二次电池及电子设备的制作方法

本技术属于储能，具体涉及一种二次电池及电子设备。

背景技术：

1、二次电池作为储能与供能方案，是满足可持续发展需求的重要选择。随着其应用领域的不断拓展，对二次电池能量密度的要求也在不断提高。石墨材料作为传统的负极材料被广泛应用，但其理论容量受限。相比之下，硅材料具有更高的理论容量，并且来源丰富、价格低廉，具备成为新一代二次电池材料的潜力。然而，硅材料在金属离子嵌入和脱出过程中会发生较大程度的膨胀与收缩，导致电化学性能的劣化。因此，在提高能量密度的同时，需要避免二次电池其他电化学性能的劣化，才能确保硅材料被广泛应用。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种二次电池及电子设备，其在实现较高的能量密度的同时，兼顾改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

2、第一方面，本技术提供了一种二次电池及电子设备。二次电池包括负极、正极和电解液，负极包含负极集流体和设置于负极集流体至少一个表面上的负极合剂层，负极合剂层含有导电剂和硅碳复合颗粒，硅碳复合颗粒的平均粒径为dμm，硅碳复合颗粒中含有硅元素和碳元素，基于硅元素和碳元素的质量之和，硅元素的质量占比为c％，0.21≤c/d2≤1.2；电解液包括碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯，基于电解液的质量，碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的质量百分含量之和为h％，15≤h≤50。本技术提供的二次电池，在实现较高的能量密度的同时，兼顾改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

3、发明人发现，含有硅碳复合颗粒的二次电池在经历循环后，电阻率发生较大程度增长。这类性能恶化在高温循环和快充循环后尤为明显。通过对二次电池进行上述设置，能够在实现较高的能量密度的同时，兼顾改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。发明人推测，在嵌入和脱出金属离子的过程中，硅碳复合颗粒的体积产生较大幅度的膨胀与收缩，导致导电剂随着硅碳复合颗粒的膨胀产生位移，而导电剂的位移不能完全随着硅碳颗粒的收缩恢复，造成负极内部的导电网路断路。在高温循环和快充循环过程中，硅碳复合颗粒的体积膨胀与收缩的程度更大且速度更快，负极内部的导电网路断路则更容易发生，从而导致高温循环和快充循环后，二次电池电阻率明显增大。硅碳复合颗粒的平均粒径dμm会影响负极内部硅碳复合颗粒的堆叠形态，进而影响导电剂在负极内部的分布状态及可位移空间；硅元素的质量占比c％会影响硅碳复合颗粒体积膨胀与收缩的程度和速度。通过控制硅碳复合颗粒的平均粒径dμm与硅元素的质量占比c％满足：0.21≤c/d2≤1.2，使二次电池在实现较高的能量密度的同时，兼顾改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。在此基础上，配合调控电解液中碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的质量百分含量之和h％满足15≤h≤50，能够优化硅碳复合颗粒表面的固态电解质界面膜的成膜质量，加强硅碳复合颗粒与导电剂间的连接，进一步改善二次电池的高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

4、在一些实施方式中，0.39≤c/d2≤0.96。通过调整c/d2的值在上述范围内，可以进一步调整导电剂的可位移空间与硅碳复合颗粒体积膨胀与收缩的程度和速度间的协调关系，可以进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

5、在一些实施方式中，0.58≤c/d2≤0.88。通过调整c/d2的值在上述范围内，可以进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

6、在一些实施方式中，7.1≤d≤10.9，25≤c≤59。通过调整d和/或c的值在上述范围内，可以进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

7、在一些实施方式中，电解液包括丙酸丙酯和丙酸乙酯，基于电解液的质量，丙酸丙酯和丙酸乙酯的质量百分含量之和为l％，12≤l≤39，18≤h≤44。通过调整l和/或h的值在上述范围内，可以调整硅碳复合颗粒表面的固态电解质界面膜的厚度及组成成分，加强硅碳复合颗粒与导电剂间的连接，进一步减小负极内部发生导电网路断路的可能性，改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

8、在一些实施方式中，电解液满足以下至少一者(1)18≤l≤34；(2)24≤h≤39。通过调整l和/或h的值在上述范围内，可以进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

9、在一些实施方式中，丙酸丙酯的质量百分含量为l1％，丙酸乙酯的质量百分含量为l2％，1.3≤l1/l2≤2.8。通过调整l1/l2的值在上述范围内，可以提高固态电解质界面膜的均匀性，加强硅碳复合颗粒与导电剂间的连接，进一步减小负极内部发生导电网路断路的可能性，进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。可选地，1.7≤l1/l2≤2.3。

10、在一些实施方式中，碳酸丙烯酯的质量百分含量为h1％，碳酸乙烯酯的质量百分含量为h2％，0.9≤h1/h2≤2.3。通过调整h1/h2的值在上述范围内，可以提高固态电解质界面膜的均匀性，进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。可选地，1.1≤h1/h2≤2.0。

11、在一些实施方式中，电解液包括1,3-丙磺酸内酯，基于电解液的质量，1,3-丙烷磺内酯的质量百分含量为p％，2.6≤p≤4.7。通过调整p的值在上述范围内，可以提高固态电解质界面膜的弹性和连接导电剂的能力，减小导电剂在硅碳复合颗粒体积膨胀与收缩的过程中产生不可逆位移的可能性，进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。可选地，3.1≤p≤4.2。

12、在一些实施方式中，电解液包括氟苯、氟代碳酸乙烯酯和二氟磷酸锂中的至少一者，基于电解液的质量，电解液满足以下至少一者：(1)氟苯的质量百分含量为f1％，1.1≤f1≤4.3；(2)氟代碳酸乙烯酯的质量百分含量为f2％，10.3≤f2≤19.8；(3)二氟磷酸锂的质量百分含量为f3％，0.01≤f3≤0.32。通过使电解液满足以上至少一者，可以提高固态电解质界面膜的弹性和连接导电剂的能力，进一步减小负极内部发生导电网路断路的可能性，进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

13、在一些实施方式中，电解液包括二甲基砜，基于电解液的质量，二甲基砜的质量百分含量为s％，1.1≤s≤3.4。通过调整s的值在上述范围内，可以提高固态电解质界面膜的弹性和吸附导电剂的能力，减小导电剂在硅碳复合颗粒体积膨胀与收缩的过程中产生不可逆位移的可能性，进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

14、在一些实施方式中，电解液包括1,4-二噁烷，基于电解液的质量，1,4-二噁烷的质量百分含量为w％，2.3≤w≤4.6。通过调整w的值在上述范围内，可以提高固态电解质界面膜的弹性和吸附导电剂的能力，增强硅碳复合颗粒与导电剂间的连接强度，进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

15、在一些实施方式中，3.4≤c/f12≤13.8。通过调整c/f12的值在上述范围内，可以进一步调整固态电解质界面膜的弹性与硅碳复合颗粒体积膨胀与收缩的程度和速度间的协调关系，增强硅碳复合颗粒与导电剂间的连接强度，进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

16、在一些实施方式中，硅碳复合颗粒包括碳骨架以及位于碳骨架至少部分表面的保护层，保护层的材料包括无定形碳，碳骨架的材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳或硬碳中的至少一种。

17、在一些实施方式中，导电剂包括碳纳米管。采用包括碳纳米管的导电剂，可以进一步改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

18、本技术的第二方面提供了一种电子设备，其包括本技术第一方面提供的二次电池。本技术第二方面提供的二次电池实现较高的能量密度的同时，兼顾改善高温循环电阻增长率和快充循环电阻增长率。

19、本技术实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本技术实施例的实施而阐释。