本技术属于电池，尤其涉及一种二次电池及其制备方法、用电设备。
背景技术：
1、锂离子电池具有能量密度大、放电电压高、循环寿命长等优点，被广泛应用于电子设备、电动汽车(ev)、混合动力汽车(hev)、储能等领域。随着动力和储能市场的发展，人们对锂离子电池的续航和使用环境等要求不断提高，开发具有长寿命、宽温程的锂离子电池成为当务之急。
2、特别是在高温、低温等极端条件下，锂离子电池的循环与安全等问题变得尤为突出。电解液作为锂离子电池的重要组成部分，与电池的各项性能息息相关。目前，为提高正极材料的导电性能，往往会在正极材料表面包覆碳材料层，而其表面的碳材料在制备过程中容易存在缺陷或包覆不致密等问题，引起电解液在正极与电解液界面在氧化电势的作用下分解，并消耗活性锂，导致电解液副反应的增加。尤其是在高温条件下，电解液的副反应会加剧，会加速在正极和电解液界面的分解，并消耗活性锂，甚至会使正极活性材料表面包覆的碳材料的导锂通道堵塞或结构坍塌，导致正极活性材料中金属离子溶出，使电池循环稳定性、能量密度、倍率性能等电化学性能快速衰减。
3、因此，电极材料的理化指标/界面与电解液之间的副反应会影响电池性能。目前，改善电解液性能的方法主要有引入添加剂，然而并未具体研究电解液添加剂含量与电极材料特性之间的内在关系。还未有切实可行方案去指导设计电极材料和电解液搭配，限制了电池性能更好的发挥。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种二次电池及其制备方法，以及一种用电设备，旨在解决现有二次电池中电解液与电极材料之间的副反应限制电池性能发挥的问题。
2、为实现上述申请目的，本技术采用的技术方案如下：
3、本技术第一方面提供一种二次电池，所述二次电池包括正极、负极、隔膜和电解液，其中，所述正极中包含有正极活性材料，所述正极活性材料包括活性材料内核和碳材料包覆层，所述电解液中包括电解质盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括硅烷型添加剂；其中，所述硅烷型添加剂的用量根据所述正极活性材料的比表面积和所述正极活性材料中碳材料的含量确定。
4、本技术提供的二次电池，电解液添加剂中包含有硅烷型添加剂，在电池首次充放电过程中硅烷型添加剂能够优先与正极活性材料表面的碳材料中含氧官能团等活性位点发生反应，优先被氧化生成硅烷以及含杂原子的化合物，在正极表面形成cei膜。钝化碳包覆层表面的反应活性，抑制碳包覆层的无序化，避免正极活性材料中碳材料包覆层中活性位点与电解液中其他组分接触催化副反应。降低活性金属离子的不可逆消耗，以及降低正极活性材料中碳包覆层传导金属离子通道的堵塞或结构坍塌的风险，提高碳包覆层的有序化程度，确保金属离子传输。达到降低电池阻抗和提升电池循环性能，改善高温性能的目的。并且，本技术硅烷型添加剂的用量根据正极活性材料的比表面积和正极活性材料中碳材料的含量确定，通过电极材料的理化特性确定所需添加剂的合理用量，可指导设计电极材料和电解液搭配。避免电解液中添加剂用量不当导致无法有效降低电解液与电极材料之间的副反应、降低内阻等问题，从而更好的确保二次电池的电化学性能。
5、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述二次电池中，将所述电解液中所述硅烷型添加剂的质量百分含量标记为f，单位为％，将所述正极活性材料的比表面积标记为a，单位为m2/g，将所述正极活性材料中所述碳材料包覆层的质量百分含量标记为e，单位为％，使z＝f/(a*e)满足0.001≤z≤15。在这种情况下，使得电池中电极材料和电解液有较好的搭配效果，能够有效降低电解液与电极材料之间的副反应，降低阻抗和提升电池循环性能，改进电池高温性能的目的。
6、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述硅烷型添加剂包括三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三乙基硅烷)磷酸酯、三(三乙基硅烷)硼酸酯、三(三乙基硅烷)亚磷酸酯、三(三氟甲基硅烷)磷酸酯、三(三氟甲基硅烷)硼酸酯、三(三氟甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三氟乙基硅烷)磷酸酯、三(三氟乙基硅烷)硼酸酯、三(三氟乙基硅烷)亚磷酸酯中的至少一种。在这种情况下，这些硅烷型添加剂相对于其他添加剂有更合适的氧化电位，在电池首次充放电过程中硅烷型添加剂优先与正极活性材料表面的碳材料中含氧官能团等活性位点发生反应，钝化碳包覆层表面的反应活性，抑制碳包覆层的无序化，优先被氧化生成硅烷以及含磷、硼等杂原子的化合物，在正极表面形成cei膜。
7、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述电解液中所述硅烷型添加剂的质量百分含量为0.01％～1.0％。在这种添加含量的情况下，能够充分的钝化碳包覆层表面的反应活性位点和缺陷，在正极表面形成cei膜，更好的降低碳包覆层的无序化，提高离子传输效率，降低电解液与正极材料之间的副反应，降低活性金属离子的不可逆消耗，维持碳包覆层传导金属离子通道的结构，降低电池阻抗提高电池循环性能和安全性能，改善高温性能的目的。
8、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述正极活性材料中所述碳材料包覆层的质量百分含量为0.5％～5％。在这种情况下，正极活性材料中碳材料包覆层的含量既能够确保对活性材料内核充分完整的包覆，提高活性材料内核的电导率，有利于降低内阻和极化，提高电池的循环寿命、快充性能和能效等特性。
9、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述正极活性材料的比表面积为0.1m2/g～20m2/g。该比表面积大小既确保了电池在充放电过程中离子有较大的脱嵌活性比表面积，又有利于把控正极活性材料与电解液之间的副反应。
10、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述活性材料内核包括金属氧化物类、聚阴离子盐类中的至少一种。在这种情况下，正极活性材料的内核中包含的这些活性材料具有较高的容量、安全性等特性。
11、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述金属氧化物类包括钴酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、钒酸锂中的至少一种；这些活性材料具有较高的容量、安全性等特性。
12、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述聚阴离子盐类包括磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸氧钒锂、磷酸钴锂、磷酸镍锂、硅酸铁锂、氟硫酸铁锂、硼酸铁锂、钛酸铁锂中的至少一种。在这种情况下，聚阴离子盐类正极活性材料内核具备稳定的多面体框架结构，具有更好的结构及热力学上的稳定性，可以获得更高的循环性与安全性。
13、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，当所述活性材料内核包括所述金属氧化物类时，所述正极活性材料的比表面积为0.1m2/g～1.0m2/g，满足0.01≤z≤15。在该条件下，能够有效降低电解液与电极材料之间的副反应，降低阻抗和提升电池循环性能，改进电池高温性能。
14、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，当所述活性材料内核包括所述金属氧化物类时，所述正极活性材料的比表面积为0.2m2/g～0.8m2/g，满足0.02≤z≤10。在这种情况下，能够更有效的降低电解液与电极材料之间的副反应，降低阻抗和提升电池循环性能，改进电池高温性能。
15、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，当所述活性材料内核包括所述聚阴离子盐类时，所述正极活性材料的比表面积为7m2/g～20m2/g；满足0.001≤z≤0.2。在该条件下，能够有效降低电解液与电极材料之间的副反应，降低阻抗和提升电池循环性能，改进电池高温性能。
16、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，当所述活性材料内核包括所述聚阴离子盐类时，所述正极活性材料的比表面积为9m2/g～15m2/g；满足0.002≤z≤0.1。在这种情况下，能够更有效的降低电解液与电极材料之间的副反应，降低阻抗和提升电池循环性能，改进电池高温性能。
17、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述正极活性材料拉曼测试的d峰与g峰的峰强比值r＝id/ig，r取值范围为0.6～1.3。在这种情况下，确保了正极活性材料表面碳材料包覆层中有合适的离子迁移传输通道。
18、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述正极活性材料拉曼测试的d峰与g峰的峰强比值r取值范围为0.8～1.2。在这种情况下，二次电池的正极活性材料中表面碳材料包覆层能够更好的兼顾提高正极活性材料内核的电导率并有更合适的离子迁移传输效率。
19、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯。在这种情况下，碳酸亚乙烯酯能够在二次电池初次充放电过程中在负极表面发生电化学反应形成固体电解质界面膜，即sei膜，有效抑制溶剂分子嵌入和电池的气胀现象，提高电池容量和寿命。
20、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述电解液中，所述碳酸亚乙烯酯的质量百分含量为0.1％～5％。在这种情况下，电解液中质量百分含量为0.1％～5％的碳酸亚乙烯酯，既充分确保其在负极表面的成膜效果，形成sei膜，隔绝电解液与负极材料的接触，抑制金属离子在负极沉积还原形成枝晶破坏负极结构和sei膜的稳定性。
21、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述电解质盐包括liclo4、libf4、lipf6、liasf6、licf3so3、litdi、li[(cf3so2)2n]、li[(fso2)2n]、li[(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)n]中的至少一种，其中，m和n为自然数。在这种情况下，这些电解盐均能够保证电解液高离子电导率，且不与电极材料、电解液、隔膜等发生有害副反应，化学稳定性好。
22、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述电解质盐的摩尔浓度为0.01mol/l～5.0mol/l。在这种情况下，电解液中摩尔浓度为0.01mol/l～5.0mol/l的电解质盐能够保证电解液高离子电导率。
23、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、羧酸酯类溶剂中的至少一种。在这种情况下，碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、羧酸酯类溶剂中的至少一种有机溶剂均对电解质盐均有较好的溶解度，同时具有低熔点、高沸点、低蒸气压，工作温度范围广；高介电常数和低粘度，高导电性等特性。
24、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述电解液中还包含有联苯、氟苯、三氟甲基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,3-丙烯硫酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丁二腈、己二腈、1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三腈、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、二氟磷酸锂中的至少一种辅助添加剂。在这种情况，电解液中还可以包含有辅助添加剂，通过添加辅助添加剂，进一步提高cei和sei膜的稳定性，提高电池的安全性能，控制电解液中的酸、水含量，提高电解液的导电性等性能。
25、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述二次电池包括锂离子电池。
26、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述负极中包含有碳基负极材料、硅基负极材料、钛酸锂中的至少一种负极活性材料。这些负极活性材料在二次电池中起储存和释放能量的作用，有利于离子嵌入脱出。
27、作为本技术二次电池的一些可能的实现方式，所述二次电池包括电池单体、电池模组、电池包中的至少一种。
28、本技术第二方面提供一种二次电池的制备方法，包括以下步骤：
29、获取正极、负极和隔膜，其中，所述正极中包含有正极活性材料，所述正极活性材料包括活性材料内核和碳材料包覆层；
30、制备包括电解质盐、有机溶剂和添加剂的电解液；其中，所述添加剂包括硅烷型添加剂；根据所述正极活性材料的比表面积和所述正极活性材料中碳材料的含量确定所述硅烷型添加剂的用量；
31、将所述正极、负极、隔膜和电解液组装成二次电池。
32、本技术提供的二次电池的制备方法，制备包含电解质盐、有机溶剂和添加剂的电解液后，与正极、负极和隔膜组装得到二次电池。其中，电解液中包含有根据所述正极活性材料的比表面积和所述正极活性材料中碳材料的含量确定用量的硅烷型添加剂。一方面，硅烷型添加剂能够优先与正极活性材料表面的碳材料中含氧官能团等活性位点发生反应，优先在正极表面形成cei膜，钝化碳包覆层表面的反应活性，降低活性金属离子的不可逆消耗，抑制碳包覆层的无序化，确保金属离子传输通道，从而提高电池循环性能。另一方面，通过电极材料的理化特性确定所需添加剂的合理用量，避免电解液中添加剂用量不当导致无法有效降低电解液与电极材料之间的副反应、降低内阻等问题，从而更好的确保二次电池的电化学性能。
33、作为本技术二次电池的制备方法的一些可能的实现方式，所述二次电池中，将所述电解液中所述硅烷型添加剂的质量百分含量标记为f，单位为％，将所述正极活性材料的比表面积标记为a，单位为m2/g，将所述正极活性材料中所述碳材料包覆层的质量百分含量标记为e，单位为％，使z＝f/(a*e)满足0.001≤z≤15。在这种情况下，使得电池中电极材料和电解液有较好的搭配效果，能够有效降低电解液与电极材料之间的副反应，降低阻抗和提升电池循环性能，改进电池高温性能的目的。
34、作为本技术二次电池的制备方法的一些可能的实现方式，所述硅烷型添加剂包括三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三乙基硅烷)磷酸酯、三(三乙基硅烷)硼酸酯、三(三乙基硅烷)亚磷酸酯、三(三氟甲基硅烷)磷酸酯、三(三氟甲基硅烷)硼酸酯、三(三氟甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三氟乙基硅烷)磷酸酯、三(三氟乙基硅烷)硼酸酯、三(三氟乙基硅烷)亚磷酸酯中的至少一种。
35、作为本技术二次电池的制备方法的一些可能的实现方式，所述电解液中所述硅烷型添加剂的质量百分含量为0.01％～1.0％。
36、作为本技术二次电池的制备方法的一些可能的实现方式，所述正极活性材料中所述碳材料包覆层的质量百分含量为0.5％～5％。
37、作为本技术二次电池的制备方法的一些可能的实现方式，所述正极活性材料的比表面积为0.1m2/g～20m2/g。
38、本技术第三方面提供一种用电设备，所述用电设备包含有上述的二次电池，或者上述方法制备的二次电池。
39、本技术提供的用电设备，由于包含有上述安全性能高，电化学性能优异的二次电池，因而提高了用电设备的用电安全性和稳定性。
40、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
1.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括正极、负极、隔膜和电解液，其中，所述正极中包含有正极活性材料，所述正极活性材料包括活性材料内核和碳材料包覆层，所述电解液中包括电解质盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括硅烷型添加剂；其中，所述硅烷型添加剂的用量根据所述正极活性材料的比表面积和所述正极活性材料中碳材料的含量确定。
2.如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池中，将所述电解液中所述硅烷型添加剂的质量百分含量标记为f，单位为％，将所述正极活性材料的比表面积标记为a，单位为m2/g，将所述正极活性材料中所述碳材料包覆层的质量百分含量标记为e，单位为％，使z＝f/(a*e)满足0.001≤z≤15。
3.如权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，所述硅烷型添加剂包括三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三乙基硅烷)磷酸酯、三(三乙基硅烷)硼酸酯、三(三乙基硅烷)亚磷酸酯、三(三氟甲基硅烷)磷酸酯、三(三氟甲基硅烷)硼酸酯、三(三氟甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三氟乙基硅烷)磷酸酯、三(三氟乙基硅烷)硼酸酯、三(三氟乙基硅烷)亚磷酸酯中的至少一种。
4.如权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述电解液中所述硅烷型添加剂的质量百分含量为0.01％～1.0％。
5.如权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料中所述碳材料包覆层的质量百分含量为0.5％～5％。
6.如权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料的比表面积为0.1m2/g～20m2/g。
7.如权利要求1、2、4～6任一项所述的二次电池，其特征在于，所述活性材料内核包括金属氧化物类、聚阴离子盐类中的至少一种。
8.如权利要求7所述的二次电池，其特征在于，所述金属氧化物类包括钴酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、钒酸锂中的至少一种；和/或，
9.如权利要求8所述的二次电池，其特征在于，当所述活性材料内核包括所述金属氧化物类时，所述正极活性材料的比表面积为0.1m2/g～1.0m2/g，满足0.01≤z≤15。
10.如权利要求9所述的二次电池，其特征在于，当所述活性材料内核包括所述金属氧化物类时，所述正极活性材料的比表面积为0.2m2/g～0.8m2/g，满足0.02≤z≤10。
11.如权利要求8所述的二次电池，其特征在于，当所述活性材料内核包括所述聚阴离子盐类时，所述正极活性材料的比表面积为7m2/g～20m2/g；满足0.001≤z≤0.2。
12.如权利要求11所述的二次电池，其特征在于，当所述活性材料内核包括所述聚阴离子盐类时，所述正极活性材料的比表面积为9m2/g～15m2/g；满足0.002≤z≤0.1。
13.如权利要求1、2、4～6、8～12任一项所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料拉曼测试的d峰与g峰的峰强比值r＝id/ig，r取值范围为0.6～1.3。
14.如权利要求13所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性材料拉曼测试的d峰与g峰的峰强比值r取值范围为0.8～1.2。
15.如权利要求1、2、4～6、8～12、14任一项所述的二次电池，其特征在于，所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯。
16.如权利要求15所述的二次电池，其特征在于，所述电解液中，所述碳酸亚乙烯酯的质量百分含量为0.1％～5％。
17.如权利要求1、2、4～6、8～12、14、16任一项所述的二次电池，其特征在于，所述电解质盐包括liclo4、libf4、lipf6、liasf6、licf3so3、litdi、li[(cf3so2)2n]、li[(fso2)2n]、li[(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)n]中的至少一种，其中，m和n为自然数。
18.如权利要求17所述的二次电池，其特征在于，所述电解液中，所述电解质盐的摩尔浓度为0.01mol/l～5.0mol/l。
19.如权利要求1、2、4～6、8～12、14、16、18任一项所述的二次电池，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、羧酸酯类溶剂中的至少一种。
20.如权利要求19所述的二次电池，其特征在于，所述电解液中还包含有联苯、氟苯、三氟甲基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,3-丙烯硫酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丁二腈、己二腈、1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三腈、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、二氟磷酸锂中的至少一种辅助添加剂。
21.如权利要求1、2、4～6、8～12、14、16、18、20任一项所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池包括锂离子电池。
22.如权利要求1、2、4～6、8～12、14、16、18、20任一项所述的二次电池，其特征在于，所述负极中包含有碳基负极材料、硅基负极材料、钛酸锂中的至少一种负极活性材料。
23.如权利要求1、2、4～6、8～12、14、16、18、20任一项所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池包括电池单体、电池模组、电池包中的至少一种。
24.一种二次电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
25.如权利要求24所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述二次电池中，将所述电解液中所述硅烷型添加剂的质量百分含量标记为f，单位为％，将所述正极活性材料的比表面积标记为a，单位为m2/g，将所述正极活性材料中所述碳材料包覆层的质量百分含量标记为e，单位为％，使z＝f/(a*e)满足0.001≤z≤15。
26.如权利要求24或25所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述硅烷型添加剂包括三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三乙基硅烷)磷酸酯、三(三乙基硅烷)硼酸酯、三(三乙基硅烷)亚磷酸酯、三(三氟甲基硅烷)磷酸酯、三(三氟甲基硅烷)硼酸酯、三(三氟甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三氟乙基硅烷)磷酸酯、三(三氟乙基硅烷)硼酸酯、三(三氟乙基硅烷)亚磷酸酯中的至少一种。
27.如权利要求26所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述电解液中所述硅烷型添加剂的质量百分含量为0.01％～1.0％。
28.如权利要求26所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料中所述碳材料包覆层的质量百分含量为0.5％～5％。
29.如权利要求26所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料的比表面积为0.1m2/g～20m2/g。
30.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包含有如权利要求1～23任一项所述的二次电池，或者如权利要求24～29任一项所述方法制备的二次电池。
