负极极片及其制备方法、电池和用电设备技术

本申请公开了一种负极极片及其制备方法、电池和用电设备，负极极片，包括集流体和负极活性材料层，所述集流体的至少一个表面包括第一区域和第二区域；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于所述第一区域，所述第二负极活性材料层设于所述第二区域；其中，所述第二负极活性材料层包括硅基材料和活性金属离子补充层，所述活性金属离子补充层位于所述硅基材料的至少部分表面。含有本申请负极极片的二次电池，具有优异的能量密度，且首效和循环性能好。循环性能好。循环性能好。

【技术实现步骤摘要】
负极极片及其制备方法、电池和用电设备


[0001]本申请属于二次电池
，具体涉及一种负极极片及其制备方法、电池和用电设备。

技术介绍

[0002]二次电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。
[0003]硅基材料是二次电池常用的负极活性材料。然而，现有的含有硅基材料的二次电池的首次库伦效率低、循环寿命短。

技术实现思路

[0004]鉴于
技术介绍
中存在的技术问题，本申请提供一种负极极片，旨在解决含有其的电池首次库伦效率低、循环寿命短的问题。
[0005]为了实现上述目的，本申请的第一方面提供了一种负极极片，包括：集流体，所述集流体的至少一个表面包括第一区域和第二区域；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于所述第一区域，所述第二负极活性材料层设于所述第二区域；其中，所述第二负极活性材料层包括硅基材料和活性金属离子补充层，所述活性金属离子补充层位于所述硅基材料的至少部分表面。
[0006]本申请至少包括如下所述的有益效果：本申请中，含有硅基材料的第二负极活性材料层和第一负极活性材料层在负极极片上分区分布，且第二负极活性材料层中，活性金属离子补充层有针对性地位于硅基材料的至少部分表面，提升了二次电池的首次库伦效率和循环寿命。
[0007]在本申请一些实施方式中，所述集流体的至少一个表面包括多个所述第一区域和多个所述第二区域。由此，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0008]在本申请一些实施方式中，所述第一区域和所述第二区域交替设置。由此，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0009]在本申请一些实施方式中，所述第一负极活性材料层的厚度为100μm
‑
250μm。由此，第一负极活性材料层的厚度在上述范围内，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0010]在本申请一些实施方式中，所述第一负极活性材料层的厚度为120μm
‑
220μm。由此，第一负极活性材料层的厚度在上述范围内，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0011]在本申请一些实施方式中，所述第一负极活性材料层包括碳基材料、锡基材料、钛酸锂或能与锂形成合金的金属中的至少一种。由此，第一负极活性材料层采用上述物质中的至少一种，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0012]在本申请一些实施方式中，所述碳基材料包括人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、碳纤维或中间相碳微球中的至少一种。由此，第一负极活性材料层采用上述物质中的至少一种，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0013]在本申请一些实施方式中，所述硅基材料形成硅层，所述活性金属离子补充层位于所述硅层的至少部分表面。由此，活性金属离子补充层有针对性地设在硅层外的表面，主要针对硅层补充活性金属离子，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0014]在本申请一些实施方式中，所述硅层的厚度为2μm
‑
60μm。由此，上述硅层的厚度范围内，二次电池具有优异的能量密度，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0015]在本申请一些实施方式中，所述硅层的厚度为45μm
‑
55μm。由此，上述硅层的厚度范围内，二次电池具有优异的能量密度，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0016]在本申请一些实施方式中，所述硅基材料包括单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物、含硅合金或硅氧碳复合材料中的至少一种。由此，硅基材料采用上述物质中的至少一种，二次电池具有优异的能量密度，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0017]在本申请的一些实施方式中，所述活性金属离子补充层的厚度为1μm
‑
30μm。上述活性金属离子补充层的厚度范围内，刚好可弥补硅基材料首次充电不可逆的活性金属离子的损失，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0018]在本申请的一些实施方式中，所述活性金属离子补充层的厚度为5μm
‑
25μm。上述活性金属离子补充层的厚度范围内，刚好可弥补硅基材料首次充电不可逆的活性金属离子的损失，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0019]在本申请的一些实施方式中，所述活性金属离子补充层包括锂、锂合金、含锂氧化物、含锂硫化物、含锂氮化物或含锂氟化物中的至少一种。由此，活性金属离子补充层采用上述物质中的至少一种，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0020]在本申请的一些实施方式中，所述活性金属离子补充层包括钠、钠合金、含钠氧化物、含钠硫化物、含钠氮化物或含钠氟化物中的至少一种。由此，活性金属离子补充层采用上述物质中的至少一种，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0021]在本申请的一些实施方式中，所述负极极片还包括设于所述集流体和所述负极活性材料层之间的导电层。导电层可以提升负极活性材料层的导电性能，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0022]在本申请的一些实施方式中，所述导电层设于所述集流体和所述第二负极活性材料层之间。导电层针对性地提升第二负极活性材料层的导电性，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0023]在本申请的一些实施方式中，所述导电层的电阻率为5Ω
·
cm
‑
1000Ω
·
cm。由此，上述导电层的电阻率范围内，可以提升第二负极活性材料层的导电性能，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0024]在本申请的一些实施方式中，所述导电层的电阻率为10Ω
·
cm
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300Ω
·
cm。由此，上述导电层的电阻率范围内，可以提升第二负极活性材料层的导电性能，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0025]在本申请的一些实施方式中，所述导电层的厚度为1μm
‑
30μm。由此，上述导电层的厚度范围内，可以提升第二负极活性材料层的导电性能，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0026]在本申请的一些实施方式中，所述导电层的厚度为2μm
‑
15μm。由此，上述导电层的厚度范围内，可以提升第二负极活性材料层的导电性能，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。
[0027]在本申请的一些实施方式中，所述导电层包括石墨烯、碳纳米管、碳纤维、乙炔黑、科琴黑、Super P、铜粉或银粉中的至少一种。由此，导电层采用上述物质中的至少一种，可以提升第二负极活性材料层的导电性能，可以提升二次电池的首次库伦效率和循环存储寿命。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极极片，其特征在于，包括：集流体，所述集流体的至少一个表面包括第一区域和第二区域；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于所述第一区域，所述第二负极活性材料层设于所述第二区域；其中，所述第二负极活性材料层包括硅基材料和活性金属离子补充层，所述活性金属离子补充层位于所述硅基材料的至少部分表面。2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述集流体的至少一个表面包括多个所述第一区域和多个所述第二区域。3.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域交替设置。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述第一负极活性材料层的厚度为100μm
‑
250μm。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述第一负极活性材料层的厚度为120μm
‑
220μm。6.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述第一负极活性材料层包括碳基材料、锡基材料、钛酸锂或能与锂形成合金的金属中的至少一种。7.根据权利要求6所述的负极极片，其特征在于，所述碳基材料包括人造石墨、天然石墨、硬碳、软碳、碳纤维或中间相碳微球中的至少一种。8.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述硅基材料形成硅层，所述活性金属离子补充层位于所述硅层的至少部分表面。9.根据权利要求8所述的负极极片，其特征在于，所述硅层的厚度为2μm
‑
60μm。10.根据权利要求8所述的负极极片，其特征在于，所述硅层的厚度为45μm
‑
55μm。11.根据权利要求1
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3中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述硅基材料包括单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物、含硅合金或硅氧碳复合材料中的至少一种。12.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述活性金属离子补充层的厚度为1μm
‑
30μm。13.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述活性金属离子补充层的厚度为5μm
‑
25μm。14.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述活性金属离子补充层包括锂、锂合金、含锂氧化物、含锂硫化物、含锂氮化物或含锂氟化物中的至少一种；或者，所述活性金属离子补充层包括钠、钠合金、含钠氧化物、含钠硫化物、含钠氮化物或含钠氟化物中的至少一种。15.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述负极极片还包括设于所述集流体和所述负极活性材料层之间的导电层。16.根据权利要求15所述的负极极片，其特征在于，所述导电层设于所述集流体和所述第二负极活性材料层之间。17.根据权利要求15所述的负极极片，其特征在于，所述导电层的电阻率为5Ω
·
cm
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1000Ω
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cm。
18.根据权利要求15所述的负极极片，其特征在于，所述导电层的电阻率为10Ω
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cm
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【专利技术属性】
技术研发人员：泉贵岭，马云建，张伟鸿，张加锡，高杰，姚萌，唐代春，杨瑞，
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：