本申請涉及二次電池領域,特別涉及一種二次電池、其制備方法、儲能系統(tǒng)以及用電設備。
背景技術:
1、二次電池,尤其是鋰離子電池,作為現(xiàn)代移動電子設備、電動汽車以及大規(guī)模儲能系統(tǒng)的心臟,其性能直接關系到產(chǎn)品的續(xù)航能力、安全性和成本效益。然而,鋰離子電池在高功率輸出、長壽命循環(huán)以及極端溫度下的穩(wěn)定運行方面仍面臨挑戰(zhàn)。針對于鋰離子電池,有效的熱管理不僅能避免電池因過熱而導致的性能下降,還能防止?jié)撛诘臒崾Э仫L險,保證電池的安全運行。而熱管理的核心則在于控制電池內(nèi)部的溫度分布,確保電池組中的每個單元都能在最佳的工作溫度范圍內(nèi)運行。
2、對于鋰離子電池,其導熱的效率則部分取決于其中正極片的導熱效率,而現(xiàn)有解決正極片導熱不均的方法在實際應用中存在明顯的局限性。另外,新型高導熱粘結劑的研發(fā)成本高昂,且其化學穩(wěn)定性和與傳統(tǒng)活性材料的兼容性仍然是待解決的技術難題。
技術實現(xiàn)思路
1、本申請實施例提供一種二次電池、其制備方法、儲能系統(tǒng)以及用電設備,以解決現(xiàn)有技術中二次電池能效低且安全性低下的問題。
2、根據(jù)本申請一些實施例,本申請第一個方面提供了一種二次電池,包括復合正極電極片,復合正極電極片包括正極集流體以及設置于正極集流體至少一側表面上的正極活性層,正極活性層中包括正極活性材料、導電劑以及粘結劑,沿遠離集流體的方向,正極活性層包括依次疊置的第一正極活性層和第二正極活性層;第一正極活性層和第二正極活性層中還包括導熱納米顆粒;記第一正極活性層中,導熱納米顆粒的含量為m1;記第二正極活性層中,導熱納米顆粒的含量為m2;m1>m2,且0.3wt%≤m1≤0.6wt%,0.1wt%≤m2<0.3wt%;導熱納米顆粒包括氧化鋁顆粒和氮化鋁顆粒。
3、在一些實施例中,第一正極活性層的厚度為60μm~90μm,和/或,第二正極活性層的厚度為60μm~90μm;第一正極活性層中,氧化鋁顆粒和氮化鋁顆粒的重量比為(1.5~2.5):1;和/或,第二正極活性層中,氧化鋁顆粒和氮化鋁顆粒的重量比為(3~4):1。
4、在一些實施例中,氧化鋁顆粒的d50為20±2nm,氮化鋁顆粒的d50為50±5nm。
5、在一些實施例中,氧化鋁顆粒的表面還包覆有厚度為1nm~3nm的碳層;和/或,氮化鋁顆粒的表面還包覆有厚度為2nm~4nm的碳層。
6、在一些實施例中,第一正極活性層與第二活性層還各自獨立地包括有95%~97%?的正極活性材料、1%~3%的導電劑以及1%~2%的粘結劑。
7、在一些實施例中,導電劑為導電炭黑和/或碳納米管。
8、根據(jù)本申請一些實施例,本申請實施例第二個方面提供了一種上述二次電池的制備方法,包括復合正極電極片的制備過程,該復合正極電極片的制備過程包括:步驟s1,分別將導熱納米顆粒、正極活性材料、導電劑以及粘結劑配制為第一漿料和第二漿料;步驟s2,將第一漿料涂覆于正極集流體的至少一側表面上,烘干后形成第一正極活性層;步驟s3,將第二漿料涂覆于第一正極活性層遠離正極集流體的表面上,烘干后形成第二正極活性層,進而得到復合正極電極片。
9、在一些實施例中,步驟s1還包括:將導熱納米顆粒與導電劑進行第一混合,得到第一混合物料;將第一混合物料、正極活性材料和粘結劑配制為第一漿料;和/或,將導熱納米顆粒與導電劑進行第二混合,得到第二混合物料;將第二混合物料、正極活性材料和粘結劑配制為第二漿料。
10、在一些實施例中,在進行步驟s1之前,還包括對導熱納米顆粒進行碳包覆處理,碳包覆處理包括:將碳源與導熱納米顆粒混合,得到預包覆納米顆粒,預包覆納米顆粒依次經(jīng)溫度為200℃~500℃的第一煅燒與溫度為600℃~800℃的第二煅燒,得到表面有碳層包覆的導熱納米顆粒;碳源為葡萄糖和/或蔗糖。
11、根據(jù)本申請一些實施例,本申請實施例第三個方面提供了一種儲能系統(tǒng),包括至少一個二次電池,該二次電池為上述的二次電池。
12、根據(jù)本申請一些實施例,本申請實施例第四個方面提供了一種用電設備,包括儲能系統(tǒng),該儲能系統(tǒng)為上述儲能系統(tǒng)。
13、本申請實施例提供的技術方案至少具有以下優(yōu)點:通過對復合正極電極片中的雙層活性層的結構和組分進行設計,創(chuàng)建了一個沿厚度方向的導熱性能梯度,其中嚴格限定特定的重量百分比范圍的m1(第一層中導熱納米顆粒含量)和m2(第二層中導熱納米顆粒含量),顯著提高所得正極片的總體導熱性能,進而提升所得正極電極表面的溫度均勻性,并最終提升電芯的電性能和安全性。
1.一種二次電池,包括復合正極電極片,所述復合正極電極片包括正極集流體以及設置于所述正極集流體至少一側表面上的正極活性層,所述正極活性層中包括正極活性材料、導電劑以及粘結劑,其特征在于,沿遠離所述集流體的方向,所述正極活性層包括依次疊置的第一正極活性層和第二正極活性層;所述第一正極活性層和所述第二正極活性層中還包括導熱納米顆粒;
2.根據(jù)權利要求1所述的二次電池,其特征在于,
3.根據(jù)權利要求2所述的二次電池,其特征在于,所述氧化鋁顆粒的d50為20±2nm,所述氮化鋁顆粒的d50為50±5nm。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的二次電池,其特征在于,
5.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的二次電池,其特征在于,按重量百分比計,所述第一正極活性層與所述第二活性層還各自獨立地包括有95%~97%的所述正極活性材料、1%~3%的所述導電劑以及1%~2%的所述粘結劑。
6.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的二次電池,其特征在于,所述導電劑為導電炭黑和/或碳納米管。
7.一種權利要求1至6中任一項所述的二次電池的制備方法,包括所述復合正極電極片的制備過程,其特征在于,所述復合正極電極片的制備過程包括:
8.根據(jù)權利要求7所述的二次電池的制備方法,其特征在于,所述步驟s1還包括:
9.根據(jù)權利要求8所述的二次電池的制備方法,其特征在于,在進行所述步驟s1之前,還包括對所述導熱納米顆粒進行碳包覆處理,所述碳包覆處理包括:將碳源與所述導熱納米顆?;旌?,得到預包覆納米顆粒,所述預包覆納米顆粒依次經(jīng)溫度為200℃~500℃的第一煅燒與溫度為600℃~800℃的第二煅燒,得到表面有碳層包覆的所述導熱納米顆粒;
10.一種儲能系統(tǒng),包括至少一個二次電池,其特征在于,所述二次電池為權利要求1至6中任一項所述的二次電池。
11.一種用電設備,包括儲能系統(tǒng),其特征在于,所述儲能系統(tǒng)為權利要求10所述的儲能系統(tǒng)。