二次电池和电子装置制造方法及图纸

本申请提供了一种二次电池和电子装置。本申请的二次电池包括负极，负极包括集流体和设置于集流体表面的负极活性材料层，负极活性材料层包括第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，第一负极活性材料层设置于集流体和第二负极活性材料层之间，第一负极活性材料层包括第一负极活性材料，第一负极活性材料的最大反弹率为Ra，第二负极活性材料层包括第二负极活性材料，第二负极活性材料的最大反弹率为Rb，其中，5％≤Ra≤13％，10％≤Rb≤17％，Ra＜Rb。本申请的二次电池兼具高的能量密度和优异的快充能力。的快充能力。的快充能力。

【技术实现步骤摘要】
二次电池和电子装置


[0001]本申请涉及储能领域。具体地，本申请涉及一种二次电池和电子装置。

技术介绍

[0002]随着二次电池市场不断扩大，对其性能要求也在不断提升，其中能量密度和快充性能就是较为重要的指标。现有二次电池中常规极片设计通常为单层，所用活性材料难以兼具高能量密度和和快充能力，往往需要通过降低涂布重量来提高二次电池的快充能力，或增加涂布重量来提高锂二次电池的能量密度。但是在降低涂布重量来提高二次电池快充能力的同时，由于活性材料较少导致能量密度损失严重；同理，在增加涂布重量来提高二次电池能量密度的同时，由于极片厚度较大，活性离子传输路径过长，会导致其快充能力较差。

技术实现思路

[0003]鉴于现有技术存在的上述问题，本申请提供一种二次电池。本申请的二次电池通过采用特定的多层极片设计，在显著提升二次电池快充性能的同时，又尽可能减少了对二次电池体积能量密度的影响，使得二次电池兼具高的能量密度和优异的快充能力。
[0004]本申请的第一方面提供了一种二次电池，其包括负极，该负极包括集流体和设置于集流体表面的负极活性材料层，负极活性材料层包括第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，料第一负极活性材料层设置于集流体和第二负极活性材料层之间，第一负极活性材料层第一负极活性材料第一负极活性材料，第一负极活性材料的最大反弹率为Ra，第二负极活性材料层包括第二负极活性材料，第二负极活性材料的最大反弹率为Rb，其中，5％≤Ra≤13％，10％≤Rb≤17％，Ra＜Rb。对于负极活性材料例如石墨材料而言，最大反弹率可以反映其被制成极片后的耐压性能。最大反弹率较低时，对应极片冷压后的反弹较小，有利于极片保持高的压实密度，意味着颗粒之间的堆积比较密实，会使得极片的孔隙减少，不利于电解液的渗透和活性离子的扩散，进而影响二次电池的快充能力。最大反弹率较高时，极片具有丰富的孔隙结构，有利于电解液的渗透和活性离子的扩散，但压实密度较低，会损失二次电池的体积能量密度。本申请的二次电池采用多层活性材料层设计，在上层(第二负极活性材料层)选用最大反弹率较高的第二负极活性材料，下层(第一负极活性材料层)选用最大反弹率较低的第一负极活性材料，并同时控制上下层活性材料的最大反弹率在上述范内，使得极片既有较高的压实密度，又能保持较高的表层孔隙率，从而使二次电池兼顾高能量密度和优异的快充能力。
[0005]在一些实施方式中，5％≤Ra≤10％，10％≤Rb≤14％。在一些实施方式中，8％≤Ra≤10％，12％≤Rb≤14％。第一负极活性材料的最大反弹率过低时，堆积越过于密实，会使得极片的孔隙减少，不利于电解液的渗透和活性离子的扩散，进而影响二次电池的快充能力。第二负极活性材料的最大反弹率过高时，虽然有利于快充能力的提升，但会使得压实密度较过低，损失二次电池的体积能量密度。
[0006]在一些实施方式中，5％≤Ra≤10％。在一些实施方式中，8％≤Ra≤10％。
[0007]在一些实施方式中，10％≤Rb≤14％。在一些实施方式中，12％≤Rb≤14％。
[0008]在一些实施方式中，0＜Rb
‑
Ra≤10％。Rb
‑
Ra的差值在上述范围内时，能够在保证体积能量密度的基础上，进一步提升二次电池的快充性能。在一些实施方式中，2％≤Rb
‑
Ra≤6％。
[0009]在一些实施方式中，第一负极活性材料达到最大反弹率时的粉末压实密度为PDa其中，1.95g/cm3≤PDa≤2.20g/cm3。在一些实施方式中，2.00g/cm3≤PDa≤2.20g/cm3。第一负极活性材料的PDa在上述范围内时，第一负极活性材料满足较高的极片压实密度设计并能够保持颗粒结构完整。
[0010]在一些实施方式中，第二负极活性材料达到最大反弹率时的粉末压实密度为PDb，其中，1.75g/cm3≤PDb≤2.00g/cm3。在一些实施方式中，1.80g/cm3≤PDb≤2.00g/cm3。第二负极活性材料的PDb在上述范围内时，第二负极活性材料在保持一定压实密度的基础上具有较高的反弹率。
[0011]在一些实施方式中，第一负极活性材料选自人造石墨，第二负极活性材料选自人造石墨。
[0012]在一些实施方式中，基于负极活性材料层的质量，第一负极活性材料层的质量含量为60％至80％。在一些实施方式中，基于负极活性材料层的质量，第二负极活性材料层的质量含量为20％至40％。第一负极活性材料层和第二负极活性材料层的含量在上述范围内时，二次电池兼顾高能量密度和优异的电化学性能。当第二负极活性材料层的质量含量大于40％，第一负极活性材料层的质量含量小于60％时，二次电池的能量密度损失较多。当第二负极活性材料层的质量含量小于20％，第一负极活性材料层的质量含量大于80％时，二次电池的快充能力显著降低。
[0013]在一些实施方式中，以N
‑
甲基吡咯烷酮为测试油进行测试，第一负极活性材料的吸油值小于或等于65mL/100g，第二负极活性材料的吸油值小于或等于65mL/100g。活性材料的吸油值反应了颗粒的亲油性质，吸油值过高，则活性材料颗粒在浆料分散时需要更多的分散剂才能均匀分散，使得浆料中活性物材料的占比降低，进而影响二次电池的能量密度和动力学性能。
[0014]在一些实施方式中，负极活性材料层与集流体之间的粘结力大于或等于8N/m。粘结力过低，极片在加工和循环过程中易发生掉粉和脱膜，因此限定粘结力大于等于8N/m，以保证极片具有较稳定的结构。
[0015]在一些实施方式中，负极的压实密度为1.70g/cm3至1.85g/cm3。负极的压实密度过大时，易导致极片过压，恶影响极片加工和电性能，负极的压实密度过小时，无法有效改善二次电池的能量密度。
[0016]在一些实施方式中，负极在50％SOC时的极片反弹率为T，其中，15％≤T≤20％。
[0017]本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括第一方面的二次电池。
[0018]本申请的二次电池通过采用多层极片设计，靠近集流体的下层选用最大反弹率较低的负极活性材料，使极片拥有较高的压实密度；上层选用最大反弹率较高的负极活性材料，使极片表层具有较多的孔隙，便于电解液的浸润和渗透，以及促进锂离子的扩散，使得极片既有较高的压实密度，又能保持较高的表层孔隙率，从而使二次电池兼顾高能量密度
和优异的快充能力。
[0019]本申请的第三方面提供了一种负极的制备方法，负极制备方法包括：第一活性材料的制备和第二活性材料的制备；第一活性材料由天然石墨和/或人造石墨经过包覆后，再进行两次不同的热处理制得，第二活性材料由人造石墨经过包覆后，再进行一次热处理制得。
[0020]具体地，第一活性材料制备：将人造石墨和/或天然石墨与包覆剂进行混合，得到第一混合物，基于第一混合物的质量，包覆剂的质量含量为1％至5％；在惰性气氛中，将第一混合物进行第一热处理，得到第一热处理产物；在CO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二次电池，其包括负极，所述负极包括集流体和设置于所述集流体表面的负极活性材料层，所述负极活性材料层包括第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，所述第一负极活性材料层设置于所述集流体和所述第二负极活性材料层之间，所述第一负极活性材料层包括第一负极活性材料，所述第一负极活性材料的最大反弹率为Ra，所述第二负极活性材料层包括第二负极活性材料，所述第二负极活性材料的最大反弹率为Rb，其中，5％≤Ra≤13％，10％≤Rb≤17％，Ra＜Rb。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，5％≤Ra≤10％，10％≤Rb≤14％。3.根据权利要求1所述的二次电池，其中，8％≤Ra≤10％，12％≤Rb≤14％。4.根据权利要求2所述的二次电池，其中，0＜Rb
‑
Ra≤10％。5.根据权利要求3所述的二次电池，其中，2％≤Rb
‑
Ra≤6％。6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述第一负极活性材料选自人造石墨和/或天然石墨，所述第二负极活性材料选自人造石墨。7.根据权利要求1所述的二次电池，基于所述负极活性材料层的质量，所述第一负极活性材料层的质量含量为60％至80％，所述第二负极活性材料层的质量含量为20％至40％。8.根据权利要求1所述的二次电池，基于所述负极活性材料层的质量，所述第一负极活性材料层的质量含量为70％至80％，所述第二负极活性材料层的质量含量为20％至30％。9.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述负极满足如下条件(i)至(iii)中的至少一者：(i)以N
‑
甲基吡咯烷酮为测试油进行测试，所述第一负极活性材料的吸油值小于或等于65mL/100g，所述第二负极活性材料的吸油值小于或等...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇圣，蔡余新，董佳丽，
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：