一种负极材料、负极极片、二次电池及用电装置制造方法及图纸

本申请提供了一种负极材料、负极极片、二次电池及用电装置，其中，包含该负极材料的扣式电池的充电克容量为Cap.C mAh/g，扣式电池放电克容量为Cap.D mAh/g，满足13≤Cap.C

【技术实现步骤摘要】
一种负极材料、负极极片、二次电池及用电装置


[0001]本申请涉及电化学领域，具体涉及一种负极材料、负极极片、二次电池及用电装置。

技术介绍

[0002]二次电池（例如锂离子电池）具有能量密度大、自放电小、无记忆效应及循环寿命长等优点，因此被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、储能设备等领域中。
[0003]二次电池的循环性能关系到电池的使用寿命，而且与二次电池的成本也具有一定相关性。同样的价格下，循环数量更多意味着单次循环成本更低，因此市场更倾向于同等价位下循环性能更好的产品。如何提升二次电池的循环性能成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种负极材料、负极极片、二次电池及用电装置，以提高二次电池的循环性能。具体技术方案如下：本申请第一方面提供了一种负极材料，其扣式电池充电克容量为Cap.C mAh/g，扣式电池放电克容量为Cap.D mAh/g，其中，13 ≤Cap.C
‑
Cap.D ≤18，且335.0 ≤Cap.C≤355.0，320.0 ≤Cap.D≤340.0。本申请通过协同调控负极材料的Cap.C、Cap.D及二者关系在上述范围内，应用该负极材料的二次电池具有优异的循环性能。
[0005]在本申请的一种实施方案中，所述负极材料在5
×
103kg压力下的压实密度为CD g/cm3，满足：1.60≤CD≤Cap.D/187.88，有利于得到具有高压实密度的负极极片及高能量密度的二次电池，同时还能使负极材料中的石墨颗粒具有适当的sp3杂化程度，有利于得到具有优异循环性能的二次电池。
[0006]在本申请的一种实施方案中，所述负极材料的比表面积为BET m2/g，所述负极材料的比表面积与粒径分布Dn10 满足：0.5 ≤0.5
×
BET
‑
Dn10≤ 2。通过协同调控负极材料的BET和Dn10在上述范围内，有利于二次电池循环性能的提高。
[0007]在本申请的一种实施方案中，0.8μm≤Dn10≤1.4μm。在本申请的一种实施方案中，所述负极材料的比表面积BET m2/g为3.0m2/g至6.0m2/g。在本申请的一种实施方案中，30μm≤Dv99≤45μm。
[0008]在本申请的一种实施方案中，所述负极材料的粒径分布满足：Dv99 ≤3.0
×
Dv50≤50.0μm，且Dv90/Dv50≤2.5。通过协同调控负极材料的Dv50、Dv90、Dv99满足上述关系，负极材料的颗粒分布较好，有利于提高二次电池的动力学性能和加工性能。
[0009]在本申请的一种实施方案中，所述负极材料的石墨化度为G，满足：84.0%≤G≤97.0%，有利于活性离子（如锂离子或钠离子）在负极材料颗粒中的快速脱嵌，从而改善二次电池的动力学与循环性能。
[0010]在本申请的一种实施方案中，所述负极材料的振实密度为TD g/cm3， 0.8 ≤TD≤1.2，且所述负极材料的OI值为3至8。本申请通过协同调控负极材料的振实密度和OI值在上
述范围内，有利于提高二次电池的循环性能。
[0011]在本申请的一种实施方案中，所述负极材料满足以下条件中的至少一者：（1）15≤Cap.C
‑
Cap.D≤18；（2）0.8≤0.5
×
BET
‑
Dn10≤1.7；（3）1.7≤Dv90/Dv50≤2.1，从而使二次电池具有优异的循环性能。
[0012]本申请第二方面提供了一种负极极片，其包括前述任一实施方案所述的负极材料。
[0013]在本申请的一种实施方案中，所述负极极片的压实密度为P g/cm3，满足：1.40≤P≤1.70，有利于提高负极极片的孔隙率，使电解液更容易浸润，从而负极极片更容易脱嵌活性离子，提高二次电池动力学性能。并且，还能够降低负极极片脱膜的风险，且负极材料颗粒间的接触面积增大，电子阻抗减小，有利于二次电池的性能发挥，提高二次电池的能量密度。
[0014]在本申请的一种实施方案中，所述负极极片单面单位面积的电容量为M mAh/cm2，满足：1.8≤M≤4.0，有利于缩短活性离子的脱嵌路径，提高负极极片的界面粘结力，降低循环后期的阻抗以及负极极片脱膜风险，同时有利于得到高能量密度和低成本的二次电池。
[0015]在本申请的一种实施方案中，所述负极极片的孔隙率为σ，满足：（CD
‑
P）
×
100%≤σ≤40%，有利于二次电池电性能的发挥，同时降低电解液消耗及负极材料颗粒间的接触阻抗，并能够提高二次电池的能量密度。
[0016]本申请第三方面提供了一种二次电池，其包括前述任一实施方案所述的负极极片，该二次电池具有良好的循环性能。
[0017]本申请第四方面提供了一种用电装置，其包括前述第三方面所述的二次电池。
[0018]本申请有益效果：本申请提供的一种负极材料、负极极片、二次电池及用电装置，其扣式电池充电克容量为Cap.C mAh/g，扣式电池放电克容量为Cap.D mAh/g，满足13 ≤Cap.C
‑
Cap.D ≤18，且335.0 ≤Cap.C≤355.0，320.0 ≤Cap.D≤340.0，应用该负极材料的二次电池具有优异的循环性能。当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
[0019]下面将对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0020]需要说明的是，在申请内容中，以锂离子电池作为二次电池的例子来解释本申请，但是本申请的二次电池并不仅限于锂离子电池。具体技术方案如下：本申请第一方面提供了一种负极材料，其扣式电池充电克容量为Cap.C mAh/g，扣式电池放电克容量为Cap.D mAh/g。其中，13 ≤Cap.C
‑
Cap.D ≤18，且335.0 ≤Cap.C≤355.0，320.0 ≤Cap.D≤340.0，优选地，15≤Cap.C
‑
Cap.D≤18。专利技术人研究发现，在Cap.D较低的情况下，负极材料中的石墨颗粒具有较低的结晶度，其颗粒中的碳原子除了sp2杂化外还具有部分sp3杂化。由于石墨是二维结构的片层结构，其在锂离子嵌锂脱锂过程中容易发生片层剥离，而sp3杂化的存在有助于提高负极材料的结构稳定性，从而有利于保持二次
电池循环过程中负极极片的结构稳定性。专利技术人研究后还发现，Cap.C和Cap.D之间的差值不宜过大，否则易导致负极材料中的非晶部分与缺陷增加，而上述非晶部分的嵌锂容量在循环中不可逆，因此会影响二次电池的循环性能。基于上述研究发现，本申请通过协同调控负极材料的Cap.C、Cap.D及二者关系在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极材料，其扣式电池充电克容量为Cap.C mAh/g，扣式电池放电克容量为Cap.D mAh/g，其中，13 ≤Cap.C
‑
Cap.D ≤18，且335.0 ≤Cap.C≤355.0，320.0 ≤Cap.D≤340.0。2.根据权利要求1所述的负极材料，其中，所述负极材料在5
×
103kg压力下的压实密度为CD g/cm3，满足：1.60≤CD≤Cap.D/187.88。3.根据权利要求1所述的负极材料，其中，所述负极材料的比表面积为BET m2/g，所述负极材料的比表面积与粒径分布Dn10满足：0.5 ≤0.5
×
BET
‑
Dn10≤2。4.根据权利要求1所述的负极材料，其中，所述负极材料的粒径分布满足：Dv99 ≤3.0
×
Dv50≤50.0μm，且Dv90/Dv50≤2.5。5.根据权利要求1所述的负极材料，其中，所述负极材料的石墨化度为G，满足：84.0%≤G≤97.0%。6.根据权利要求1所述的负极材料，其中，所述负极材料的振实密度为TD g/cm3， 0.8 ≤TD≤1.2，且所述负极材料的OI值为3至8。7.根据权利要求1至6中任一项所述的负极材料，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金文博，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：