[发明专利]一种负极添加剂、二次电池、电池模块、电池包及装置

说明书

本申请公开了一种负极添加剂、二次电池、电池模块、电池包及装置。所述负极添加剂包括：内核材料，和包覆在所述内核材料外表面的复合保护层；其中，所述内核材料包括金属锂或锂复合材料；所述复合保护层包括聚合物和硅烷化合物。本申请提供的负极添加剂可以作为锂源加入二次电池的负极膜片中，用于补偿二次电池负极在首次充放电过程中出现的锂消耗。本申请提供的二次电池能量密度高且循环寿命长。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种负极添加剂、二次电池、电池模块、电池包及装置。

背景技术

随着诸如石油等不可再生能源的衰竭及新技术的不断发展，二次电池在便携式电子设备及高续航里程、高动力性能电动汽车上的应用需求日益增加，开发高能量密度的电池也成为二次电池发展的重点。

目前存在的普遍问题是二次电池在首次充电过程中电解液会与负极材料在固液界面处发生反应并生成一层SEI膜。由于该反应会消耗掉一部分的活性锂离子，因此二次电池初始放电容量会低于充电容量。通常，负极材料在首次充放电过程中会有10％左右的容量损失；同时已有很多文献及专利报道高镍高电压的正极材料配合硅碳负极来提升锂离子电池的能量密度，但硅碳负极首效低，首次充放电会有高达40％左右的容量损失。除此之外，SEI膜在锂离子电池正常使用过程中(循环及存储)会分解重组增厚，也会消耗一定量的活性锂，从而导致电芯容量衰减，使得电池寿命减少。

针对锂离子电池负极SEI膜消耗活性锂导致电池初始容量降低及寿命减少的现象，现有的解决方案包括：(1)通过特殊工艺在电池组装之前使得负极SEI膜优先形成，从而避免首次充电时负极SEI成膜消耗活性锂，提高电池的初始容量。此类方案工艺条件严苛，流程繁琐，造成较大的成本浪费，负极成膜后需要多次清洗及干燥，对电池的粘结性能有较大影响，无法保证电池的安全。(2)极片富锂提供额外锂源来补偿首次充电时SEI成膜消耗的锂离子，主要是将锂金属(锂粉或锂片)辊压到负极极片表面。由于金属锂的反应活性较高，生产时对各工序的环境及操作要求非常严苛，生产过程中安全风险较高，对操作人员的身体健康也不利。(3)提高首次充电电压以增大正极的首次脱锂量，多脱出来的锂离子用来补充SEI成膜消耗。该方案操作非常简单，但是会影响电芯设计，由于常规正极活性物质的克容量较低，正极需要涂覆较多的活性物质才能满足SEI成膜所需，对电芯的各项性能会有不利影响。

此外，为提高锂金属在空气中的稳定性、保证生产安全，研究人员主要通过在锂金属表面包覆聚合物保护层来加以实现。聚合物保护层柔韧性较好，但是包覆效果较差，锂金属仍然会与周围环境有一定的反应。

有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的二次电池。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本申请的第一方面提供一种负极添加剂，当二次电池的负极使用该添加剂时，电池可以兼具较高的首次库伦效率和较好的循环性能。

本申请第一方面提供的负极添加剂包括：内核材料，和包覆在所述内核材料外表面的复合保护层；其中所述内核材料包括金属锂、锂复合材料中的一种或几种；所述复合保护层包括聚合物和硅烷化合物。

本申请的第二方面提供了一种负极极片，其包括集流体和涂覆在所述集流体上的负极材料，所述负极材料包括负极活性物质和根据本申请实施方式第一方面所述的负极添加剂。

本申请的第三方面提供一种二次电池，包括根据本申请第二方面所述的负极极片。

本申请的第四方面提供一种电池模块，包括本申请第三方面所述的二次电池。

本申请的第五方面提供一种电池包，包括本申请第四方面所述的电池模块。

本申请的第六方面提供一种装置，包括本申请第三方面所述的二次电池，所述二次电池用作所述装置的电源。

本申请至少包括以下有益效果：