一种负极片，二次电池及用电设备的制作方法

本发明涉及二次电池，具体涉及一种负极片，二次电池及用电设备。

背景技术：

1、在锂离子电池中，高容量的硅负极材料是最有潜力的负极材料，有望逐渐取代现有的石墨负极。但是采用硅负极材料的锂离子电池在快速充电时不可避免地存在如下问题：(1)在大电流条件下，负极片中快速嵌入li+，会引起极片中的硅材料不稳定的界面反应(如嵌锂和欧姆热释放)；(2)在大电流条件下，含硅负极片结构会发生不可逆的转变，导致硅材料体积膨胀并发生粉碎、极片的活性物质层脱落等问题，使锂离子电池的循环寿命严重缩短。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种负极片，该负极片能够提高电池在高倍率充电下的循环稳定性。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种负极片，包括：

4、负极集流体，其表面分布有凸起的碳颗粒；

5、第一负极活性层，附着于所述负极集流体的至少一侧表面上；所述第一负极活性层中包含第一石墨颗粒和第一硅颗粒；

6、第二负极活性层，附着于所述第一负极活性层的表面上；所述第二负极活性层中包含第二石墨颗粒和第二硅颗粒；

7、其中，所述所述第一石墨颗粒的d50粒径为4.5～16μm，所述第一硅颗粒的d50粒径为4.5～15.5μm；

8、所述第二石墨颗粒的d50粒径为11.2～18.9μm，所述第二硅颗粒的d50粒径为3.2～16μm，且第二石墨颗粒的d50粒径大于第二硅颗粒的d50粒径。

9、进一步地，所述第二石墨颗粒的d50粒径与所述第二硅颗粒的d50粒径的比值为1:1.08～4.2。

10、进一步地，所述负极集流体选自铜箔、镀碳铜箔、镀镍铜箔、镀锌铜箔、镀铁铜箔、镀钛铜箔中的一种；

11、和/或，所述碳颗粒的粒径为0.02～15μm；

12、和/或，所述碳颗粒是将碳粉喷洒于所述负极集流体上，在180～500℃下固化1～2h得到的。

13、进一步地，所述第一负极活性层和第二负极活性层中均还包括导电剂和粘结剂；

14、所述第一负极活性层中，第一石墨颗粒、第一硅颗粒、导电剂和粘结剂的质量比为0.5～35:25～95:0.8～7.0:1.0～12.0；

15、所述第二负极活性层中，第二石墨颗粒、第二硅颗粒、导电剂和粘结剂的质量比为0.5～35:25～95:0.8～7.0:1.0～12.0。

16、进一步地，所述第二负极活性层中粘结剂的含量高于所述第一负极活性层中粘结剂的含量。

17、进一步地，所述第一负极活性层和第二负极活性层的总厚度为0.032～0.180mm；

18、和/或，0.015mm≤所述第二负极活性层的厚度≤所述第一负极活性层的厚度；

19、和/或，所述第一负极活性层和所述第二负极活性层的压实密度均为1.30～1.88g/cm3。

20、进一步地，所述第二硅颗粒为表面包覆有碳层的硅碳复合颗粒；所述硅碳复合颗粒中，硅含量为22.5～74wt％。

21、进一步地，所述碳层为改性非晶型碳层；

22、所述改性非晶型碳层是将所述硅碳复合颗粒与0.03～0.9wt％六氟磷酸盐于40～60℃下热处理后得到的。

23、本发明第二方面提供了一种二次电池，包括前述的负极片。

24、本发明第三方面提供了一种用电设备，包括前述的二次电池。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

26、1.本发明的负极片中，通过在负极集流体表面设置凸起的碳颗粒，这些碳颗粒一方面提高了负极片的导电性，另一方面能强化了负极集流体与负极活性层之间的结合，避免整个负极活性层的脱离，提高了极片结构的强度，因此提升了大电流充电条件下极片的稳定性。

27、2.本发明的负极片中，以小粒径硅材料配合大粒径石墨作为第二负极活性层，预留大粒径石墨孔隙给小粒径硅材料当膨胀空间，从而降低了硅材料在充放电过程中的膨胀影响，提高了电池的高倍率充电性能；另外，第二负极活性层还能够起到保护第一负极活性层的作用，有效地减缓了第一负极活性层在循环过程中的膨胀，提高了负极片整体的结构稳定性，有利于提高电池的循环寿命。

技术特征：

1.一种负极片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种负极片，其特征在于，所述第二石墨颗粒的d50粒径与所述第二硅颗粒的d50粒径的比值为1:1.08～4.2。

3.根据权利要求1所述的一种负极片，其特征在于，所述负极集流体选自铜箔、镀碳铜箔、镀镍铜箔、镀锌铜箔、镀铁铜箔、镀钛铜箔中的一种；

4.根据权利要求1所述的一种负极片，其特征在于，所述第一负极活性层和第二负极活性层中均还包括导电剂和粘结剂；

5.根据权利要求4所述的一种负极片，其特征在于，所述第二负极活性层中粘结剂的含量高于所述第一负极活性层中粘结剂的含量。

6.根据权利要求1所述的一种负极片，其特征在于，所述第一负极活性层和第二负极活性层的总厚度为0.032～0.180mm；

7.根据权利要求1所述的一种负极片，其特征在于，所述第二硅颗粒为表面包覆有碳层的硅碳复合颗粒；所述硅碳复合颗粒中，硅含量为22.5～74wt％。

8.根据权利要求7所述的一种负极片，其特征在于，所述碳层为改性非晶型碳层；

9.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的负极片。

10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的二次电池。

技术总结
本发明公开了一种负极片，包括：负极集流体，其表面分布有凸起的碳颗粒；第一负极活性层，附着于负极集流体的至少一侧表面上；第一负极活性层中包含第一石墨颗粒和第一硅颗粒；第二负极活性层，附着于第一负极活性层的表面上；第二负极活性层中包含第二石墨颗粒和第二硅颗粒；其中，第一石墨颗粒的D50粒径为4.5～16μm，第一硅颗粒的D50粒径为4.5～15.5μm；第二石墨颗粒的D50粒径为11.2～18.9μm，第二硅颗粒的D50粒径为3.2～16μm，且第二石墨颗粒的D50粒径大于第二硅颗粒的D50粒径。本发明还公开了二次电池和用电设备。本发明提供的负极片，能够提高电池在高倍率充电下的循环稳定性。

技术研发人员：张浩,蒋亚琴,韩定宏
受保护的技术使用者：江苏正力新能电池技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13