二次电池及其制备方法、用电装置与流程

本申请涉及电池，尤其涉及一种二次电池及其制备方法、用电装置。

背景技术：

1、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。随着电池的应用范围越来越广泛，对二次电池性能的要求也逐渐严苛。

技术实现思路

1、本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种二次电池，旨在提高电池的安全性能。

2、为了达到上述目的，本申请第一方面提供了一种二次电池，包括正极极片，所述正极极片包括：正极集流体；正极活性材料层，所述正极活性材料层位于所述正极集流体的至少一侧；所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料的莫氏硬度为3-6；底涂层，所述底涂层位于所述正极集流体与所述正极活性材料层之间；所述底涂层的孔隙率小于或等于3％。

3、本申请至少包括如下所述的有益效果：在冷压过程中，孔隙率小于或等于3％的底涂层可以有效缓冲应力，从而可以降低正极集流体在莫氏硬度为3-6的正极活性材料成型时受到的压力，进而可以降低正极集流体在冷压过程中的受损程度；在热压过程中，底涂层可以降低正极集流体受到集中应力而发生开裂的风险，从而可以降低正极极片最内圈拐角处发生断裂的风险，进而可以提高电池的安全性能。

4、在一些实施方式中，所述底涂层的厚度为0.2μm-10μm。由此，控制底涂层的厚度在0.2μm-10μm的范围内，旨在平衡电池的能量密度和电池的安全性能。

5、在一些实施方式中，所述底涂层的厚度为0.5μm-3μm。由此，可以进一步平衡电池的能量密度和电池的安全性能。

6、在一些实施方式中，所述底涂层的弹性极限为8％-50％。由此，弹性良好的底涂层可以减少正极极片在冷压和热压过程中的损伤程度，进而可以降低电池内部出现短路的风险，提高电池的安全性能。

7、在一些实施方式中，所述底涂层包括粘结剂，所述粘结剂包括聚氨酯、脂肪族聚酰亚胺、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚偏氟乙烯中的一种或多种。由此，这些粘结剂凭借其高弹性的分子结构，有助于形成致密且连续的底涂层，进而赋予了底涂层较高的弹性极限，使底涂层在冷压和热压过程中可以有效缓冲应力，从而减少正极极片开裂的风险，以提高电池的安全性能。

8、在一些实施方式中，所述粘结剂包括极性基团，所述极性基团包括羟基。由此，羟基可以与正极集流体表面的官能团或化学基团形成稳定的化合键，以增加底涂层与正极集流体之间的附着力。这种稳定的结构有助于形成致密且连续的底涂层，使底涂层在冷压和热压过程中保持完整，以减少因底涂层脱落或损坏而导致正极极片结构受损的风险，从而可以维持底涂层在电池循环过程中的可靠性，进而可以提高正极极片的安全性能。

9、在一些实施方式中，所述底涂层还包括导电剂，所述导电剂包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的一种或多种。由此，这些导电剂可赋予底涂层导电性能。

10、在一些实施方式中，所述粘结剂和所述导电剂的质量比为(0.42-19):1。由此，通过控制粘结剂和导电剂的质量比，旨在平衡电池的安全性能和电化学性能。

11、在一些实施方式中，所述底涂层还包括增稠剂；所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、瓜尔胶中的一种或多种。由此，这些增稠剂可以改善底涂层的致密性，从而提升底涂层的整体质量。

12、在一些实施方式中，所述增稠剂与所述粘结剂的质量比为(0-0.03):1。由此，通过控制增稠剂的含量，可以进一步优化底涂层的整体质量。

13、在一些实施方式中，所述正极活性材料层的厚度为30μm-150μm。由此，可以优化二次电池的性能。

14、本申请的第二方面，本申请提供一种制备二次电池的方法，包括制备正极极片，所述制备正极极片包括：

15、在正极集流体的至少一侧形成底涂层；在所述底涂层远离所述正极集流体的一侧形成正极活性材料层，以得到所述正极极片；所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料的莫氏硬度为3-6；所述形成底涂层的步骤包括：将粘结剂乳液、导电剂与溶剂混合，以得到底涂层浆料；所述底涂层浆料成膜后，以得到底涂层；其中，所述粘结剂乳液的dv50粒径为50nm-300nm；所述导电剂的dv50粒径为40nm-50nm。

16、由此，粘结剂乳液和导电剂的协同作用可以使底涂层的孔隙率调控至小于或等于3％，从而本申请制备得到的正极极片，在冷压过程中，孔隙率小于或等于3％的底涂层可以有效缓冲应力，从而可以降低正极集流体在莫氏硬度为3-6的正极活性材料成型时受到的压力，进而可以降低正极集流体在冷压过程中的受损程度；在热压过程中，底涂层可以降低正极集流体受到集中应力而发生开裂的风险，从而可以降低正极极片最内圈拐角处发生断裂的风险，进而可以提高电池的安全性能。

17、在一些实施方式中，所述溶剂包括水、n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、γ-丁内酯、二甲亚砜、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、四氢呋喃、乙二醇丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或多种。

18、在一些实施方式中，所述形成底涂层之前，还包括，将润湿剂涂覆于所述正极集流体表面。由此，润湿剂有助于提高底涂层浆料在正极集流体上的铺展性，进而可以提高底涂层的均匀性，以进一步改善底涂层的质量。

19、在一些实施方式中，所述润湿剂包括氨基硅烷、环氧基硅烷、乙烯基硅烷、巯基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或多种。由此，这些材料可以有效降低底涂层浆料的动态表面张力，以使底涂层浆料均匀涂布。

20、在本申请的第三方面，本申请提供了一种用电装置，包括本申请第一方面的二次电池、或者包括采用本申请第二方面的方法制备得到的二次电池。

1.一种二次电池，其特征在于，包括正极极片，所述正极极片包括：

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述底涂层的厚度为0.2μm-10μm。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述底涂层的厚度为0.5μm-3μm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的二次电池，其特征在于，所述底涂层的弹性极限为8％-50％。

5.根据权利要求1-4任一项所述的二次电池，其特征在于，所述底涂层包括粘结剂，所述粘结剂包括聚氨酯、脂肪族聚酰亚胺、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚偏氟乙烯中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，所述粘结剂包括极性基团，所述极性基团包括羟基。

7.根据权利要求5-6任一项所述的二次电池，其特征在于，所述底涂层还包括导电剂，所述导电剂包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，所述粘结剂和所述导电剂的质量比为(0.42-19):1。

9.根据权利要求5-8任一项所述的二次电池，其特征在于，所述底涂层还包括增稠剂；所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、瓜尔胶中的一种或多种。

10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述增稠剂与所述粘结剂的质量比为(0-0.03):1。

11.根据权利要求1-10任一项所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料层的厚度为30μm-150μm。

12.一种制备二次电池的方法，其特征在于，包括制备正极极片，所述制备正极极片包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括水、n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、γ-丁内酯、二甲亚砜、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、四氢呋喃、乙二醇丁醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或多种。

14.根据权利要求12-13任一项所述的方法，其特征在于，所述形成底涂层之前，还包括，将润湿剂涂覆于所述正极集流体表面。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述润湿剂包括氨基硅烷、环氧基硅烷、乙烯基硅烷、巯基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或多种。

16.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的二次电池、或者包括权利要求12-15任一项所述的方法制备得到的二次电池。