二次电池和用电装置的制作方法

本技术涉及二次电池，尤其涉及一种二次电池和用电装置。

背景技术：

1、近年来，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，推动二次电池朝着更高的能量密度、功率性能、循环寿命等方向的发展。

2、二次电池的电芯快充性能及寿命性能是电池领域研究的热点之一。电解液的性能对二次电池的性能有关键性影响，因此，亟待通过改善电解液的组成以改善二次电池的快充及寿命性能。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的问题，本技术提供一种二次电池，旨在提高二次电池的快充性能和使用寿命。

2、本技术的第一方面，提供了一种二次电池，包括具有容纳腔的电池壳体、位于所述容纳腔内的电芯组件和电解液；

3、所述电解液包括链状羧酸酯化合物，其中，基于所述电解液的总质量计，所述链状羧酸酯化合物的质量含量w与残空间r满足：0.03≤w/r≤7，残空间其中，v1表示二次电池容纳腔的内部容积；v2表示电芯组件的体积；v3表示电解液的体积；c表示二次电池的放电容量。

4、在一些实施方式中，所述链状羧酸酯化合物的质量含量w与残空间r满

5、足：0.05≤w/r≤7，0.1≤w/r≤7，0.15≤w/r≤6或者3≤w/r≤7。

6、本技术提供的二次电池中，链状羧酸酯化合物具有较低的粘度，可以很好地提升电解液中活性物质的金属离子(例如锂离子、钠离子)的传输速率，改善二次电池的动力学和快充性能，但是链状羧酸酯化合物具有恶化产气的缺陷。当链状羧酸酯化合物的质量含量与残空间r满足上述关系时，较大的残空间可以提供更多的空间以容纳电芯组件因副反应产生的气体，降低电池壳体的内压或维持电池壳体内压的基本稳定，从而延长二次电池的使用寿命。

7、在任意实施方式中，所述链状羧酸酯化合物包括式i所示的结构，

8、

9、其中，r1、r2各自独立的包括c1-6的烷基。

10、在任意实施方式中，所述链状羧酸酯化合物包括乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丁酸甲酯中的一种或多种。

11、包括上述链状羧酸酯化合物的电解液具有较低的粘度，有利于提升活性物质中金属离子的传输速率，改善二次电池的动力学，从而提高二次电池的快充性能。

12、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述链状羧酸酯化合物的质量含量w为5％～70％，可选为10％-60％。

13、控制链状羧酸酯化合物的质量含量在合适的范围内，既可以有效地降低电解液的粘度，提升金属离子的传输速率，改善二次电池的动力学，提升二次电池的快充性能；又可以减少由于链状羧酸酯化合物质量含量过高导致的产气性能恶化，进而改善二次电池的使用寿命，使得所述二次电池兼顾改善的快充性能和良好的使用寿命。

14、在任意实施方式中，r为0.05ml/ah～2ml/ah，可选为0.1ml/ah～2ml/ah。

15、控制r在合适的范围内，既可以提供足够的空间以供电池壳体容纳电芯组件产生的气体，降低电池壳体的内压或维持电池壳体内压的基本稳定，延长二次电池的使用寿命；又可以控制容纳腔的体积在合适的范围内，减少电池壳体过大导致生产成本的增加，兼顾二次电池的使用寿命和生产成本。

16、在任意实施方式中，所述电解液还包括成膜添加剂，所述成膜添加剂包括硫酸酯类化合物、氟代碳酸酯类化合物中的一种或多种。

17、成膜添加剂可在正极极片侧成膜，抑制链状羧酸酯在正极极片侧的反应，同时，成膜添加剂也可在负极极片侧形成均匀致密的sei膜，能够进一步抑制电解液在负极极片侧的副反应，改善电解液的产气性能，提升二次电池的使用寿命。

18、在任意实施方式中，所述硫酸酯类化合物包括4,4’联硫酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、硫酸二乙酯、硫酸二甲酯和4,4-双(1,3,2-二氧杂硫杂环戊烷)-2,2,2,2-四氧化物中的一种或多种，可选地包括4,4’联硫酸乙烯酯、硫酸乙烯酯中的一种或多种。

19、上述硫酸酯类化合物可在负极极片侧生成富含li2so4的sei膜，该sei膜能够抑制电解液在负极极片侧的副反应，改善电解液的产气性能，提升二次电池的使用寿命。

20、在任意实施方式中，所述氟代碳酸酯类化合物包括碳酸氟代亚乙酯、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯或碳酸三氟甲基亚乙酯中的一种或多种，可选地包括碳酸氟代亚乙酯。

21、上述氟代碳酸酯类化合物可在负极极片侧生成富含lif的sei膜，该sei膜能够抑制电解液在负极极片侧的副反应，改善电解液的产气性能，提升二次电池的使用寿命。

22、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述硫酸酯类化合物的质量含量a与所述氟代碳酸酯类化合物的质量含量b之间满足：0.03≤a/b≤20，可选为0.05≤a/b≤10。

23、硫酸酯类化合物和氟代碳酸酯类化合物的搭配使用，有利于进一步抑制电解液的副反应，同时，控制硫酸酯类化合物和氟代碳酸酯类化合物之间的质量比值在合适的范围内，以使二次电池具有优异的快充性能和使用寿命。

24、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述硫酸类化合物的质量含量a为0.1％～2％，可选为0.5％-2％；所述氟代碳酸酯类化合物的质量含量b为0.1％～5％，可选为0.1％-4％。

25、分别控制硫酸酯类化合物和氟代碳酸酯类化合物的质量含量在合适的范围内，可以使二次电池中成膜添加剂在合适的范围内，并能够抑制正极和/或负极的界面副反应，提高二次电池的功率性能和使用寿命。

26、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述链状羧酸酯化合物的质量含量w、所述硫酸酯类化合物的质量含量a与所述氟代碳酸酯类化合物的质量含量b之间满足：0.7≤w/(a+b)≤30，可选为1≤w/(a+b)≤27.3。

27、控制链状羧酸酯化合物的质量含量w、硫酸酯类化合物的质量含量a与氟代碳酸酯类化合物的质量含量b之间满足0.7≤w/(a+b)≤30的关系式，实现链状羧酸酯化合物与成膜添加剂之间的协同作用，提升二次电池的快充性能和使用寿命。进一步控制w、a和b之间满足1≤w/(a+b)≤27.3的关系，有利于进一步提升二次电池的快充性能和使用寿命。

28、在任意实施方式中，所述电解液还包括锂盐，所述锂盐包括lifsi、lipf6中的一种或多种；或所述电解液还包括钠盐，所述钠盐包括nafsi、napf6中的一种或多种。

29、在任意实施方式中，基于所述电解液的总质量计，所述锂盐或钠盐的质量含量为8％～20％，可选为10％～15％；或者，基于所述电解液的总质量计，所述钠盐的质量含量为9％～21％，可选为11％～16％。

30、控制锂盐或钠盐在合适的范围内，有利于改善电芯组件内部的浓差极化，从而改善二次电池的使用寿命。

31、在任意实施方式中，所述锂盐包括lifsi和lipf6。基于所述电解液的总质量计，lifsi和lipf6的质量比不低于0.4且不超过7，可选地，lifsi和lipf6的质量比不低于0.5且不超过2。

32、对于锂二次电池，lifsi和lipf6的搭配使用可使电解液具有优异的锂离子迁移数和热稳定，控制lifsi和lipf6的质量含量比值在合适的范围，有利于提升二次电池的快充性能和使用寿命。

33、在任意实施方式中，所述钠盐包括nafsi和napf6。基于所述电解液的总质量计，nafsi和napf6的质量比不低于0.4且不超过7，可选地，nafsi和napf6的质量比不低于0.5且不超过2。

34、对于纳二次电池，nafsi和napf6的搭配使用可使电解液具有优异的纳离子迁移数和热稳定，控制nafsi和napf6的质量含量比值在合适的范围，有利于提升二次电池的快充性能和使用寿命。

35、在任意实施方式中，所述电解液在环境温度为25℃时采用转子测试法测定的粘度为2mpa.s～5mpa.s，可选为3mpa.s～4.6mpa.s。

36、电解液的粘度在合适的范围，有利于提升金属离子的传输速率，改善二次电池的动力学，提升二次电池的快充性能。

37、在任意实施方式中，所述二次电池的cb值为1.05～1.5，可选为1.05～1.3。

38、控制二次电池的cb值在合适的范围内，有利于负极极片提供足够接收金属离子的活性位点，改善负极极片界面析出的活性金属(例如锂或钠)，提升二次电池的快充性能。

39、在任意实施方式中，所述二次电池包括锂电池、钠电池、钾电池中的一种或多种。

40、本技术的第二方面提供一种用电装置，包括本技术的第一方面的二次电池。