负极片及二次电池制造技术

本申请提供了一种负极片及二次电池。所述负极片包括负极集流体以及设置于所述负极集流体上的负极膜片，所述负极膜片包括第一涂层以及第二涂层。所述第一涂层位于所述负极膜片的最外层且包括第一负极活性材料，所述第一负极活性材料包括硅基材料和碳材料，且在所述第一涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为0.5％～10％。所述第二涂层设置于所述第一涂层和所述负极集流体之间且包括第二负极活性材料，所述第二负极活性材料包括硅基材料和碳材料，且在所述第二涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为5％～50％。本申请的二次电池能兼具比能量高、首次充放电效率高、循环性能好以及安全性能好的特点。

【技术实现步骤摘要】
负极片及二次电池
本申请涉及电池领域，尤其涉及一种负极片及二次电池。
技术介绍
近些年，新能源汽车领域快速发展，动力电池受到了全球各大汽车厂商的关注与青睐。随着车企对动力电池比能量的要求越来越高，开发更高比能量的电极活性材料势在必行。常见的负极活性材料多以石墨为主，但其理论比容量仅为372mAh/g，且目前商业化的人造石墨和天然石墨的实际比容量已接近其理论比容量，无法进一步提高，从而限制了动力电池比能量的提升。因此，需要开发新的、具有更高比容量的负极活性材料。硅基材料因具有较高的理论比容量(通常大于4200mAh/g)且资源丰富，而引起了研究者的广泛关注。然而，硅基材料在充电过程中体积膨胀较大，同时硅基材料还存在首次充放电效率偏低的问题，造成动力电池的首次充放电效率也偏低。因此如何使包含硅基材料的动力电池也满足使用需求，是目前行业内普遍面临的难题。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本申请的目的在于提供一种负极片及二次电池，所述二次电池能兼具比能量高、首次充放电效率高、循环性能好以及安全性能好的特点。为了达到上述目的，在本申请的第一方面，本申请提供了一种负极片，其包括负极集流体以及设置于所述负极集流体上的负极膜片，所述负极膜片包括第一涂层以及第二涂层。所述第一涂层位于所述负极膜片的最外层且包括第一负极活性材料，所述第一负极活性材料包括硅基材料和碳材料，且在所述第一涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为0.5％～10％。所述第二涂层设置于所述第一涂层和所述负极集流体之间且包括第二负极活性材料，所述第二负极活性材料包括硅基材料和碳材料，且在所述第二涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为5％～50％。在本申请的第二方面，本申请提供了一种二次电池，其包括本申请第一方面所述的负极片。本申请至少包括如下所述的有益效果：本申请的负极片包括具有多层结构的负极膜片，其中负极膜片的外层结构中硅基材料的质量百分含量小、内层结构中硅基材料的质量百分含量大，这样负极膜片表面SEI膜在充放电过程中破碎概率大大降低，由此，离子不可逆程度也降低，进而二次电池的首次充放电效率以及循环性能可以得到很好地改善，内层结构中高含量的硅基材料可以保证二次电池具有高的比能量。具体实施方式下面详细说明根据本申请的负极片及二次电池。首先说明根据本申请第一方面的负极片。根据本申请第一方面的负极片包括负极集流体以设置于所述负极集流体上的负极膜片，所述负极膜片包括第一涂层和第二涂层。其中，所述第一涂层位于所述负极膜片的最外层且包括第一负极活性材料，所述第一负极活性材料包括硅基材料和碳材料，且在所述第一涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为0.5％～10％。所述第二涂层设置于所述第一涂层和所述负极集流体之间且包括第二负极活性材料，所述第二负极活性材料包括硅基材料和碳材料，且在所述第二涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为5％～50％。二次电池的比能量与负极活性材料的比容量密切相关。通常，负极活性材料的比容量越高，越有利于提升二次电池的比能量。硅基材料由于具有较高的理论比容量，因此用作二次电池的负极活性材料时可以达到提高二次电池比能量的目的。但是硅基材料在充电过程中体积膨胀较大，由此硅基材料内部产生的较大膨胀应力会对硅基材料的结构造成破坏，这种硅基材料结构上的破坏不仅会破坏硅基材料与硅基材料之间的电接触，还可能会导致负极膜片从负极集流体上脱落，使离子的脱出和嵌入过程不能顺利进行；且离子在脱出和嵌入过程中的不可逆程度还会增大，不仅降低了二次电池的首次充放电效率，还影响了二次电池的循环性能和安全性能。同时由于硅基材料在充放电过程中体积膨胀较大，负极膜片表面的SEI膜会不断地破碎以及修复，消耗了大量离子，导致离子不可逆程度不断增大，也会影响二次电池的循环性能。本申请设置于负极集流体上的负极膜片具有多层结构，位于负极膜片最外层的第一涂层包括硅基材料和碳材料，位于第一涂层与负极集流体之间的第二涂层也包括硅基材料和碳材料，但不同的是第一涂层中硅基材料的质量百分含量小于第二涂层中硅基材料的质量百分含量。与常规单层设置的碳基负极片相比，本申请的二次电池可具有更高的比能量；而与单层设置的硅基负极片相比，多层结构的负极膜片表面具有较低的硅基材料含量，这样二次电池充放电过程中，负极膜片表面SEI膜破碎概率大大降低，由此，离子不可逆程度也降低，进而二次电池的循环性能可以得到很好地改善。在第一涂层中，硅基材料的质量百分含量越大，越有利于提升二次电池的比能量，但是由于硅基材料在充电过程中体积膨胀较大，负极膜片表面SEI膜破碎概率升高，由此，离子不可逆程度升高。同时，硅基材料的质量百分含量也不宜过小，这样第一涂层和第二涂层承受的膨胀应力容易相差过大，进而第一涂层和第二涂层的界面相容性变差，也会影响二次电池的性能。因此，在所述第一涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为0.5％～10％。优选地，在所述第一涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为0.5％～5％。在第二涂层中，硅基材料的质量百分含量越大，越有利于提升二次电池的比能量，但是若硅基材料的质量百分含量过大，第一涂层和第二涂层承受的膨胀应力相差过大，第一涂层和第二涂层的界面相容性变差，也会影响二次电池的性能。因此，在所述第二涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为5％～50％。优选地，在所述第二涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为10％～40％。此外，由于在本申请的负极片中，第一涂层与第二涂层均同时含有硅基材料和碳材料，这样第一涂层与第二涂层可具有良好的界面相容性，从而缓解充电过程中两个涂层承受膨胀应力不均的问题。然而，若第一涂层和第二涂层中硅基材料的质量百分含量相差过小，则本质上其与常规单层设置的负极片无明显差别，从而无法体现出负极膜片多层结构设计的优势；若第一涂层和第二涂层中硅基材料的质量百分含量相差过大，则会导致第一涂层和第二涂层之间的膨胀应力相差过大，在二次电池的充放电过程中会出现第一涂层与第二涂层分离而脱模的情况。优选地，所述第二涂层中硅基材料的质量百分含量与所述第一涂层中硅基材料的质量百分含量的差值为5％～35％。进一步优选地，所述第二涂层中硅基材料的质量百分含量与所述第一涂层中硅基材料的质量百分含量的差值为10％～30％。此外，第一涂层和第二涂层中碳材料的质量百分含量的差值也会影响到二次电池的性能。若第一涂层和第二涂层中碳材料的质量百分含量的差值过小，则本质上其与常规单层设置的负极片相比无明显差别，从而无法体现出负极膜片多层结构设计的优势；若第一涂层和第二涂层中碳基材料的质量百分含量相差过大，则会导致第一涂层和第二涂层之间的膨胀应力相差过大，在二次电池的充放电过程中会出现第一涂层与第二涂层分离而脱模的情况。优选地，所述第一涂层中碳材料的质量百分含量与所述第二涂层中碳材料的质量百分含量的差值为10％～40％。进一步优选地，所述第一涂层中碳材料的质量百分含量与所述第二涂层中碳材料的质量百分含量的差值为10％～2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负极片，包括负极集流体以及设置于所述负极集流体上的负极膜片；/n其特征在于，/n所述负极膜片包括：/n第一涂层，位于所述负极膜片的最外层且包括第一负极活性材料，所述第一负极活性材料包括硅基材料和碳材料；以及/n第二涂层，设置于所述第一涂层和所述负极集流体之间且包括第二负极活性材料，所述第二负极活性材料包括硅基材料和碳材料；/n在所述第一涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为0.5％～10％；/n在所述第二涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为5％～50％。/n

【技术特征摘要】
1.一种负极片，包括负极集流体以及设置于所述负极集流体上的负极膜片；
其特征在于，
所述负极膜片包括：
第一涂层，位于所述负极膜片的最外层且包括第一负极活性材料，所述第一负极活性材料包括硅基材料和碳材料；以及
第二涂层，设置于所述第一涂层和所述负极集流体之间且包括第二负极活性材料，所述第二负极活性材料包括硅基材料和碳材料；
在所述第一涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为0.5％～10％；
在所述第二涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为5％～50％。


2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，
在所述第一涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为0.5％～5％；
在所述第二涂层中，所述硅基材料的质量百分含量为10％～40％。


3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第二涂层中硅基材料的质量百分含量与所述第一涂层中硅基材料的质量百分含量的差值为5％～35％，优选地，所述第二涂层中硅基材料的质量百分含量与所述第一涂层中硅基材料的质量百分含量的差值为10％～30％。


4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一涂层中碳材料的质量百分含量与所述第二涂层中碳材料的质量百分含量的差值为10％～40％，优选地，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾毓群，梁成都，闫传苗，柳金华，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35