本申请涉及一种负极及使用其的电化学装置和电子装置。本申请的负极包括：负极集流体和位于负极集流体的至少一个表面上的负极活性材料层，其中：负极活性材料层包括负极活性材料，负极活性材料包括石墨和硬碳，基于硬碳的总质量，硬碳中氢元素与碳元素的含量比为W1，基于石墨的总质量，石墨中氢元素与碳元素的含量比为W2，并且W1/W2的范围为5至19。本申请的电化学装置具有降低的阻抗和改善的倍率性能和循环性能。性能和循环性能。性能和循环性能。
【技术实现步骤摘要】
一种负极及使用其的电化学装置和电子装置
[0001]本申请涉及储能领域，具体涉及一种负极及使用其的电化学装置和电子装置。
技术介绍
[0002]电化学装置(例如，锂离子电池)具有体积和质量能量密度大、环境友好、工作电压高、体积小、重量轻、循环寿命长等优点，在便携式消费电子领域具有广泛的应用。随着近年来电动汽车和可移动电子设备的高速发展，人们对电池的能量密度、安全性、循环性能等相关需求越来越高，期待着综合性能全面提升的新型电化学装置的出现；其中，快速充放电性能、循环性能已成为亟待解决的关键技术问题，改进电极中的活性材料是解决上述问题的研究方向之一。
[0003]石墨是目前最广泛的负极材料，它具有效率高，充放电平台稳定等优势，然而，目前的商业石墨的性能几乎开发到了极致，如何进一步提升其快速充放电性能、倍率性能和循环性能是主要的难题之一。基于此，确有必要提供一种改进的负极来进一步提升和解决目前石墨负极快充性能、倍率性能和循环性能。
技术实现思路
[0004]本申请实施例提供了一种负极以及制备该负极的方法，以试图在至少某种程度上解决至少一种存在于相关领域中的问题。本申请实施例还提供了使用该负极的电化学装置以及电子装置。
[0005]在一个实施例中，本申请提供了一种负极，其包括：负极集流体和位于负极集流体的至少一个表面上的负极活性材料层，其中：负极活性材料层包括负极活性材料，负极活性材料包括石墨和硬碳，基于硬碳的总质量，硬碳中氢元素与碳元素的含量比为W1，基于石墨的总质量，石墨中氢元素与碳元素的含量比为W2，并且W1/W2的范围为5至19。
[0006]在一些实施例中，硬碳的压实密度为d
1 g/cm3，石墨的压实密度为d
2 g/cm3，d1/d2的范围为0.38至0.55。
[0007]在一些实施例中，d1为0.7至1.2，和/或d2为1.8至2.0。
[0008]在一些实施例中，W1/W2的范围为8至18.6。
[0009]在一些实施例中，W1/W2的范围为12至18。
[0010]在一些实施例中，负极活性材料在1300cm
‑1至1400cm
‑1处的峰值强度为ID，并且在1530cm
‑1至1630cm
‑1处的峰值强度为IG，ID/IG值的范围为0.2至0.5。
[0011]在一些实施例中，石墨和硬碳满足以下中的至少一者：
[0012](1)硬碳的D1v
50
为0.1μm至3μm；
[0013](2)石墨的D2v
50
为7μm至20μm；
[0014](3)石墨的D2v
50
与硬碳的D1v
50
满足：D2v
50
/D1v
50
≥4.5；
[0015](4)所述硬碳的D1v
50
与硬碳的D1v
90
满足：1.5<D1v
90
/D1v
50
≤6；
[0016](5)石墨的D2v
50
与石墨的D2v
90
满足：D2v
90
/D2v
50
＞1.5。
[0017]在一些实施例中，通过粒径测试，负极活性材料在0.5μm至2μm范围内具有峰值强度A，且在8μm至17μm范围内具有峰值强度B，且B/A不小于15。
[0018]在一些实施例中，硬碳的比表面积的范围为5m2/g至30m2/g。
[0019]在一些实施例中，基于负极活性材料的总质量，硬碳的质量百分含量为1％至10％。
[0020]在另一个实施例中，本申请提供一种本申请所述的负极的制备方法，其中所述制备方法包括：
[0021](1)制备硬碳，所述硬碳的制备工艺包含：
[0022](a)以葡萄糖或树脂中的至少一者作为前驱体，对所述前驱体进行加热得到产物；
[0023](b)在600℃
‑
1500℃的温度下煅烧步骤(a)中的所述产物，得到煅烧产物；
[0024](c)采用烷烃类气体对步骤(b)中的所述煅烧产物进行包覆，得到所述硬碳；
[0025](2)制备石墨，所述石墨的制备工艺包含：
[0026]将人造石墨在C2H2气体下加热至500℃
‑
1000℃，维持1
‑
5小时，在惰性气氛下降温后得到所述石墨；和
[0027](3)使用硬碳和石墨作为负极活性材料制备负极。
[0028]在另一个实施例中，本申请提供一种电化学装置，其包括根据本申请所述的负极。
[0029]在另一个实施例中，本申请提供一种电子装置，其包括根据本申请的实施例的电化学装置。
[0030]本申请通过控制在石墨负极活性材料中添加硬碳并控制硬碳中氢元素与碳元素的含量比W1与石墨中氢元素与碳元素的含量比W2的比值改善了负极的电流分布，从而改善电化学装置的倍率性能和循环性能，同时可降低电化学装置的阻抗。
[0031]本申请实施例的额外层面及优点将部分地在后续说明中描述、显示、或是经由本申请实施例的实施而阐释。
附图说明
[0032]在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。
[0033]图1示出了本申请实施例6的负极的横截面的扫描式电子显微镜(SEM)图片。
[0034]图2示出了本申请实施例6的负极活性材料的粒径分布曲线。
具体实施方式
[0035]本申请的实施例将会被详细的描示在下文中。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。
[0036]如本申请中所使用，术语“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的
±
10％的变化范围，例如小于或等于
±
5％、小于或等于
±
4％、小于或等于
±
3％、小于或等于
±
2％、小于或
等于
±
1％、小于或等于
±
0.5％、小于或等于
±
0.1％、或小于或等于
±
0.05％。
[0037]另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。
[0038本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种负极，其包括：负极集流体和位于所述负极集流体的至少一个表面上的负极活性材料层，其中：所述负极活性材料层包括负极活性材料，所述负极活性材料包括石墨和硬碳，基于所述硬碳的总质量，所述硬碳中氢元素与碳元素的含量比为W1，基于所述石墨的总质量，所述石墨中氢元素与碳元素的含量比为W2，并且W1/W2的范围为5至19。2.根据权利要求1所述的负极，其中所述硬碳的压实密度为d
1 g/cm3，所述石墨的压实密度为d
2 g/cm3，d1/d2的范围为0.38至0.55。3.根据权利要求2所述的负极，其中d1为0.7至1.2，和/或d2为1.8至2.0。4.根据权利要求1所述的负极，其中W1/W2的范围为8至18.6，优选地，W1/W2的范围为12至18。5.根据权利要求1所述的负极，其中所述负极活性材料在1300cm
‑1至1400cm
‑1处的峰值强度为ID，并且在1530cm
‑1至1630cm
‑1处的峰值强度为IG，ID/IG值的范围为0.2至0.5。6.根据权利要求1所述的负极，其中所述石墨和所述硬碳满足以下中的至少一者：(1)所述硬碳的D1v
50
为0.1μm至3μm；(2)所述石墨的D2v
50
为7μm至20μm；(3)所述石墨的D2v
50
与所述硬碳的D1v
50
满足：D2v
50
/D1v
50
≥4.5；(4)所述硬碳的D1v
50
与所述硬碳的D1v
90
满足：1.5<D1v
90
/D1v
50
【专利技术属性】
技术研发人员：易政，谭福金，邵文龙，谢远森，
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：
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