[发明专利]二次电池及用电设备

说明书

本申请实施例公开了一种二次电池及用电设备，所述二次电池通过在电解液中添加第一锂盐与锰铁锂氧化物正极活性材料配合，在电池充放电循环过程中，电解液中的第一锂盐优先于电解液中的有机溶剂和助溶剂在负极活性材料层上发生还原反应，为负极极片构建一层离子电导率更高的SEI层，抑制Mn²⁺在SEI膜层上的沉积，进而避免正极活性材料中的Mn的溶出，提高二次电池的高温循环和高温存储能力。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种二次电池及用电设备。

背景技术

LMFP(磷酸锰铁锂)是在LFP(磷酸铁锂)的基础上发展出来的新一代正极材料，虽然LMFP和LFP的比容量密度一样，但LMFP具有更高的工作电压，因此其能量密度将得到一定的提升。

LMFP具有更低的电子电导率和离子电导率，这会造成较大的极化，且由于Mn³⁺/Mn²⁺为两相反应，具有较大的晶格失配，受极化影响较大。锰离子的姜泰勒(John-Teller)效应导致锰溶出，降低电池的循环寿命。由于姜泰勒(John-Teller)效应的存在，Mn³⁺富集于正极颗粒表面，扭曲MnO₆八面体，导致晶格畸变和结构稳定性降低，影响稳定性和循环性。与此同时，溶解的锰离子会在负极发生还原反应析出，对SEI膜造成破坏，致使更多的活性锂在SEI膜修复的过程中被消耗掉，从而影响电池的循环寿命。同时电解液中常用的锂盐LiPF₆(六氟磷酸锂)在高温下容易有HF(氢氟酸)的生成，含氟溶剂FEC(氟代碳酸乙烯酯)也会生成HF，而HF的存在将会促进Mn的溶解过程。同时正极材料因锰溶出而产生缺锰相，后续的充放电过程中锂离子扩散动力学减缓，增加了二次电池的极化电压，造成不可逆的容量损失，最终导致充放电循环过程中快速的容量衰减、较差的倍率性能。

发明内容

本申请实施例提供一种二次电池及用电设备，可以解决现有磷酸锰铁锂二次电池锰离子溶出导致容量衰减、倍率性能下降的问题。

本申请的第一方面提供一种二次电池，包括正极极片和电解液，所述正极极片包括正极活性材料，所述正极活性材料包括锰铁锂氧化物；以所述锰铁锂氧化物中锰元素和铁元素的总摩尔量为100％计，所述锰元素的摩尔百分含量为n1％，所述铁元素的摩尔百分含量为n2％，满足n1n2；所述电解液包括第一锂盐，所述第一锂盐包括硝酸锂、亚硝酸锂、硼酸锂、磷酸锂、氟硼酸锂、硫酸锂、氯化锂中的至少一种。

可选的，基于所述电解液的总质量计，所述第一锂盐的含量小于或等于1.5wt％。

可选的，所述第一锂盐的含量为0.1wt％～1wt％。

可选的，n1≥60。

可选的，n1-n2≤40。

可选的，所述电解液还包括第二锂盐，所述第二锂盐包括六氟磷酸锂；所述第一锂盐和所述第二锂盐的质量比为(0.01～0.13)：1。

可选的，所述第一锂盐和所述第二锂盐的质量比为(0.02～0.09)：1。

可选的，所述第一锂盐和所述第二锂盐的质量比为(0.02～0.04)：1。

可选的，所述电解液还包括有机溶剂，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸酯。

可选的，所述电解液还包括成膜添加剂，所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯中的至少一者。

可选的，所述电解液还包括助溶剂，所述助溶剂包括醚类溶剂、二甲基亚砜、环丁砜、四甲基脲、酰胺类化合物中的至少一种。

本申请的第二方面提供一种用电设备，所述用电设备包括本申请第一方面提供的二次电池，所述用电设备包括但不限于电动汽车和储能装置等。