[发明专利]一种电池极片及其制备方法以及二次电池和应用

说明书

本发明公开了一种电池极片及其制备方法以及二次电池和应用,所述电池极片包括：活性物质、导电剂、粘结剂，以及0.1wt％‑60wt％的用以提供高盐浓度环境的电解质盐或者用以提供电池电解液中消耗物质的添加剂；其中，所述高盐浓度环境具体为电解液浓度大于等于2mol/L；所述电解质盐或所述添加剂具体包括：六氟磷酸盐、四氟硼酸盐、六氟砷酸盐、双草酸硼酸盐、高氯酸盐、双三氟甲基磺酸亚酰胺盐、三氟甲基磺酸盐、双氟磺酰亚胺盐、(三氟甲基磺酰)(正全氟丁基磺酰)亚胺盐、硝酸盐中的任意一种或多种。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种电池极片及其制备方法以及二次电池和应用。

背景技术

在电池中，正极、负极和电解液是电池的三个主要构成部分。电解液是不可缺少的，它起到在正负极之间传输离子的作用。如锂离子电池中，电解液的作用是传输锂离子。传统的电解液一般浓度不高，比如已经商业化的锂离子电池电解液以及钠离子电池的电解液浓度一般在1摩尔每升左右，不高于2摩尔每升。而浓度再高的电解液我们称之为高盐浓度电解液。

事实上，高盐浓度电解液已经得到了很多研究。比如在锂硫电池以及其他使用金属锂为负极的电池中，高盐浓度能够抑制锂枝晶的生长，从而提高电池的安全性能(L.Suoet al,Nature Communications,4(2013)1481)。因为随着锂盐比重的增加，锂离子的迁移数提高提高了电解液和金属锂之间的离子交换速度，而且体系的粘度的增大也有助于抑制锂枝晶的生长。总之，高盐浓度能够降低锂的不均匀择优生长，提高了循环寿命和安全性。

高盐浓度另外一个重要作用发现便是抑制了电解液的氧化还原，拓宽了电解液的工作窗口，这在在水溶液中体现很明显。使用21摩尔每升的双三氟甲烷磺酰亚胺锂水溶液作为水系锂离子二次电池的电解液能够大大拓宽水的氧化还原电压窗口(L.Suo et al,Science,350(2015)938-943)。使它的工作电压从1.3V增大至3V，大大提高了水溶液二次电池的研究价值。

另外，高盐浓度电解液也能有效抑制双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)对铝箔的腐蚀，使得LiFSI盐能够应用在电压较高的材料体系中，并且发现能够使循环更稳定。

虽然高盐浓度电解液有着显著的作用，但是它的弊端便是电解液变得非常粘稠，大于4摩尔每升后，给电芯注液非常困难，因而为实际应用带来了很大的挑战。

另外，现有的电解液还面临着添加剂或者电解质盐不断消耗的情况。比如在锂硫电池中，硝酸锂作为电解质或者添加剂加入电解液中用以抑制多硫离子的穿梭，但是它会不断消耗。这就使得锂硫电池的循环性能不好，在硝酸锂消耗完后出现悬崖式衰减。对于电解液中固体成分的消耗，同样也是一个需要解决的问题。

上述弊端，限制了高盐浓度电解液在二次电池种的应用，导致无法通过该方式来实现电池性能的提升。

发明内容

本发明实施例提供了一种电池极片及其制备方法以及二次电池和应用。通过在电池极片中添加电解质盐或添加剂来提升循环性能。当在电芯中注入低盐浓度电解液后，其极片中的电解质盐会进一步溶解到电解液中，形成高盐浓度电解液，可以解决高盐浓度注液的难题；极片中加入的添加剂可以不断补充电池工作过程中的消耗，大大提升循环性能。同时，因为极片中添加物质的溶解，产生了造孔效应，从而增大了电极的孔隙率，提升了极片的浸润性，更有助于改善优化电化学性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池极片包括：活性物质、导电剂、粘结剂，以及0.1wt％-60wt％的用以提供高盐浓度环境的电解质盐或者用以提供电池电解液中消耗物质的添加剂；

其中，所述高盐浓度环境具体为电解液浓度大于等于2mol/L；