本发明专利技术的属于二次电池技术领域，尤其涉及一种硅基负极极片、二次电池和用电装置。该硅基负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一表面的活性涂层，所述活性涂层包括内涂层和外涂层，且满足以下关系：0.3≤a/b≤1；1.2≤c/d≤3，其中，a为内涂层中硅氧材料中氧原子数量，且0.6≤a≤1.3；b为外涂层中硅氧材料中氧原子数量，且a≤b≤2；c为内涂层的厚度，且50μm≤c≤150μm；d为外涂层的厚度，且25μm≤d≤100μm。本发明专利技术的硅基负极极片，内涂层和外涂层中硅氧原子比例不相同，从而使负极极片具有高比能量，充放电体积变化较小，不易析锂，循环寿命长的特点。循环寿命长的特点。循环寿命长的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种硅基负极极片、二次电池和用电装置
[0001]本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种硅基负极极片、二次电池和用电装置。
技术介绍
[0002]近年来随着电池技术的进步，传统石墨负极的比容量已提升到了接近其理论值(372mAh/g)，难以继续向上提高。如要突破这个瓶颈，需要开发新的负极材料。相较于石墨负极，硅材料具有更高的克容量(4200mAh/g)，可以大大提升电池的能量密度，满足越来越高的能量需求。并且其储量丰富，成本低，适合量产。然而硅负极充放电体积变化太大，导致电池出现循环膨胀过大、析锂等问题。因此，亟需一种解决上述问题的技术方案。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种硅基负极极片，在负极集流体表面设置内外两层涂层，内涂层和外涂层中硅氧原子比例不相同，从而使负极极片具有高比能量，充放电体积变化较小，不易析锂，循环寿命长的特点。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种硅基负极极片，包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一表面的活性涂层，所述活性涂层包括内涂层和外涂层，其中内涂层和外涂层满足以下关系：0.3≤a/b≤1；1.2≤c/d≤3，其中，
[0006]a为内涂层中硅氧材料中氧原子数量，且0.6≤a≤1.3；
[0007]b为外涂层中硅氧材料中氧原子数量，且a≤b≤2；
[0008]c为内涂层的厚度，且50μm≤c≤150μm；
[0009]d为外涂层的厚度，且25μm≤d≤100μm。
[0010]优选地，所述a的取值范围为0.9≤a≤1.1。
[0011]优选地，所述c的取值范围为80μm≤c≤120μm。
[0012]优选地，所述d的取值范围为40μm≤d≤80μm。
[0013]优选地，0.3≤a/b≤1，且1.2≤c/d≤3。
[0014]本专利技术的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种二次电池，具有高比容量、长循环率和良好的安全性。
[0015]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0016]一种二次电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜、电解液和壳体，所述隔离膜用于将正极极片和负极极片分隔，所述壳体用于将正极极片、负极极片、隔离膜和电解液封装，所述负极极片为上述的硅基负极极片。
[0017]优选地，所述正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括镍钴锰三元材料、铁锂材料中的一种或几种。
[0018]优选地，所述正极活性物质层还包括碳基材料，所述碳基材料包括天然石墨、人造
石墨、复合石墨、石墨烯中的一种或多种。
[0019]优选地，所述电解液包括以下重量份数的原料：6～30份锂盐、60～90份有机溶剂和2～12份添加剂。
[0020]本专利技术的目的之三在于：针对现有技术的不足，而提供一种用电装置，具有良好的使用寿命和安全性。
[0021]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0022]一种用电装置，包括上述的二次电池。
[0023]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的一种硅基负极极片，在负极集流体表面设置内外两层涂层，内涂层和外涂层中硅氧原子比例不相同，从而使负极极片具有高比能量，充放电体积变化较小，不易析锂，循环寿命长的特点。
附图说明
[0024]图1是本专利技术的一种硅基负极极片的结构示意图之一。
[0025]图2是本专利技术的一种硅基负极极片的结构示意图之二。
[0026]其中，1、负极集流体；2、内涂层；3、外涂层。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施方式和说明书附图，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。
[0028]一种硅基负极极片，包括负极集流体1以及设置在负极集流体1至少一表面的活性涂层，所述活性涂层包括内涂层2和外涂层3，其中内涂层2和外涂层3满足以下关系：0.3≤a/b≤1；1.2≤c/d≤3，其中，
[0029]a为内涂层2中硅氧材料中氧原子数量，且0.6≤a≤1.3；
[0030]b为外涂层3中硅氧材料中氧原子数量，且a≤b≤2；
[0031]c为内涂层2的厚度，且50μm≤c≤150μm；
[0032]d为外涂层3的厚度，且25μm≤d≤100μm。
[0033]本专利技术的一种硅基负极极片，在负极集流体1表面设置内外两层涂层，内涂层2和外涂层3中硅氧原子比例不相同，从而使负极极片具有高比能量，充放电体积变化较小，不易析锂，循环寿命长的特点。
[0034]本专利技术设计了含不同硅氧原子比例的氧化亚硅双层负极活性物质涂层，通过氧原子比例较高的外层提高循环寿命、降低循环膨胀率，同时通过高硅原子比例的内层活性物质保障电池的高能量密度。此专利技术提高了电池的安全性能，循环性能和克容量，可以代替传统单层硅负极来满足对于高能量密度的要求，有利于推动硅基电池的进一步发展和应用。负极活性物质涂层可以设置于负极集流体1的一侧面，如图1所示，负极活性物质涂层也可以设置于负极集流体1的另一侧面，如图2所示。
[0035]在相同的化学制备分散工艺下，氧化亚硅SiOx中的氧原子比例越高，负极脱嵌锂的体积变化就越小，SEI膜就越不易在膨胀收缩过程中破裂，未钝化的负极活性Si直接与电解液接触和反应的概率也会降低，因而减少了电解液和锂离子的不可逆消耗，增强了电池的循环性能。减少硅负极体积膨胀也有利于减轻负极材料粉化和减少界面应力引发的活性
物质层与集流体之间的分离现象。但是氧原子占比高也会导致负极在充放电反应过程中产生更多的非活性物质，从而降低了电池的比容量。因此，此电池负极表面涂层的第二活性物质选择了氧原子含量高的SiOx来形成稳定的SEI膜，保障电池中的活性物质在长期循环中不被过多损耗；为了平衡高能量密度，此电池负极内层涂布的第一活性物质设有硅含量高的SiOx。
[0036]本专利技术的专利技术人发现，外层涂层的厚度越薄，越有利于导电离子快速建立运输通道充分深入内层，电池内部的导电也越均匀，析锂风险也越低。外活性物质层减薄也提高了Si在双层的SiO
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中的比例，有利于电池的大能量密度和首次库伦效率。但如果外涂层3太薄，可能导致其表面形成的SEI膜过脆过薄，不能很好地抵抗内层高硅原子涂层的体积效应，不断破裂修复影响电池的循环寿命和容量保持率。因此需要将外活性物质层的相对厚度设计在能保证长循环寿命的下限范围。
[0037]本专利技术的专利技术人通过大量研究，将负极极片设计成双层结构，通过调整内外层的硅氧原子比例及涂层厚度，使得负极极片同时满足以下关系：0.3≤a/b≤1，且1.2≤c/d≤3，可以使电池既有较高能量密度，又有较好循环性能和稳定性。
[0038]在本专利技术设计的负极极片中，外层活性物质的硅氧原子比例较低，电解液不会和其发生大量不可逆反应本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硅基负极极片，其特征在于，包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一表面的活性涂层，所述活性涂层包括内涂层和外涂层，其中内涂层和外涂层满足以下关系：0.3≤a/b≤1；1.2≤c/d≤3，其中，a为内涂层中硅氧材料中氧原子数量，且0.6≤a≤1.3；b为外涂层中硅氧材料中氧原子数量，且a≤b≤2；c为内涂层的厚度，且50μm≤c≤150μm；d为外涂层的厚度，且25μm≤d≤100μm。2.根据权利要求1所述的硅基负极极片，其特征在于，所述a的取值范围为0.9≤a≤1.1。3.根据权利要求1所述的硅基负极极片，其特征在于，所述c的取值范围为80μm≤c≤120μm。4.根据权利要求1所述的硅基负极极片，其特征在于，所述d的取值范围为40μm≤d≤80μm。5.根据权利要求1所述的硅基负极极片，其特征在于，0.4≤a/b≤0.8，且1.3≤c/d≤2.8。6.一种二次电池，其特征在于，包...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱金保，唐文，祝佳丽，张国帅，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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