本公开涉及二次电池的领域，具体涉及液态、半固态、固态二次电池和用电装置。
背景技术：
1、二次电池是电能转移的重要材料，在新能源汽车、便携式的电子产品、储能等领域获得了广泛应用。作为当前最重要二次电池，石墨较低的理论比容量限制了锂离子电池能量密度的进一步提升。相比之下，金属负极具有超高的理论比容量和极低的氧化还原电势，有利于进一步提升电池的能量密度，成为了近年来研究者们的研究重点。
2、目前在商业应用中直接采用金属负极在锂二次电池、钠二次电池、以及其他二次电池中仍然存在一些技术问题。金属负极通常具有较高的反应活泼性，易与电解质发生化学/电化学反应并导致金属负极和电解质的快速消耗，使电池的库伦效率降低。除此之外，很多金属离子在还原沉积的过程中具有取向性的生长趋势，使得金属倾向于以枝晶化的方式沉积，这导致金属负极在循环过程中存在巨大的体积形变，从而难以在金属负极表面形成稳定的固态电解质界面层(solid-electrolyte interphase，sei)，并且存在金属枝晶刺穿隔离膜导致电池短路的风险。此外，金属离子的不均匀沉积/剥离导致金属枝晶易于从金属负极主体剥落，sei阻隔电子传输通路，造成活性物质损失，导致电池不断损失容量并极易出现电池爆炸。并且，金属负极在循环过程中形成的sei有利于阻隔金属负极和电解质之间的互相消耗，但是，常规的电解质无法在金属负极上生成稳定的固态电解质界面膜，从而无法为金属负极电池提供长时间、高效率保护。因此，业内迫切需要针对上述问题来发展新型的电池材料，以提高二次电池的能量密度，并抑制在循环过程中的副反应发生和枝晶形成。
3、在近期的一些方法和报道中，有研究者还考虑到金属锂本征的沉积规律导致锂枝晶生长，遂想到以其他离子共沉积的方式干扰金属锂枝晶化的生长方式。虽然锂的氧化还原电位是最负的，普通离子难以和锂离子发生共沉积，但是钠和锂的氧化还原电位比较接近，若电解质中同时存在锂、钠离子，则锂离子和钠离子有望在一定的电位范围内发生共沉积，从而打破金属锂本征的枝晶化的生长规律，从而减弱甚至消除枝晶的生成。但上述反应过程中，锂、钠两种元素共同作为活性物质，可逆地参与电池充放电过程中的电荷转移，电解质的制备较为复杂，且不容易实现可持续的反应。此外，中国专利申请cn107093706a中公开了一种锂电池负极制备方法，涉及固态电池及液态电池领域。该发明是为了解决目前传统的石墨负极克比容量低，枝晶易生长，首次库伦效率低，电池能量密度低的问题。包括：步骤一、将质量百分含量为75％～90％的碳类材料、质量百分含量为5％～20％的导电剂和质量百分含量为5％～10％粘结剂按照一定配比混合形成吸附或者多孔的中间物质层，再将中间物质层按照1μm～70μm的厚度涂覆在集流体上；步骤二、在中间物质层上均匀的蒸镀厚度为1μm～30μm的金属层；步骤三、完成步骤一和步骤二的操作后，将极耳连接在集流体上，完成电池负极的制备。它应用在固态电池领域及液态电池领域。但上述专利申请中的电池负极在结构、制备方法方面存在以下缺点：1，结构复杂。为了抑制锂枝晶的生长，需要所述负极的中间物质层发挥作用。如其说明书第0022段所述，其“利用中间物质层调控锂离子在负极表面的分布，避免锂离子在时间和空间上的聚集，实现锂离子在负极表面的均匀分布，从而抑制锂枝晶的出现。该锂电池负极的结构可以有效抑制锂枝晶的产生”。2，难以避免活性锂的消耗。对于锂电池来说，负极保护膜(即sei)在电池使用过程中存在反复再生现象。在该专利申请中，作为活性物质，覆盖于中间物质层表面的金属层无法保证负极保护膜在再生过程中不消耗锂，从而降低电池的容量。3，中间物质层位于金属层的下方，难以有效提高金属层的比表面积，增大了电池循环过程中负极表面的电流密度，容易导致sei的过度形成和负极被sei过度钝化。
4、因此，本领域迫切需要开发出一种能够克服上述技术缺陷的新型二次电池。
技术实现思路
1、为了解决现有锂二次电池、钠二次电池及其他二次电池技术中存在的问题，本技术提供了一种工艺简单的二次电池，其中，在负极极片中采用含金属的非活性层作为负极基底层，以及采用氧化还原电位低于所述非活性层所包含的至少一种金属元素的另一金属元素作为活性物质，可逆地参与电化学反应，并任选地通过调整非活性层的比表面积、形状结构或者增加负极保护膜或负极增强膜，能够很好地解决负极极片上枝晶生长、现有工艺复杂度高、电导率低等问题。所述非活性的负极底基层起到抑制枝晶生长、保护活性物质、为负极保护膜的形成和再生提供原料的作用，从而降低活性物质的消耗，提高电池的使用寿命。
2、在本技术中，活性材料在充放电过程中发生价态变化，发生可逆的电化学反应。非活性层是实现活性物质均匀沉积、消除枝晶生长的功能性辅助材料。该功能性辅助材料是形成负极保护膜(即sei)，以及能动态修复负极保护膜的关键材料，也是本发明的核心要点之一。b元素离子在充电过程中以b元素金属的形式被还原，放电过程中b元素金属氧化为b元素离子，所以活性材料是b元素。具体地，a元素不嵌入正极材料或正极材料优先嵌入b元素，于是，a元素离子无法在正极材料中可逆地嵌入和脱出，即，a元素离子不能在电池的充放电过程中可逆地参与电化学反应，即不能可逆地参与电池的充放电。
3、本公开提供了一种新颖的二次电池和用电装置，从而克服了上述技术缺陷。
4、一方面，本公开提供了一种二次电池，包括正极极片、电解质(包括液态、半固态、固态电解质等)及负极极片，其中，
5、所述负极极片包括负极基底层，所述负极基底层包括至少一个含a元素的非活性层；
6、所述电解质包括作为活性物质的b元素；
7、其中，所述a元素为钠、钾、镁和钙中的至少一种；
8、所述b元素为锂、钠、钾、镁和钙中的至少一种；
9、其中，所述b元素与所述a元素不同，且，所述b元素的氧化还原反应电位低于a元素。
10、在一个优选的实施方式中，所述二次电池还包括位于所述负极基底层至少部分表面上的a基负极保护膜。
11、在另一个优选的实施方式中，所述a基负极保护膜能够导通b元素离子；所述负极基底层在二次电池反复充放电过程中为负极保护膜的形成和再生提供a元素的来源。
12、在另一个优选的实施方式中，所述负极极片还包括位于所述a基负极保护膜的至少部分表面上的负极增强膜，其中，构成所述负极增强膜的成分为不与电解质发生化学反应的物质；进一步地，构成所述负极增强膜的成分不与电解质发生化学反应外，也不与b元素金属和/或含a元素的非活性层发生化学反应的物质。所述负极增强膜能够有效增大负极极片的比表面积，降低负极在充放电过程中的电流密度，提升电极充放电能力以及对电池中副反应的兼容性，降低负极保护膜(sei)膜的厚度，防止sei对于负极的过度钝化，抑制金属枝晶的形成。同时，负极增强膜能够降低高温条件下sei的过度形成，提高二次电池在不同温度的容量保持率及电化学性能。
13、在另一个优选的实施方式中，所述负极极片满足以下至少一个条件：
14、(1)所述负极基底层的比表面积s负满足0.001m2/g≤s负≤100m2/g；
15、(2)所述负极基底层的表面粗糙度r负满足0.01μm≤r负≤250μm；
16、(3)所述负极基底层的孔隙率k负满足0％≤k负≤50％；
17、(4)所述负极基底层的厚度d负满足:2μm≤d负≤500μm；
18、(5)所述负极基底层的面密度c负满足:0.2mg/cm2≤c负≤50mg/cm2；
19、(6)所述负极基底层的颗粒的中值粒径d50负满足0.05μm≤d50负≤200μm；
20、(7)所述负极基底层是条纹结构，且条纹的最小维度尺寸在0.05μm至200μm范围内；
21、(8)所述a元素在所述负极基底层中的原子数占比为10％-100％之间；或者
22、(9)所述b元素在所述负极基底层中的质量百分数占比为0％-70％之间。
23、在另一个优选的实施方式中，所述含a元素的非活性层与b元素包括以下任一种方式组合：镁非活性层与钠元素；镁非活性层与锂元素；镁非活性层与钾元素；镁非活性层与钙元素；钠非活性层与钾元素；钠非活性层与锂元素；钠非活性层与钙元素；钙非活性层与钾元素；钙非活性层与锂元素；或钾非活性层与锂元素。
24、在另一个优选的实施方式中，所述二次电池还包括隔离膜，以及设置在隔离膜至少一部分上的第二负极增强膜。
25、在另一个优选的实施方式中，所述隔离膜本身至少部分为第二负极增强膜。
26、在另一个优选的实施方式中，所述含a元素的非活性层呈片层状、条状、三维结构、和/或颗粒结构的形式。
27、在另一个优选的实施方式中，所述负极基底层还包含溶入至少一个含a元素的非活性层中的b元素，以负极基底层的总质量计，所述b元素为0-70质量％。
28、在另一个优选的实施方式中，所述正极极片活性材料不与a元素离子发生可逆电化学反应或优先与b元素离子发生可逆电化学反应；优选地，所述正极极片的活性材料为聚阴离子盐型、金属氧化物型或化合型。
29、在另一个优选的实施方式中，所述电解质包含的至少一种阴离子选自含氟阴离子。
30、在另一个优选的实施方式中，所述电解质包含的至少一种阴离子选自双氟磺酰亚胺根、六氟磷酸根、双三氟甲烷磺酰亚胺根、二氟草酸硼酸根、四氟硼酸根、六氟砷酸根和二氟磷酸根中的至少一种。
31、在另一个优选的实施方式中，所述电解质的溶剂选自醚类化合物、缩醛化合物和缩酮化合物中的至少一种。
32、在另一个优选的实施方式中，所述电解质的浓度在0.5mol/l至7mol/l范围内。
33、另一方面，本公开提供了一种用电装置，包括上述二次电池。
34、有益效果：
35、与现有技术相比，本技术依靠非活性的含a元素的负极基底层(例如，金属钠层)作为非活性物质层即可抑制活性物质b元素的金属枝晶(例如，金属锂枝晶)生长，起到保护活性b元素、降低b元素消耗的作用，工艺简单、结构简单、耗时短；a基负极保护膜(例如，钠基负极保护膜)的再生以消耗a元素(例如钠)的方式降低活性b元素(例如锂)的消耗，并且能进一步的消除枝晶形成。同时，a基负极保护膜在提高活性物质离子导通性的同时，能够进一步的提升a元素金属与b元素金属的互溶性。含a元素的非活性层的负极基底层为a基负极保护膜的再生提供a元素的来源，降低了二次电池中的活性物质b元素的消耗；而且，负极增强膜可以提高负极极片的比表面积，有效降低了电池循环过程中负极表面的电流密度，从而抑制sei对于负极极片的过度钝化，优化电池的容量保持率、倍率性能和循环稳定性。并且，与现有技术中采用两种或多种金属元素共同作为活性物质可逆地参与电池充放电过程，并抑制金属枝晶形成的机理不同，本技术中的a元素不作为活性物质参与到二次电池充放电过程中的电荷转移，不会在电池充放电过程中可逆地发生价态变化。本发明使用单一金属的阳离子作为载流子，有利于降低电池的制造、使用、管理成本。a元素离子无法嵌入正极材料或正极材料优先嵌入b元素离子，于是，a元素离子无法在正极材料中可逆地嵌入和脱出，即，a元素离子不能在电池的充放电过程中可逆地得失电子。含a元素的非活性层的负极基底层通过原电池的机理以及形成ba合金的方式消除b元素金属枝晶。a基负极保护膜具有进一步消除枝晶的效果，含a元素的非活性层的负极基底层可还可为a基负极保护膜的再生提供a元素的来源，降低了二次电池中的活性物质b元素的消耗。
36、通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。
1.一种二次电池，包括正极极片、电解质以及负极极片，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，还包括位于所述负极基底层至少部分表面上的a基负极保护膜。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述负极极片还包括位于所述a基负极保护膜的至少部分表面上的负极增强膜。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述负极增强膜为不与电解质发生化学反应的物质。
5.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，所述负极增强膜为不与b元素金属和/或含a元素的非活性层发生化学反应的物质。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述负极极片满足以下至少一个条件：
7.根据权利要求1-5中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述含a元素的非活性层与b元素通过以下任一种方式组合：镁非活性层与钠元素的组合，镁非活性层与锂元素的组合，镁非活性层与钾元素的组合，镁非活性层与钙元素的组合，钠非活性层与钾元素的组合，钠非活性层与锂元素的组合，钠非活性层与钙元素的组合，钙非活性层与钾元素的组合，钙非活性层与锂元素的组合，或钾非活性层与锂元素的组合。
8.根据权利要求1-5中任何一项所述的二次电池，其特征在于，还包括隔离膜，以及设置在隔离膜至少一部分上的第二负极增强膜；和/或所述隔离膜本身至少部分为第二负极增强膜。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述含a元素的非活性层呈片层状、条状、三维结构和/或颗粒结构的形式。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述负极基底层还包含溶入至少一个含a元素的非活性层中的b元素，以负极基底层的总质量计，所述b元素为0-70质量％。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述正极极片的活性材料不与a元素离子发生可逆电化学反应或优先与b元素离子发生可逆电化学反应。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述正极极片的活性材料为聚阴离子盐型、金属氧化物型或化合型。
13.根据权利要求1-5中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述电解质包含的至少一种阴离子选自含氟阴离子。
14.根据权利要求13所述的二次电池，其特征在于，所述电解质包含的至少一种阴离子选自双氟磺酰亚胺根、六氟磷酸根、双三氟甲烷磺酰亚胺根、二氟草酸硼酸根、四氟硼酸根、六氟砷酸根和二氟磷酸根中的至少一种。
15.根据权利要求1-5中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述电解质的溶剂选自醚类化合物、缩醛化合物和缩酮化合物中的至少一种。
16.根据权利要求1-5中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述电解质的浓度在0.5mol/l至7mol/l范围内。
17.一种用电装置，包括权利要求1-16中任一项所述的二次电池。
