极活性初始层、第二补锂层、第一负极活性初始层和第一补锂层;

3、所述第一负极活性初始层包括第一负极活性材料,所述第一负极活性材料包括非团聚一次颗粒,所述非团聚一次颗粒在所述第一负极活性材料中的数量占比或质量占比为80%~100%;

4、所述非团聚一次颗粒包括包覆型碳基材料,所述包覆型碳基材料包括碳基本体以及位于所述碳基本体表面至少一部分的碳包覆层,所述碳基本体包括石墨,所述碳包覆层包括无定形碳、软碳和硬碳中的一种或多种。

5、通过在补锂负极片的负极活性层中设置位于上层的第一负极活性初始层和位于下层的第二负极活性初始层(以远离负极集流体表面的方向为上方,以朝向负极集流体表面的方向为下方),进一步地,不仅在第一负极活性初始层远离负极集流体的表面上设置补锂层(记为第一补锂层),还在第一负极活性初始层和第二负极活性初始层之间设置补锂层(记为第二补锂层),对该用于制备锂离子二次电池的组件进行浸润、化成处理后,第一补锂层和第二补锂层释放出活性锂,释放出的活性锂迁移并嵌入到负极活性材料,由此实现嵌锂化处理,使第一负极活性初始层和第二负极活性初始层分别被预嵌锂,形成相应的第一负极活性层和第二负极活性层,同时获得负极被高效补锂的锂离子二次电池;该组件设计对负极极片的整体补锂效果好,使得制备得到的负极极片在厚度方向上的补锂效果更均匀,位于下层的第二负极活性初始层也能够被充分补锂;再一方面,负极极片在厚度方向上被更均匀、更充分地预嵌锂,整体上形成更稳定、更均匀的固体电解质界面(sei)膜;再一方面,第二补锂层在嵌锂过程中产生的气体在排出过程中可形成通路促进第一补锂层被更充分、更均匀地浸润,从而使位于上层的第一负极活性层被更好地预嵌锂,改善第一负极活性层中sei膜的分布均匀性;再一方面,通过在位于上层的第一负极活性材料中设置高含量的非团聚一次颗粒,有利于减少因颗粒团聚导致的可嵌入面被包埋,有利于提供更多的嵌锂位点,进一步地,通过在非团聚一次颗粒中设置包覆型碳基材料,可利用碳包覆层优化锂离子传输通道,促进锂离子更快、更多地嵌入;通过前述多重作用,有利于在负极存储更多的锂,提高补锂效率,从而在充放电循环过程中更持久地补充活性锂,还有利于增强位于上、下层负极活性材料与电解液接触时的结构稳定性,促进位于上、下层负极活性材料能够更持久地供应容量,从而可赋予锂离子二次电池显著延长的循环寿命。

6、本技术上下文中任一部分描述的效果提升不希望受限于任何理论限制。

7、在一些实施方式中,负极极片在整个厚度方向上被更充分、更均匀地浸润,进而被更均匀、更充分地预嵌锂,整体上形成更稳定、更均匀的固体电解质界面(sei)膜,有利于整体上改善负极极片中负极活性材料表面的电荷转移性能;此外,在进行浸润、化成而实现嵌锂化处理后,第二补锂层被消耗,可以在第一负极活性层和第二负极活性层之间形成孔隙通道,有利于电解液填充,可促进电解液对位于下层的第二负极活性层的浸润,有利于形成稳定性更好的sei膜,可降低负极极片内极化,还可兼顾锂离子二次电池中第一负极活性层与第二负极活性层之间的电子导通性;通过前述多重作用,有利于提升电池的快充性能。

8、在一些实施方式中,所述第二补锂层和所述第一补锂层各自独立地包括单质锂。

9、通过选择包括单质锂的补锂层(非限制性示例如锂膜)作为第一补锂层和第二补锂层,制备工艺更可控,补锂效率高。

10、在一些实施方式中,以沿所述补锂负极片的厚度方向的投影计,以在所述负极集流体的单侧计,所述第二补锂层相对于所述第二负极活性初始层的覆盖面积百分比记为fm0,所述第一补锂层相对于所述第一负极活性初始层的覆盖面积百分比记为fu0;所述第二补锂层的单侧厚度记为d02;所述第一补锂层的单侧厚度记为d01;将所述第二补锂层和所述第一补锂层相对于所述第一负极活性初始层的面密度分别记为ρ02和ρ01,其中ρ02和ρ01分别以在所述负极集流体的双侧总量计;

11、所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

12、所述第二补锂层的单侧厚度d02小于所述第一补锂层的单侧厚度d01;

13、所述第二补锂层满足0<fm0≤fu0;

14、所述第二补锂层的单侧厚度d02为0.5μm~4μm;

15、所述第二补锂层满足0<fm0≤70%;

16、所述第二补锂层满足0<ρ02≤ρ01;

17、ρ02为0.5mg/1540.25mm2~6mg/1540.25mm2。

18、对用于制备锂离子二次电池的组件进行浸润、化成而实现嵌锂化处理后,第二补锂层释放的活性锂随着电解液的传输被嵌入到负极极片的负极活性层,可以对第二负极活性初始层实现较好的补锂效果;同时,第二补锂层释放的活性锂可能在嵌入负极活性材料之前就失活,由此,可能在第二补锂层位置形成包括非活性锂的补锂残留层(记为第二补锂残留层)。在此基础上,通过控制第二补锂层满足前述特征中的一种或多种,有利于降低或避免第二补锂残留层对第一负极活性层和第二负极活性层之间的离子传输阻碍;同时还可利用嵌锂过程中第二补锂层所产生气体被排出时形成的通路,使位于上层的第一负极活性层以及位于下层的第二负极活性层均能够被较好地浸润、较好地预嵌锂,提升嵌锂均匀性,并形成较好的sei膜,进而可较好地发挥第一负极活性层及第二负极活性层中的预嵌锂在补充容量方面的作用;可兼顾第一负极活性层和第二负极活性层之间的离子传输以及电解液在第一、第二负极活性层中的浸润效果,有利于更好地改善电池的循环寿命。

19、在一些实施方式中,通过控制第二补锂层的单侧厚度(d02)、第二补锂层相对第二负极活性初始层的覆盖面积百分比(fm0,以在负极集流体的单侧计)和第二补锂层相对于第一负极活性初始层的面密度(ρ02,以在负极集流体的双侧总量计)中的一种或多种参数在前述的范围内,嵌锂过程中产生的气体有利于被更均匀地、更充分地排出,形成更好的、更均匀分布的气体通路,有利于提升第一负极活性层的嵌锂均匀性,改善第一负极活性层中负极界面的均一性,还有利于促进第二负极活性层被更好地浸润和形成sei膜,进而可更好地改善电池的循环寿命。

20、在一些实施方式中,通过降低或避免第二补锂残留层对第一负极活性层和第二负极活性层之间的离子传输阻碍,有利于使电池实现更好地动力学,有利于提供更好的快充性能。

21、在一些实施方式中,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

22、所述第二补锂层的单侧厚度d02为1μm~4μm;

23、所述第二补锂层满足10%≤fm0≤fu0;

24、所述第二补锂层满足10%≤fm0≤70%;

25、ρ02为1mg/1540.25mm2~6mg/1540.25mm2。

26、通过控制第二补锂层的单侧厚度(d02)、第二补锂层相对第二负极活性初始层的覆盖面积百分比(fm0,以在负极集流体的单侧计)和第二补锂层相对于第一负极活性初始层的面密度(ρ02,以在负极集流体的双侧总量计)中的一种或多种参数在前述的范围内,有利于兼顾第一负极活性层和第二负极活性层之间的离子传输、电解液在第一、第二负极活性层中的浸润效果以及第二负极活性层供应的补锂量,有利于更好地改善电池的循环寿命。

27、在一些实施方式中,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

28、所述第一补锂层的单侧厚度d01小于或等于8μm;

29、所述第一补锂层满足0<fu0≤70%;

30、ρ01为0.5mg/1540.25mm2~6mg/1540.25mm2;

31、cli为1mg/1540.25mm2~12mg/1540.25mm2;其中,cli为所述第二补锂层和所述第一补锂层相对于所述第一负极活性初始层的总面密度,cli以在所述负极集流体的双侧总量计。

32、通过控制第一补锂层的单侧厚度(d01)和第一补锂层相对于第一负极活性初始层的面密度(ρ01,以在负极集流体的双侧总量计)中的一种或两种参数在前述的范围内,在利用第一补锂层提供预嵌锂的同时,还可实现第一补锂层提供的活性锂被充分嵌入负极,并可兼顾嵌锂路径长度,有利于更好地控制产气量,使第一补锂层提供的活性锂被更均匀地嵌入负极,有利于形成稳定性更好的sei膜,有利于减少或避免因嵌锂不均匀导致的负极活性材料表面析锂,降低或避免因表面析锂而恶化电池循环寿命。

33、通过控制第一补锂层相对于第一负极活性初始层的覆盖面积百分比(fu0,以在负极集流体的单侧计)、第一补锂层相对于第一负极活性初始层的面密度(ρ01,以在负极集流体的双侧总量计)中的一种或两种参数在前述的范围内,在利用第一补锂层提供预嵌锂的同时,还有利于电解液对第一负极活性层进行更好地浸润,并有利于为嵌锂过程中产生的气体提供更充分的排气通道,而排气通道可进一步改善电解液对第一负极活性层的浸润,进而有利于实现更好、更充分的负极补锂,有利于更好地改善电池循环寿命。

34、在一些实施方式中,通过为嵌锂过程中产生的气体提供更充分的排气通道,更好地促进电解液浸润负极,有利于使电池实现更好地动力学,有利于提供更好的快充性能。

35、在引入第二补锂层的基础上,进一步控制第二补锂层和第一补锂层相对于第一负极活性初始层的总面密度(cli)在前述的范围内,可以更好地改善电池的循环寿命。

36、在一些实施方式中,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

37、所述第一补锂层的单侧厚度d01为2μm~5μm;

38、所述第一补锂层满足30%≤fu0≤70%;

39、ρ01为2mg/1540.25mm2~6mg/1540.25mm2;

40、cli为3mg/1540.25mm2~12mg/1540.25mm2。

41、通过控制第一补锂层的单侧厚度(d01)、第一补锂层相对于第一负极活性初始层的面密度(ρ01,以在负极集流体的双侧总量计)中的一种或两种参数在前述的范围内,可以更好地降低或避免因表面析锂而恶化电池循环寿命;此外,还更有利于使第一补锂层的加工工艺更易实现。

42、通过控制第一补锂层相对于第一负极活性初始层的覆盖面积百分比(fu0,以在负极集流体的单侧计)、第一补锂层相对于第一负极活性初始层的面密度(ρ01,以在负极集流体的双侧总量计)中的一种或两种参数在前述的范围内,在利用第一补锂层提供预嵌锂的同时,可以更好地控制产气量,更好地改善电解液对第一负极活性层的浸润,从而实现更好、更充分地负极补锂,并可兼顾第一补锂层供应的补锂量,有利于更好地改善电池循环寿命。

43、在一些实施方式中,所述第二补锂层和所述第一补锂层各自独立地包括多个补锂微区;

44、所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

45、以沿所述补锂负极片的厚度方向的投影计,至少一部分所述补锂微区的一维尺寸为20μm~2000μm,可选为20μm~1000μm;

46、以沿所述补锂负极片的厚度方向的投影计,至少一部分所述补锂微区之间的间距为20μm~2000μm,可选为20μm~1000μm;

47、所述第一补锂层中的补锂微区为条纹状分布或为网格状分布;

48、所述第二补锂层中的补锂微区为条纹状分布或为网格状分布。

49、在一些实施方式中,所述第一补锂层中的补锂微区为条纹状分布;所述第一补锂层中补锂微区的条纹间距为20μm~2000μm,条纹宽度为20μm~2000μm;

50、所述第二补锂层中补锂微区为网格状分布;所述第一补锂层中补锂微区的条纹间距为20μm~2000μm,条纹宽度为20μm~2000μm。

51、在一些实施方式中,所述第一补锂层中的补锂微区为条纹状分布;所述第一补锂层中补锂微区的条纹间距为20μm~500μm;条纹宽度为20μm~500μm;

52、所述第二补锂层中补锂微区为网格状分布;所述第一补锂层中补锂微区的条纹间距为20μm~500μm,条纹宽度为20μm~500μm。

53、通过控制补锂负极片中的补锂微区符合前述尺寸和前述形状中的一项或多项,有利于为电解液浸润极片提供更充分的接触面积,有利于将嵌锂过程中的产气量控制在更合适的范围内从而产生更均匀、更充分的排气通道,有利于优化第一负极活性层和第二负极活性层之间的离子传输,还有利于提高补锂层对相邻负极活性层的粘附强度,还可兼顾补锂量,通过前述多重作用,有利于更好地改善电池循环寿命。

54、在一些实施方式中,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

55、所述第二负极活性初始层的压实密度高于所述第一负极活性初始层的压实密度;

56、所述第二负极活性初始层的粉体压实密度高于所述第一负极活性初始层的粉体压实密度。

57、通过调控第二负极活性初始层具有高于第一负极活性初始层的压实密度,可以使锂离子二次电池中的第二负极活性层具有更高的压实密度,有利于提升锂离子二次电池的能量密度。另一方面,第一负极活性初始层具有更低的压实密度,有利于实现电解液浸润后使活性锂快速嵌入负极活性材料,有利于减少或避免在负极活性材料表面产生析锂。由此,有利于兼顾高补锂效率和高能量密度,有利于兼顾改善循环寿命和提高能量密度。

58、通过控制第二负极活性初始层的粉体压实密度高于第一负极活性初始层的粉体压实密度,有利于在极片冷压过程中赋予第二负极活性初始层更高的压实密度,使锂离子二次电池中的第二负极活性层具有更高的压实密度。

59、在一些实施方式中,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

60、所述第二负极活性初始层的压实密度为1.3g/cm3~1.8g/cm3;

61、所述补锂负极片的整体压实密度为1.3g/cm3~1.7g/cm3。

62、通过将第二负极活性初始层的粉体压实密度控制在前述的范围内,有利于将第二负极活性层的压实密度控制在更合适的范围内,有利于使锂离子二次电池实现较高的能量密度。

63、通过将补锂负极片的整体压实密度控制在前述的范围内,有利于将锂离子二次电池中负极极片的整体压实密度控制在更合适的范围内,有利于兼顾电池能量密度与较高的负极补锂效率。

64、示例性地,通过调节补锂负极片的整体压实密度在前述范围内,有利于平衡电池动力学与能量密度。

65、示例性地,通过调节补锂负极片的整体压实密度在前述范围内,有利于兼顾提高能量密度和提升补锂效率。

66、在一些实施方式中,所述第一负极活性初始层包括第一负极活性材料,所述第二负极活性初始层包括第二负极活性材料;以dv50表示多颗粒混合物的累计体积分布百分数达到50%时对应的粒径;

67、所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

68、所述第一负极活性材料的dv50低于所述第二负极活性材料的dv50;

69、所述第一负极活性材料的dv50为7μm ~14μm;

70、所述第二负极活性材料的dv50为8μm ~14μm;

71、所述第一负极活性初始层的孔隙率高于所述第二负极活性初始层的孔隙率;

72、所述第一负极活性初始层的孔隙率为20%~45%;

73、所述第二负极活性初始层的孔隙率为15%~45%。

74、在一些实施方式中,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

75、所述第一负极活性材料的dv50为8μm ~13μm;

76、所述第二负极活性材料的dv50为9μm ~13μm。

77、通过在第一负极活性初始层设置粒径更小的负极活性材料,使得第二负极活性层包括粒径更小的负极活性材料,有利于减少第一负极活性层的固相扩散路径,有利于优化电池动力学。

78、通过将第一负极活性材料的dv50设置在前述的范围内,有利于减少第一负极活性层的固相扩散路径,进而优化电池动力学。

79、通过第一负极活性材料和第二负极活性材料的粒径搭配,可以实现第一负极活性层和第二负极活性层中上层压实密度低,下层压实密度低,且具有合适压实密度差,有利于兼顾补锂负极片的补锂效率和电池能量密度。

80、通过控制第一负极活性初始层的孔隙率高于第二负极活性初始层的孔隙率,上层的高孔隙率可以为锂离子嵌入提供更多的通道,有利于锂离子快速嵌入负极活性材料,进而有利于减少或避免负极活性材料表面产生析锂。

81、通过将第一负极活性初始层的孔隙率控制在前述的范围内,有利于锂离子快速嵌入负极活性材料,进而有利于减少或避免负极活性材料表面产生析锂。

82、在控制第一负极活性初始层(上层)具有低于第二负极活性初始层(下层)的压实密度的基础上,进一步在第一负极活性材料中引入非团聚一次颗粒,有利于暴露更多嵌锂位点,有利于进一步提高补锂效率。

83、在一些实施方式中,所述第二负极活性层包括第二负极活性材料,所述第二负极活性材料包括二次颗粒;所述二次颗粒在所述第二负极活性材料中的数量占比或质量占比可以为80%~100%。

84、通过在第二负极活性材料中设置二次颗粒,有利于控制制造成本。

85、在一些实施方式中,所述非团聚一次颗粒中的包覆型碳基材料在所述第一负极活性材料中的数量占比或质量占比为80%~100%。

86、在一些实施方式中,所述非团聚一次颗粒中的包覆型碳基材料包括非团聚型包覆石墨;所述非团聚型包覆石墨在所述第一负极活性材料中的数量占比或质量占比为80%~100%。

87、在一些实施方式中,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

88、所述第一负极活性初始层的厚度为50μm~120μm,以在所述补锂负极片中的两侧总厚度计;

89、所述第一负极活性初始层的单侧厚度为25μm~60μm;

90、以在所述负极集流体的单侧计,所述第一负极活性初始层的厚度相对于所述第一负极活性初始层和所述第二负极活性初始层的厚度之和的占比记为fh0,满足20%≤fh0≤70%。

91、在一些实施方式中,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

92、所述第一负极活性初始层的厚度为50μm~100μm,以在所述补锂负极片中的两侧总厚度计;

93、所述第一负极活性初始层的单侧厚度为25μm~50μm;

94、30%≤fh0≤50%。

95、通过将第一负极活性初始层的单侧厚度、第一负极活性初始层的两侧总厚度(h01)以及第一负极活性初始层的厚度相对于第一负极活性初始层和第二负极活性初始层的厚度之和的占比(fh0)中的一者或两者控制在前述的范围内,有利于更好地平衡第一负极活性初始层提供的较高补锂效率以及负极极片的整体能量密度。此外,通过控制fh0在前述的范围内还更有利于加工。进一步地,通过调控第二负极活性初始层的压实密度和/或第二负极活性初始层的粉体压实密度,可以更好地平衡提高补锂效率、延长循环寿命及提高能量密度的综合需求。

96、在一些实施方式中,所述用于制备锂离子二次电池的组件还包括正极极片,所述正极极片包括正极活性材料,所述正极活性材料包括三元正极材料、三元正极材料的改性物、磷酸铁锂、磷酸铁锂的改性物、磷酸锰铁锂以及磷酸锰铁锂的改性物中的一种或多种;所述的改性物包括掺杂元素和包覆元素中的一种或多种。

97、在一些实施方式中,所述正极活性材料包括碳包覆磷酸铁锂,所述碳包覆磷酸铁锂包括磷酸铁锂本体以及位于所述磷酸铁锂本体表面至少一部分的碳包覆层,所述碳包覆层包括软碳、硬碳和无定形碳中的一种或多种。

98、当正极活性材料包括碳包覆磷酸铁锂时,充放电循环下的材料稳定性好,有利于提供更多的充放电循环次数,有利于更好地延长电池循环寿命。

99、在一些实施方式中,所述用于制备锂离子二次电池的组件还包括正极极片;

100、所述用于制备锂离子二次电池的组件满足如下公式:

101、1.03≤cn_a/(α·(ml1/al1+ ml2/al2)×cli/g+cp_a)≤1.2;

102、其中,cn_a为负极预设面容量,cp_a为正极预设面容量,ml1为所述第一补锂层在所述负极集流体双侧的总质量,al1为所述第一补锂层在所述第一负极活性初始层上的铺展面积,ml2为所述第二补锂层在所述负极集流体双侧的总质量,al2为所述第一补锂层在所述第二负极活性初始层上的铺展面积,cli/g为锂的理论克容量,α为补锂系数,0.6≤α≤1。

103、在一些实施方式中,所述用于制备锂离子二次电池的组件满足如下特征中的一项或多项:

104、1.1≤cn_a/(α·(ml1/al1+ ml2/al2)×cli/g+cp_a)≤1.2;

105、0.6≤α≤0.9。

106、不局限于任何理论,通过控制第一补锂层和第二补锂层的总厚度(dli)满足前述的公式,可以在通过补锂延长电池循环寿命的同时,还控制补锂残留层具有更合适的总厚度,有利于更好地兼顾电解液对第一负极活性层和第二负极活性层的浸润性以及第一负极活性层两侧表面的离子传输性能,且正负极之间的容量匹配性更好,更有利于改善补锂效率和电池循环寿命。

107、在一些实施方式中,通过控制补锂层具有更合适的总厚度,有利于更好地控制因水分与锂反应导致的产热,从而有利于提高生产安全性。

108、在一些实施方式中,所述正极活性材料包括碳包覆磷酸铁锂,所述碳包覆磷酸铁锂包括磷酸铁锂本体以及位于所述磷酸铁锂本体表面至少一部分的碳包覆层;所述第二补锂层和所述第一补锂层相对于所述第一负极活性初始层的总面密度记为cli,将所述正极极片中正极活性材料的面密度记为a,将所述补锂负极片中负极活性材料的面密度记为b;cli、a和b分别以在负极集流体的双侧总量计;所述第一补锂层和所述第二补锂层均为锂膜;

109、所述补锂负极片满足如下公式:(18×cli+a)/b≤2.3;

110、可选地,所述碳包覆层包括软碳、硬碳和无定形碳中的一种或多种。

111、在一些实施方式中,所述的用于制备锂离子二次电池的组件满足如下特征中的一项或两项:

112、1.9≤(18×cli+a)/b≤2.3;

113、cli为1mg/1540.25mm2~12mg/1540.25mm2。

114、在正极活性材料包括碳包覆磷酸铁锂的基础上,通过控制第二补锂层和第一补锂层相对于第一负极活性初始层的总面密度(cli)与正、负极片中活性材料的面密度之间满足前述的公式,有利于控制补锂残留层具有更合适的总厚度,有利于更好地兼顾电解液对第一负极活性层和第二负极活性层的浸润性以及第一负极活性层两侧表面的离子传输性能,且正负极之间的容量匹配性更好,更有利于改善补锂效率和电池循环寿命。在一些实施方式中,还有利于更好地控制因水分与锂反应导致的产热,从而有利于提高生产安全性。

115、在本技术的第二方面,提供一种补锂负极片,所述补锂负极片包括负极集流体以及在所述负极集流体的至少一侧依次设置的第二负极活性初始层、第二补锂层、第一负极活性初始层和第一补锂层;

116、所述第一负极活性初始层包括第一负极活性材料,所述第一负极活性材料包括非团聚一次颗粒,所述非团聚一次颗粒在所述第一负极活性材料中的数量占比或质量占比为80%~100%;

117、所述非团聚一次颗粒包括包覆型碳基材料,所述包覆型碳基材料包括碳基本体以及位于所述碳基本体表面至少一部分的碳包覆层,所述碳基本体包括石墨,所述碳包覆层包括无定形碳、软碳和硬碳中的一种或多种。

118、在一些实施方式中,所述补锂负极片为本技术第一方面中所定义的补锂负极片,此时,补锂负极片与本技术第一方面所描述的用于制备锂离子二次电池的组件中的补锂负极片具有相同特征。

119、通过在补锂负极片的负极活性层中设置位于上层的第一负极活性初始层和位于下层的第二负极活性初始层(以远离负极集流体表面的方向为上方,以朝向负极集流体表面的方向为下方),进一步地,不仅在第一负极活性初始层远离负极集流体的表面上设置第一补锂层,还在第一负极活性初始层和第二负极活性初始层之间设置第二补锂层,在进行浸润、化成而实现嵌锂化处理后,第一负极活性初始层和第二负极活性初始层分别被预嵌锂,形成相应的第一负极活性层和第二负极活性层;该补锂负极片的整体补锂效果好,使得制备得到的负极极片在厚度方向上的补锂效果更均匀,位于下层的第二负极活性初始层也能够被充分补锂;再一方面,负极极片在厚度方向上被更均匀、更充分地预嵌锂,整体上形成更稳定、更均匀的固体电解质界面(sei)膜;再一方面,第二补锂层在嵌锂过程中产生的气体在排出过程中可形成通路促进第一补锂层被更充分、更均匀地浸润,从而使位于上层的第一负极活性层被更好地预嵌锂,改善第一负极活性层中sei膜的分布均匀性;再一方面,通过在位于上层的第一负极活性材料中设置高含量的非团聚一次颗粒,有利于减少因颗粒团聚导致的可嵌入面被包埋,有利于提供更多的嵌锂位点,进一步地,通过在非团聚一次颗粒中设置包覆型碳基材料,可利用碳包覆层优化锂离子传输通道,促进锂离子更快、更多地嵌入;通过前述多重作用,有利于在负极存储更多的锂,提高补锂效率,从而在充放电循环过程中更持久地补充活性锂,还有利于增强位于上、下层负极活性材料与电解液接触时的结构稳定性,促进位于上、下层负极活性材料能够更持久地供应容量,从而可赋予锂离子二次电池显著延长的循环寿命。

120、在本技术的第三方面,提供一种锂离子二次电池的制备方法,其包括如下步骤:

121、将正极极片、隔离膜和补锂负极片组装成电极组件,使所述正极极片和所述补锂负极片之间设置有所述隔离膜;其中,所述补锂负极片包括负极集流体以及在所述负极集流体的至少一侧依次设置的第二负极活性初始层、第二补锂层、第一负极活性初始层和第一补锂层;所述第一负极活性初始层包括第一负极活性材料,所述第一负极活性材料包括非团聚一次颗粒,所述非团聚一次颗粒在所述第一负极活性材料中的数量占比或质量占比为80%~100%;所述非团聚一次颗粒包括包覆型碳基材料,所述包覆型碳基材料包括碳基本体以及位于所述碳基本体表面至少一部分的碳包覆层,所述碳基本体包括石墨,所述碳包覆层包括无定形碳、软碳和硬碳中的一种或多种;

122、将所述电极组件置于壳体的容纳腔内,注入电解液而获得用于制备锂离子二次电池的组件,使所述电解液浸润所述正极极片和所述补锂负极片,化成,制备获得锂离子二次电池;其中,所述补锂负极片形成负极极片,所述第二负极活性初始层形成第二负极活性层,所述第一负极活性初始层形成第一负极活性层。

123、通过将包括前述补锂负极片的电极组件与电解液接触,浸润,化成,可制备获得包括经过负极补锂处理的负极极片。该补锂负极片设置有位于上层的第一负极活性初始层以及位于下层的第二负极活性初始层(以远离负极集流体表面的方向为上方,以朝向负极集流体表面的方向为下方),进一步地,利用位于第一负极活性初始层上方的第一补锂层以及位于第一负极活性初始层和第二负极活性初始层之间的第二补锂层,经浸润、化成后,第一负极活性初始层与第二负极活性初始层分别被预嵌锂,用于制备锂离子二次电池的组件中的补锂负极片形成锂离子电池中的负极极片,补锂负极片中的第一负极活性初始层和第二负极活性初始层分别转化为第一负极活性层和第二负极活性层,第一负极活性层和第二负极活性层各自独立地包括经负极补锂而预嵌的锂。该方法对负极极片的整体补锂效果好,使得制备得到的负极极片在厚度方向上的补锂效果更均匀,位于下层的第二负极活性初始层也能够被充分补锂;再一方面,负极极片在厚度方向上被更均匀、更充分地预嵌锂,整体上形成更稳定、更均匀的固体电解质界面(sei)膜;再一方面,第二补锂层在嵌锂过程中产生的气体在排出过程中可形成通路促进第一补锂层被更充分、更均匀地浸润,从而使位于上层的第一负极活性层被更好地预嵌锂,改善第一负极活性层中sei膜的分布均匀性;再一方面,通过在位于上层的第一负极活性材料中设置高含量的非团聚一次颗粒,有利于减少因颗粒团聚导致的可嵌入面被包埋,有利于提供更多的嵌锂位点,进一步地,通过在非团聚一次颗粒中设置包覆型碳基材料,可利用碳包覆层优化锂离子传输通道,促进锂离子更快、更多地嵌入;通过前述多重作用,有利于在负极存储更多的锂,提高补锂效率,从而在充放电循环过程中更持久地补充活性锂,还有利于增强位于上、下层负极活性材料与电解液接触时的结构稳定性,促进位于上、下层负极活性材料能够更持久地供应容量,从而可赋予锂离子二次电池显著延长的循环寿命。

124、在一些实施方式中,所述补锂负极片采用包括如下步骤的方法制备得到:

125、在负极基片的至少一侧表面上层叠设置第二负极活性干燥层、第二锂膜、第一负极活性干燥层和第一锂膜,获得待辊压多层体;

126、对所述待辊压多层体进行辊压处理,获得所述补锂负极片。

127、在一些实施方式中,进行所述辊压的压力为60t~100t。

128、在一些实施方式中,进行所述辊压的压力为60t~80t。

129、在一些实施方式中,所述锂离子二次电池的制备方法满足如下特征中的一项或两项:

130、使所述电解液浸润所述正极极片和所述补锂负极片的步骤中,浸润温度为20℃~60℃,可选为30℃~50℃;

131、使所述电解液浸润所述正极极片和所述补锂负极片的步骤中,浸润时间为10h~50h,可选为10h~30h。

132、在一些实施方式中,所述用于制备锂离子二次电池的组件为本技术第一方面中所述的用于制备锂离子二次电池的组件。

133、在本技术的第四方面,提供一种锂离子二次电池,其包括负极极片;所述负极极片包括负极集流体以及在所述负极集流体的至少一侧依次设置的第二负极活性层、第二补锂残留层、第一负极活性层和第一补锂残留层;

134、所述第一负极活性层和所述第二负极活性层各自独立地包括经负极补锂而预嵌的锂;

135、所述第一负极活性初始层包括第一负极活性材料,所述第一负极活性材料包括非团聚一次颗粒,所述非团聚一次颗粒在所述第一负极活性材料中的数量占比或质量占比为80%~100%;

136、所述非团聚一次颗粒包括包覆型碳基材料,所述包覆型碳基材料包括碳基本体以及位于所述碳基本体表面至少一部分的碳包覆层,所述碳基本体包括石墨,所述碳包覆层包括无定形碳、软碳和硬碳中的一种或多种。

137、本技术第四方面提供的锂离子二次电池中的负极极片经过补锂处理,在负极极片的负极活性层设置位于上层的第一负极活性层以及位于下层的第二负极活性层(以远离负极集流体表面的方向为上方,以朝向负极集流体表面的方向为下方),进一步地,在第一负极活性层的上方经过补锂层(可记为第一补锂层)的补锂处理,第一负极活性层和第二负极活性层之间也经过补锂层(可记为第二补锂层)的补锂处理,位于上层的第一负极活性材料中设置有可提供更多嵌锂位点的非团聚一次颗粒,非团聚一次颗粒中设置有促进锂离子更快更多嵌入的包覆型碳基材料,使得第一负极活性层和第二负极活性层各自独立地包括丰富、均匀的预嵌锂,第一负极活性层和第二负极活性层均被充分地补锂,负极极片具有较好的整体补锂效果,可在整体上形成更稳定、更均匀的固体电解质界面(sei)膜;通过前述多重作用,有利于在负极存储更多的锂,从而在充放电循环过程中更持久地补充活性锂,还有利于增强位于上、下层负极活性材料与电解液接触时的结构稳定性,促进位于上、下层负极活性材料能够更持久地供应容量,从而可赋予锂离子二次电池显著延长的循环寿命。

138、在一些实施方式中,所述第一补锂残留层和所述第二补锂残留层各自独立地包括非活性锂。

139、在进行嵌锂处理的过程中,若补锂层提供的活性锂来不及嵌入负极活性材料而失活,则可能在补锂层位置形成包括非活性锂的补锂残留层。相应地,在前述的第一补锂层位置可能形成第一补锂残留层,在前述的第二补锂层位置可能形成第二补锂残留层。可以据此分析锂离子二次电池所使用的补锂方式。

140、在一些实施方式中,以沿所述负极极片的厚度方向的投影计,以在所述负极集流体的单侧计,所述第二补锂残留层相对于所述第二负极活性层的覆盖面积百分比记为fm,所述第一补锂残留层相对于所述第一负极活性层的覆盖面积百分比记为fu;所述第二补锂残留层的单侧厚度记为d2;所述第一补锂残留层的单侧厚度记为d1;

141、所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

142、所述第二补锂残留层的单侧厚度d2小于所述第一补锂残留层的单侧厚度d1;

143、所述第二补锂残留层满足0<fm≤fu;

144、所述第二补锂残留层满足0<fm≤70%;

145、所述第二补锂残留层的单侧厚度d2小于1μm;

146、所述第一补锂残留层满足0<fu≤70%;

147、所述第一补锂残留层的单侧厚度d1小于1μm。

148、通过控制第二补锂残留层满足前述特征中的一种或多种,有利于降低或避免第二补锂残留层对第一负极活性层和第二负极活性层之间的离子传输阻碍,使充放电循环过程中第一负极活性层和第二负极活性层之间具有良好的离子传输能力,有利于更好地改善电池的循环寿命。

149、在一些实施方式中,通过控制第二补锂残留层的单侧厚度(d2)以及第二补锂残留层相对第二负极活性层的覆盖面积百分比(fm,以在负极集流体的单侧计)中的一者或两者在前述的范围内,有利于促进第二负极活性层在充放电循环过程中被更好地浸润,进而可更好地改善电池的循环寿命。

150、在一些实施方式中,通过降低或避免第二补锂残留层对第一负极活性层和第二负极活性层之间的离子传输阻碍,有利于使电池实现更好地动力学,有利于提供更好的快充性能。

151、通过控制第一补锂残留层的单侧厚度(d1)在前述的范围内,在实现负极活性层被嵌锂的同时,在充放电循环过程中,还有利于使第一负极活性层和电解液之间具有良好的离子传输能力和浸润效果,有利于更好地改善电池的循环寿命。

152、通过控制第一补锂残留层相对于第一负极活性初始层的覆盖面积百分比(fu,以在负极集流体的单侧计)在前述的范围内,在充放电循环过程中,有利于使第一负极活性层的上方表面具有良好的离子传输能力,有利于更好地改善电池循环寿命。

153、在一些实施方式中,在充放电循环过程中,通过使第一负极活性层的上方表面具有良好的离子传输能力,有利于提供更好的快充性能。

154、在一些实施方式中,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

155、所述第二补锂残留层的单侧厚度d2小于0.1μm;

156、所述第二补锂残留层满足10%≤fm≤70%;

157、所述第一补锂残留层的单侧厚度d1小于0.1μm;

158、所述第一补锂残留层满足30%≤fu≤70%。

159、通过控制第二补锂残留层的单侧厚度(d2)以及第二补锂残留层相对第二负极活性层的覆盖面积百分比(fm,以在负极集流体的单侧计)中的一种或两种参数在前述的范围内,在充放电循环过程中,有利于第一负极活性层和第二负极活性层之间具有更好的离子传输能力,有利于更好地改善电池的循环寿命。

160、通过控制第一补锂残留层的单侧厚度(d1)以及第一补锂残留层相对于第一负极活性初始层的覆盖面积百分比(fu,以在负极集流体的单侧计)中的一者或两者在前述的范围内,在充放电循环过程中,还有利于使第一负极活性层和电解液之间具有更好的离子传输能力和浸润效果,有利于更好地改善电池的循环寿命。

161、在一些实施方式中,所述第二补锂残留层和所述第一补锂残留层各自独立地包括多个补锂残留微区;

162、所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

163、以沿所述负极极片的厚度方向的投影计,至少一部分所述补锂残留微区的一维尺寸为20μm~2000μm;

164、以沿所述负极极片的厚度方向的投影计,至少一部分所述补锂残留微区之间的间距为20μm~2000μm;

165、所述第一补锂残留层中的补锂残留微区为条纹状分布或为网格状分布;

166、所述第二补锂残留层中的补锂残留微区为条纹状分布或为网格状分布。

167、在一些实施方式中,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

168、以沿所述负极极片的厚度方向的投影计,至少一部分所述补锂残留微区的一维尺寸为20μm~1000μm;

169、以沿所述负极极片的厚度方向的投影计,至少一部分所述补锂残留微区之间的间距为20μm~1000μm。

170、在一些实施方式中,所述第一补锂残留层中的补锂残留微区为条纹状分布;所述第一补锂残留层中补锂残留微区的条纹间距为20μm~2000μm,条纹宽度为20μm~2000μm;

171、所述第二补锂残留层中补锂残留微区为网格状分布;所述第二补锂残留层中补锂残留微区的网格间距为20μm~2000μm,格线宽度为20μm~2000μm。

172、在一些实施方式中,所述第一补锂残留层中的补锂残留微区为条纹状分布;所述第一补锂残留层中补锂残留微区的条纹间距为20μm~500μm,条纹宽度为20μm~500μm;

173、所述第二补锂残留层中补锂残留微区为网格状分布;所述第二补锂残留层中补锂残留微区的网格间距为20μm~500μm,格线宽度为20μm~500μm。

174、通过控制负极极片中的补锂残留微区符合前述尺寸和前述形状中的一项或多项,有利于为电解液浸润负极极片提供更充分的接触面积,有利于优化第一负极活性层和第二负极活性层之间的离子传输,还可兼顾补锂量,通过前述多重作用,有利于更好地改善电池循环寿命。

175、在一些实施方式中,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

176、所述第一负极活性层的厚度为50μm~120μm,以在所述负极极片中的总厚度计;

177、所述第一负极活性层的单侧厚度为25μm~60μm;

178、所述第一负极活性层的厚度相对于所述第一负极活性层和所述第二负极活性层的厚度之和的占比记为fh,满足10%≤fh≤70%。

179、在一些实施方式中,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

180、所述第一负极活性层的单侧厚度为25μm~50μm;

181、所述第一负极活性层的厚度为50μm~100μm,以在所述负极极片中的总厚度计;

182、30%≤fh≤50%。

183、通过将第一负极活性层的厚度(d1)以及第一负极活性层的厚度相对于第一负极活性层和第二负极活性层的厚度之和的占比(fh)中的一者或两者控制在前述的范围内,有利于更好地平衡第一负极活性层提供的高补锂量以及负极极片的整体能量密度,进而有利于更好地平衡电池循环寿命和能量密度。

184、在一些实施方式中,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

185、所述第二负极活性层的压实密度高于所述第一负极活性层的压实密度;

186、所述第二负极活性层的粉体压实密度高于所述第一负极活性层的粉体压实密度。

187、通过调控第二负极活性层具有高于第一负极活性层的压实密度,有利于提升锂离子二次电池的能量密度。另一方面,第一负极活性初始层具有更低的压实密度,有利于兼顾延长循环寿命和提高能量密度。

188、通过控制第二负极活性层的粉体压实密度高于第一负极活性层的粉体压实密度,有利于赋予锂离子二次电池中的第二负极活性层具有更高的压实密度。

189、在一些实施方式中,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

190、所述第二负极活性层的压实密度为1.04g/cm3~1.71g/cm3;

191、所述负极极片的整体压实密度为1.04g/cm3~1.62g/cm3。

192、通过将负极极片的整体压实密度控制在前述的范围内,有利于兼顾电池能量密度与较高的补锂效率。

193、示例性地,通过调节负极极片的整体压实密度在前述范围内,有利于平衡电池动力学与能量密度。

194、示例性地,通过调节负极极片的整体压实密度在前述范围内,有利于兼顾提高能量密度和延长循环寿命。

195、通过调控第二负极活性层的压实密度和/或第二负极活性层的粉体压实密度,可以更好地平衡延长循环寿命及提高能量密度的综合需求。

196、在一些实施方式中,所述第二负极活性层包括第二负极活性材料;所述锂离子二次电池还包括正极极片,所述正极极片包括正极活性材料;

197、所述锂离子二次电池满足如下特征中的一项或多项:

198、所述第一负极活性材料的dv50低于所述第二负极活性材料的dv50;其中,dv50表示多颗粒混合物的累计体积分布百分数达到50%时对应的粒径;

199、所述第一负极活性材料的dv50为7μm ~14μm;

200、所述第二负极活性材料的dv50为8μm ~14μm;

201、所述第一负极活性层的孔隙率高于所述第二负极活性层的孔隙率;

202、所述第一负极活性层的孔隙率为20%~45%;

203、所述第二负极活性层的孔隙率为15%~45%;

204、所述正极活性材料包括三元正极材料、三元正极材料的改性物、磷酸铁锂、磷酸铁锂的改性物、磷酸锰铁锂以及磷酸锰铁锂的改性物中的一种或多种;所述的改性物包括掺杂元素和包覆元素中的一种或多种。

205、在一些实施方式中,所述锂离子二次电池满足如下特征中的一项或多项:

206、所述第一负极活性材料的dv50为8μm ~13μm;

207、所述第二负极活性材料的dv50为9μm ~13μm;

208、所述非团聚一次颗粒中的包覆型碳基材料在所述第一负极活性材料中的数量占比或质量占比为80%~100%;

209、所述正极活性材料包括碳包覆磷酸铁锂,所述碳包覆磷酸铁锂包括磷酸铁锂本体以及位于所述磷酸铁锂本体表面至少一部分的碳包覆层,所述碳包覆层包括软碳、硬碳和无定形碳中的一种或多种。

210、通过在第一负极活性层设置粒径更小的负极活性材料,有利于减少第一负极活性层的固相扩散路径,有利于优化电池动力学。

211、通过将第一负极活性材的dv50设置在前述的范围内,有利于减少第一负极活性层的固相扩散路径,进而优化电池动力学。

212、通过第一负极活性材料和第二负极活性材料的粒径搭配,可以实现第一负极活性层和第二负极活性层中上层压实密度低,下层压实密度低,且具有合适压实密度差,有利于兼顾电池循环寿命、电池动力学和能量密度。

213、通过控制第一负极活性层的孔隙率高于第二负极活性层的孔隙率,上层的高孔隙率可以为锂离子传输提供更多的通道,有利于改善电池动力学。

214、通过将第一负极活性层的孔隙率控制在前述的范围内,有利于兼顾电池动力学和能量密度。

215、通过在位于上层的第一负极活性材料中引入包覆型碳基材料,在碳基本体的至少一部分表面包覆无定形碳,有利于为碳基本体提供较好的锂离子传输通道,进而有利于促进锂离子传输和提升补锂效率,进而更有利于改善电池动力学和循环寿命。

216、在一些实施方式中,所述第一负极活性材料满足如下特征中的一项或多项:

217、所述非团聚一次颗粒中的包覆型碳基材料包括非团聚型包覆石墨;所述非团聚型包覆石墨在所述第一负极活性材料中的数量占比或质量占比为80%~100%;

218、所述包覆型碳基材料在所述第一负极活性材料中的数量占比或质量占比为80%~100%。

219、通过在位于上层的第一负极活性材料中引入非团聚型包覆石墨,有利于暴露更多嵌锂位点,还可利用碳包覆层促进锂离子更快更多地嵌入,进而有利于提高补锂效率。

220、在一些实施方式中,所述锂离子二次电池还包括正极极片,所述锂离子二次电池的np比为1.03~1.2,可选为1.05~1.2,所述锂离子二次电池的np比等于负极面容量与正极面容量的比值。

221、在一些实施方式中,所述锂离子二次电池的np比为1.1~1.2。

222、通过将锂离子二次电池的np比控制在前述的范围内,有利于使负极存储更多的锂离子,便于在循环或存储后期持续释放补充容量,可更好地延长电池循环寿命。

223、在一些实施方式中,所述锂离子二次电池采用本技术第三方面中所描述的锂离子二次电池的制备方法制备得到。

224、在本技术的第五方面,提供一种用电装置,其包括本技术第四方面中所述的锂离子二次电池。

225、本技术的一个或多个实施方式或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。


技术特征:

1.一种用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,包括补锂负极片;所述补锂负极片包括负极集流体以及在所述负极集流体的至少一侧依次设置的第二负极活性初始层、第二补锂层、第一负极活性初始层和第一补锂层;

2.根据权利要求1所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述第二补锂层和所述第一补锂层各自独立地包括单质锂。

3.根据权利要求1所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,以沿所述补锂负极片的厚度方向的投影计,以在所述负极集流体的单侧计,所述第二补锂层相对于所述第二负极活性初始层的覆盖面积百分比记为fm0,所述第一补锂层相对于所述第一负极活性初始层的覆盖面积百分比记为fu0;所述第二补锂层的单侧厚度记为d02;所述第一补锂层的单侧厚度记为d01;将所述第二补锂层和所述第一补锂层相对于所述第一负极活性初始层的面密度分别记为ρ02和ρ01,其中ρ02和ρ01分别以在所述负极集流体的双侧总量计;

4.根据权利要求3所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

5.根据权利要求3所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

6.根据权利要求5所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

7.根据权利要求1所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述第二补锂层和所述第一补锂层各自独立地包括多个补锂微区;

8.根据权利要求7所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

9.根据权利要求7所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述第一补锂层中的补锂微区为条纹状分布;所述第一补锂层中补锂微区的条纹间距为20μm~2000μm,条纹宽度为20μm~2000μm;

10.根据权利要求9所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述第一补锂层中的补锂微区为条纹状分布;所述第一补锂层中补锂微区的条纹间距为20μm~500μm,条纹宽度为20μm~500μm;

11.根据权利要求1~10中任一项所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

12.根据权利要求11所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

13.根据权利要求12所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述第二负极活性初始层包括第二负极活性材料;以dv50表示多颗粒混合物的累计体积分布百分数达到50%时对应的粒径;

14.根据权利要求13所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

15.根据权利要求1~10中任一项所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述第二负极活性层包括第二负极活性材料,所述第二负极活性材料包括二次颗粒;所述二次颗粒在所述第二负极活性材料中的数量占比或质量占比可以为80%~100%。

16.根据权利要求1~10中任一项所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述非团聚一次颗粒中的包覆型碳基材料在所述第一负极活性材料中的数量占比或质量占比为80%~100%。

17.根据权利要求16所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,

18.根据权利要求1所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

19.根据权利要求18所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述补锂负极片满足如下特征中的一项或多项:

20.根据权利要求1所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述用于制备锂离子二次电池的组件还包括正极极片,所述正极极片包括正极活性材料,所述正极活性材料包括三元正极材料、三元正极材料的改性物、磷酸铁锂、磷酸铁锂的改性物、磷酸锰铁锂以及磷酸锰铁锂的改性物中的一种或多种;所述的改性物包括掺杂元素和包覆元素中的一种或多种。

21.根据权利要求20所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述正极活性材料包括碳包覆磷酸铁锂,所述碳包覆磷酸铁锂包括磷酸铁锂本体以及位于所述磷酸铁锂本体表面至少一部分的碳包覆层,所述碳包覆层包括软碳、硬碳和无定形碳中的一种或多种。

22.根据权利要求1~10、18~21中任一项所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述用于制备锂离子二次电池的组件还包括正极极片;

23.根据权利要求22所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,所述用于制备锂离子二次电池的组件满足如下特征中的一项或多项:

24.根据权利要求21所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,将所述第二补锂层和所述第一补锂层相对于所述第一负极活性初始层的总面密度记为cli,将所述正极极片中正极活性材料的面密度记为a,将所述补锂负极片中负极活性材料的面密度记为b;所述第一补锂层和所述第二补锂层均为锂膜;cli、a和b分别以在所述负极集流体的双侧总量计;

25.根据权利要求24所述的用于制备锂离子二次电池的组件,其特征在于,满足如下特征中的一项或两项:

26.一种补锂负极片,其特征在于,所述补锂负极片包括负极集流体以及在所述负极集流体的至少一侧依次设置的第二负极活性初始层、第二补锂层、第一负极活性初始层和第一补锂层;

27.根据权利要求26所述的补锂负极片,其特征在于,所述补锂负极片与权利要求1~19任一项中所述的用于制备锂离子二次电池的组件中的补锂负极片具有相同特征。

28.一种锂离子二次电池的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

29.根据权利要求28所述的锂离子二次电池的制备方法,其特征在于,所述补锂负极片采用包括如下步骤的方法制备得到:

30.根据权利要求29所述的锂离子二次电池的制备方法,其特征在于,进行所述辊压处理的压力为60t~100t。

31.根据权利要求30所述的锂离子二次电池的制备方法,其特征在于,进行所述辊压处理的压力为60t~80t。

32.根据权利要求28所述的锂离子二次电池的制备方法,其特征在于,满足如下特征中的一项或两项:

33.根据权利要求28~32中任一项所述的锂离子二次电池的制备方法,其特征在于,所述用于制备锂离子二次电池的组件为权利要求2~25任一项中所述的用于制备锂离子二次电池的组件。

34.一种锂离子二次电池,其特征在于,包括负极极片;所述负极极片包括负极集流体以及在所述负极集流体的至少一侧依次设置的第二负极活性层、第二补锂残留层、第一负极活性层和第一补锂残留层;

35.根据权利要求34所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述第一补锂残留层和所述第二补锂残留层各自独立地包括非活性锂。

36.根据权利要求35所述的锂离子二次电池,其特征在于,以沿所述负极极片的厚度方向的投影计,以在所述负极集流体的单侧计,所述第二补锂残留层相对于所述第二负极活性层的覆盖面积百分比记为fm,所述第一补锂残留层相对于所述第一负极活性层的覆盖面积百分比记为fu;所述第二补锂残留层的单侧厚度记为d2;所述第一补锂残留层的单侧厚度记为d1;

37.根据权利要求36所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

38.根据权利要求35所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述第二补锂残留层和所述第一补锂残留层各自独立地包括多个补锂残留微区;

39.根据权利要求38所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

40.根据权利要求38所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述第一补锂残留层中的补锂残留微区为条纹状分布;所述第一补锂残留层中补锂残留微区的条纹间距为20μm~2000μm,条纹宽度为20μm~2000μm;

41.根据权利要求40所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述第一补锂残留层中的补锂残留微区为条纹状分布;所述第一补锂残留层中补锂残留微区的条纹间距为20μm~500μm,条纹宽度为20μm~500μm;

42.根据权利要求36所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

43.根据权利要求42所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

44.根据权利要求34~43中任一项所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

45.根据权利要求44所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述负极极片满足如下特征中的一项或多项:

46.根据权利要求34~43中任一项所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述第二负极活性层包括第二负极活性材料;所述锂离子二次电池还包括正极极片,所述正极极片包括正极活性材料;

47.根据权利要求46所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述锂离子二次电池满足如下特征中的一项或多项:

48.根据权利要求47所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述第一负极活性材料满足如下特征中的一项或多项:

49.根据权利要求34~43中任一项所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述锂离子二次电池还包括正极极片,所述锂离子二次电池的np比为1.03~1.2,所述锂离子二次电池的np比等于负极面容量与正极面容量的比值。

50.根据权利要求49所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述锂离子二次电池的np比为1.1~1.2。

51.根据权利要求34~43中任一项所述的锂离子二次电池,其特征在于,所述锂离子二次电池采用权利要求28~33任一项中所述的锂离子二次电池的制备方法制备得到。

52.一种用电装置,其特征在于,包括权利要求34~51任一项中所述的锂离子二次电池。


技术总结
本申请涉及一种锂离子二次电池、用于制备其的组件、制备方法、补锂负极片和用电装置。该用于制备锂离子二次电池的组件包括补锂负极片;补锂负极片包括负极集流体以及在负极集流体的至少一侧依次设置的第二负极活性初始层、第二补锂层、第一负极活性初始层和第一补锂层;第一负极活性初始层中的第一负极活性材料包括非团聚一次颗粒,非团聚一次颗粒在第一负极活性材料中的数量占比或质量占比为80%~100%;非团聚一次颗粒包括包覆型碳基材料,包覆型碳基材料包括碳基本体以及位于碳基本体表面至少一部分的碳包覆层,碳基本体包括石墨,碳包覆层包括无定形碳、软碳和硬碳中的一种或多种。涉及的锂离子二次电池具有显著改善的循环寿命。

技术研发人员:曹娇,杨丽美,高鹏飞,李雪
受保护的技术使用者:宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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