本申请提供一种电极组件、二次电池和用电装置，属于电池技术领域。负极活性物质层包括沿厚度方向的第一部分和第二部分，第一部分为靠近负极集流体的部分，在充放电过程中，第二部分会优先嵌锂，对电池进行充电时，第二部分的锂化状态相对越高，第一部分的锂化状态相对越低，第二部分对于电池的电化学性能的提升大于第一部分对于电池的电化学性能的提升，当第一部分中硅基材料占第一部分的质量百分数大于第二部分中硅基材料占第二部分的质量百分数时，能够改善负极活性物质层中的硅基材料的膨胀问题。设置30%≤C2/C1≤95%，第二部分能够承担来自正极30%~95%的容量，进一步改善电池的首效、循环和存储性能。循环和存储性能。循环和存储性能。
【技术实现步骤摘要】
一种电极组件、二次电池和用电装置
[0001]本申请涉及电池
，具体而言，涉及一种电极组件、二次电池和用电装置。
技术介绍
[0002]硅基材料是目前克容量较高的一类负极材料，但是其循环性能、存储性能都不太理想，导致此问题的主要原因是硅基负极的硅颗粒膨胀粉化不断生成新的SEI消耗正极的活性锂。
技术实现思路
[0003]鉴于上述问题，本申请提供一种电极组件、二次电池和用电装置，其能够改善硅体系的电池的首效、循环和存储性能。
[0004]第一方面，本申请提供了一种电极组件，其包括：正极极片和负极极片，负极极片包括负极活性物质层和负极集流体，负极活性物质层包括沿厚度方向的第一部分和第二部分，第一部分为靠近负极集流体的部分，第一部分中硅基材料占第一部分的质量百分数大于第二部分中硅基材料占第二部分的质量百分数，正极极片包括正极活性物质层，正极活性物质层的单位面积容量为C1，第二部分的单位面积容量为C2，30%≤C2/C1≤95%。
[0005]本申请实施例的技术方案中，本申请实施例的负极活性物质层包括沿厚度方向的第一部分和第二部分，且第一部分为靠近负极集流体的部分，在充放电过程中，第二部分会优先嵌锂，即对电池进行充电时，第二部分的锂化状态相对越高，而第一部分的锂化状态相对越低，且第二部分对于电池的电化学性能的提升大于第一部分对于电池的电化学性能的提升，当第一部分中硅基材料占第一部分的质量百分数大于第二部分中硅基材料占第二部分的质量百分数时，能够改善负极活性物质层中的硅基材料的膨胀问题。同时设置30%≤C2/C1≤95%，使得第二部分能够承担来自正极30%~95%的容量，进一步改善电池的首效、循环和存储性能。
[0006]在一些实施例中，70%≤C2/C1≤90%。当70%≤C2/C1≤90%时，第二部分能够承担来自正极70%~90%的容量，进一步改善电池的首效、循环和存储性能，并且使得电池具有较高的能量密度。
[0007]在一些实施例中，第一部分为形成于负极集流体表面的第一负极活性层，第二部分为形成于第一负极活性层表面的第二负极活性层，且第一负极活性层中硅基材料占第一负极活性层的质量百分数与第二负极活性层中硅基材料占第二负极活性层的质量百分数之差为30%~80%。负极活性物质层具有第一负极活性层和第二负极活性层的层状结构，且当第一负极活性层中硅基材料占第一负极活性层的质量百分数与第二负极活性层中硅基材料占第二负极活性层的质量百分数之差为30%~80%时，第一部分中硅基材料占第一部分的质量百分数远大于第二部分中硅基材料占第二部分的质量百分数，从而进一步改善负极活性物质层中的硅基材料的膨胀问题。
[0008]在一些实施例中，第一部分的单位面积容量为C3，20%≤（C1‑
C2）/C3≤90%。当20%≤
（C1‑
C2）/C3≤90%时，第二部分只需要嵌锂到20%~90%，嵌锂量小硅基材料的相对膨胀会降低，硅基材料破损位点减少，电池的首效、循环和存储性能得到改善。
[0009]在一些实施例中，第一部分的单位面积容量为C3，50%≤（C1‑
C2）/C3≤75%。当50%≤（C1‑
C2）/C3≤75%时，第二部分只需要嵌锂到50%~75%，嵌锂量小硅基材料的相对膨胀会降低，硅基材料破损位点减少，电池的首效、循环和存储性能得到改善，并进一步提高电池的能量密度。
[0010]在一些实施例中，第一部分包括40wt%~80wt%硅基材料，硅基材料包括硅氧和/或硅碳。当第一部分包括40wt%~80wt%硅基材料时，有利于提升负极极片整体的能量密度，同时在能量密度一定的前提下降低第一部分的厚度，降低锂离子的扩散路径，兼顾动力学性能。
[0011]在一些实施例中，第一部分中的硅基材料的Dv50为1μm~8μm，Dv99≤20μm。硅基材料的粒径太大会影响到对锂离子的嵌锂能力，导致嵌锂深度变大，影响到电池的电化学性能，硅基材料的粒径太小难以加工。且由于由于第一部分的硅基材料的质量百分数相较于第二部分的硅基材料的质量百分数更高。当硅基材料的Dv50为1μm~8μm，Dv99≤20μm时，不仅有利于提高电池的电化学性能，还能够兼顾加工性能减少涂布刮带的现象。
[0012]在一些实施例中，第一部分包括10wt%~55wt%石墨。第一部分中的石墨不仅能够提供容量，且当第一部分包括40wt%~80wt%硅基材料时，石墨还能作为导电剂在第一部分中硅基材料较大时平衡正极活性材料的导电性。当第一部分包括10wt%~55wt%石墨时，可以兼顾导电效果和负极极片的能量密度。
[0013]在一些实施例中，第一部分中的石墨的Dv50为1μm~8μm，Dv99≤30μm。由于第一部分的单位面积重量低，且厚度较薄，控制石墨颗粒的粒度有利于减弱涂布难度，并减少划伤铜箔导致断带的现象，同时有利于提高第一部分的电子电导。当石墨的Dv50为1μm~8μm，Dv99≤30μm时，不仅不影响负极极片加工，同时还能使负极极片拥有较好的导电性。
[0014]在一些实施例中，第一部分包括3wt%~20wt%粘接剂，优选的，粘接剂的玻璃化转变温度≤25℃。粘接剂能够束缚硅基材料的膨胀。当第一部分包括3wt%~20wt%粘接剂时，粘接剂能够不同程度的控制硅基材料带来的体积效应。且为了兼顾负极极片的加工性能，减少负极极片开裂脱膜的现象出现，通常情况下负极活性物质的涂布工艺在常温常压下进行，玻璃化转变温度≤25℃的粘接剂能够满足常温常压的生产需求。
[0015]在一些实施例中，第一部分包括0.5wt%~5wt%点状导电剂，优选为导电炭黑。点状导电剂能够增加第一部分的导电性和对电解液的保液能力。
[0016]在一些实施例中，第一部分包括0.05wt%~1.2wt%碳纳米管，优选为单臂碳纳米管。碳纳米管具有拉伸强度强、抗压能力强和导电性能优越。当第一部分包括0.05wt%~1.2wt%碳纳米管时，能够大幅度提高第一部分的电子电导，碳纳米管能够分布在硅基材料颗粒的表面，从而减小硅基材料颗粒的膨胀，但是由于碳纳米管分散性较差，且容易使浆料产生凝胶现象，所以不能大量添加，将其含量控制在1.2wt%以内能够兼顾提升电子电导与加工性能。
[0017]在一些实施例中，碳纳米管的长径比≥1000。当碳纳米管的长径比≥1000时，碳纳米管的超大长径比有利于进一步提高第一部分的电子电导。
[0018]在一些实施例中，第一部分还包括1wt%~5wt%表面活性剂，优选为羧甲基纤维素
钠。由于第一部分中含有碳纳米管，但是碳纳米管的分散性较差，当第一部分还包括1wt%~5wt%表面活性剂时，有利于碳纳米管的均匀分散，从而稳定加工性能。
[0019]在一些实施例中，第一部分的单位面积重量为0.5mg/cm2~3.6mg/cm2。当第一部分的单位面积重量为0.5mg/cm2~3.6mg/cm2时，可以兼顾电池的动力学性能和实现工业化生产。
[0020]在一些实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电极组件，其特征在于，所述电极组件包括：正极极片和负极极片，所述负极极片包括负极活性物质层和负极集流体，所述负极活性物质层包括沿厚度方向的第一部分和第二部分，所述第一部分为靠近所述负极集流体的部分，所述第一部分中硅基材料占所述第一部分的质量百分数大于所述第二部分中硅基材料占所述第二部分的质量百分数，所述正极极片包括正极活性物质层，所述正极活性物质层的单位面积容量为C1，所述第二部分的单位面积容量为C2，30%≤C2/C1≤95%。2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，70%≤C2/C1≤90%。3.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一部分为形成于所述负极集流体表面的第一负极活性层，所述第二部分为形成于所述第一负极活性层表面的第二负极活性层，且所述第一负极活性层中硅基材料占所述第一负极活性层的质量百分数与所述第二负极活性层中硅基材料占所述第二负极活性层的质量百分数之差为30%~80%。4.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一部分的单位面积容量为C3，20%≤（C1‑
C2）/C3≤90%。5.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一部分的单位面积容量为C3，50%≤（C1‑
C2）/C3≤75%。6.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一部分包括40wt%~80wt%硅基材料，所述硅基材料包括硅氧和/或硅碳。7.根据权利要求6所述的电极组件，其特征在于，所述第一部分中的硅基材料的Dv50为1μm~8μm，Dv99≤20μm。8.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一部分包括10wt%~55wt%石墨。9.根据权利要求8所述的电极组件，其特征在于，所述第一部分中的石墨的Dv50为1μm~8μm，Dv99≤30μm。10.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第一部分包括3wt%~20wt%粘接剂。11.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴凯，严青伟，刘良彬，王家政，吕子建，董晓斌，
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：
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