本發(fā)明涉及電化學(xué)，具體涉及二次電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、磷酸鐵鋰（lifepo4，lfp）是一種廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能設(shè)備中的電池正極材料，但其能量密度相對(duì)較低。磷酸錳鐵鋰作為磷酸鐵鋰的升級(jí)產(chǎn)品，具有改善的能量密度。磷酸鐵鋰的理論電壓平臺(tái)約為?3.5v，隨著錳元素的引入，錳、鐵的充放電電壓不同，磷酸錳鐵鋰充放電存在兩個(gè)電壓平臺(tái)，對(duì)應(yīng)錳與鐵的氧化還原，在?3.5v?附近的平臺(tái)為?fe2+轉(zhuǎn)化為?fe3+，在?4.1v?附近對(duì)應(yīng)?mn2+轉(zhuǎn)化為?mn3+。也就是錳元素的引入使磷酸錳鐵鋰的電壓平臺(tái)可達(dá)到?4.1v，理論能量密度較磷酸鐵鋰提升10~20%，有助于提高新能源車的續(xù)航里程。

2、對(duì)于以磷酸錳鐵鋰（lmfp）為正極活性材料的電池而言，隨著電池循環(huán)或存儲(chǔ)過程中的失效，以及活性鋰的消耗，導(dǎo)致電池的工作電壓發(fā)生變化。負(fù)極的截止電位急劇升高，這導(dǎo)致在電池的放電過程中，正極電勢(shì)較高時(shí)電池就提前達(dá)到了放電截止電壓。使得鐵平臺(tái)容量無(wú)法得到充分發(fā)揮，從而導(dǎo)致電池在放電過程中實(shí)際可用容量的顯著減少，lmfp體系電芯容量快速衰減。

3、在高溫條件下，電池內(nèi)部的各種副反應(yīng)速率增加，活性鋰會(huì)消耗速率更快，以及高溫會(huì)加劇電極材料的結(jié)構(gòu)劣化，導(dǎo)致lmfp電池的容量衰減速率更快，電池的高溫循環(huán)性能相對(duì)較差。

4、現(xiàn)有技術(shù)有報(bào)道，通過在lmfp中摻混一定量的磷酸鐵鋰（lfp）以改善活性鋰消耗速率，但lfp的摻混又導(dǎo)致電池高溫存儲(chǔ)性能下降，動(dòng)力學(xué)性能也受到影響。

5、因此，需要開發(fā)出一種兼具良好高溫循環(huán)性能和高溫存儲(chǔ)性能的二次電池。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處而提供一種二次電池和用電裝置，通過控制二次電池中正極活性材料的氧化還原反應(yīng)特性，使得本發(fā)明的二次電池具有優(yōu)異的高溫循環(huán)特性和高溫存儲(chǔ)性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種二次電池，包括正極極片、負(fù)極極片、隔膜和電解液，所述正極極片包括正極集流體和設(shè)置于所述正極集流體至少一個(gè)表面上的正極活性材料層，所述正極活性材料層包含正極活性材料，所述正極活性材料包括磷酸錳鐵鋰類材料；

3、對(duì)所述二次電池在45℃下以1c/1c的條件進(jìn)行充放電測(cè)試，對(duì)充放電曲線進(jìn)行求微分，以電壓值為橫坐標(biāo)，容量-電壓微分值為縱坐標(biāo)，繪制dq/dv-v圖；dq/dv-v圖在3.0v至3.85v的范圍內(nèi)具有兩個(gè)不同電位的主還原峰，其中較低電位的主還原峰為峰a，峰a的峰位值為va，較高電位的主還原峰為峰b，峰b的峰位值為vb；

4、峰a的半峰寬記作w；

5、峰a與峰b的峰位差值記作△v，△v?=vb-?va；

6、△v和w滿足如下關(guān)系式：

7、0.011≤△v0.2×w≤0.145；

8、所述va、vb、△v和w的單位均為v。

9、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述△v和w滿足如下關(guān)系式：0.015≤△v0.2×w≤0.11。

10、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述△v的范圍為0.05~0.3v。

11、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施方案，所述△v的范圍為0.08~0.27v。

12、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述w的范圍為0.?016~0.20v。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施方案，所述w的范圍為0.022~0.15v。

14、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述正極活性材料包括第一磷酸錳鐵鋰和第二磷酸錳鐵鋰，所述第一磷酸錳鐵鋰中的錳元素摩爾含量大于第二磷酸錳鐵鋰中的錳元素摩爾含量。

15、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述第一磷酸錳鐵鋰中的錳元素摩爾含量為60~90%。

16、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述第二磷酸錳鐵鋰中的錳元素摩爾含量為0.05~25%。

17、作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述第一磷酸錳鐵鋰和第二磷酸錳鐵鋰的質(zhì)量比為（2.3~9）∶1。

18、在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種用電裝置，包含上述所述的二次電池。

19、本發(fā)明的有益效果在于：

20、本發(fā)明提供了一種二次電池和用電裝置。本發(fā)明通過控制二次電池中的正極活性材料的氧化還原反應(yīng)特性，使得二次電池具有優(yōu)異的高溫循環(huán)特性和高溫存儲(chǔ)性能。

技術(shù)特征：

1.一種二次電池，包括正極極片、負(fù)極極片、隔膜和電解液，所述正極極片包括正極集流體和設(shè)置于所述正極集流體至少一個(gè)表面上的正極活性材料層，所述正極活性材料層包含正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料包括磷酸錳鐵鋰類材料；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述二次電池，其特征在于，所述△v和w滿足如下關(guān)系式：0.015≤△v0.2×w≤0.11。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述二次電池，其特征在于，所述△v的范圍為0.05~0.3v。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述二次電池，其特征在于，所述△v的范圍為0.08~0.27v。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述二次電池，其特征在于，所述w的范圍為0.016~0.20v。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述二次電池，其特征在于，所述w的范圍為0.022~0.15v。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述二次電池，其特征在于，所述正極活性材料包括第一磷酸錳鐵鋰和第二磷酸錳鐵鋰，所述第一磷酸錳鐵鋰中的錳元素摩爾含量大于第二磷酸錳鐵鋰中的錳元素摩爾含量。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述二次電池，其特征在于，所述第一磷酸錳鐵鋰中的錳元素摩爾含量為60~90%。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述二次電池，其特征在于，所述第二磷酸錳鐵鋰中的錳元素摩爾含量為0.05~25%。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述二次電池，其特征在于，所述第一磷酸錳鐵鋰和第二磷酸錳鐵鋰的質(zhì)量比為（2.3~9）∶1。

11.一種用電裝置，其特征在于，包含權(quán)利要求1~10中任一項(xiàng)所述的二次電池。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種二次電池和用電裝置。本發(fā)明正極極片中的正極活性材料包括磷酸錳鐵鋰類材料；對(duì)采用所述正極極片的二次電池在45℃下以1C/1C的條件進(jìn)行充放電測(cè)試，繪制dQ/dV?V圖；dQ/dV?V圖在3.0V至3.85V的范圍內(nèi)較低電位的主還原峰為峰A，較高電位的主還原峰為峰B；峰A與峰B的峰位差值△V和峰A的半峰寬W滿足如下關(guān)系式：0.011≤△V<supgt;0.2</supgt;×W≤0.145。本發(fā)明通過控制正極活性材料的氧化還原反應(yīng)特性，使得含有該正極活性材料的二次電池具有優(yōu)異的高溫循環(huán)特性和高溫存儲(chǔ)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：單旭意,宗峰怡,許俊杰,江濤,沈璇璇,于佳佳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中創(chuàng)新航科技集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19