二次电池及用电装置制造方法及图纸

本申请提供一种二次电池及用电装置，所述二次电池包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体及负极膜层，所述负极膜层具有远离所述负极集流体的第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述负极膜层的厚度记为H，从所述负极膜层的第二表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第一区域，从所述负极膜层的第一表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第二区域，所述第一区域包括第一活性材料，所述第二区域包括第二活性材料，所述第一活性材料包括第一硅基材料，所述第一硅基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒。次颗粒。次颗粒。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池及用电装置


[0001]本申请属于电池
，具体涉及一种二次电池及用电装置。

技术介绍

[0002]近年来，二次电池被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。随着二次电池应用范围越来越广泛，人们对二次电池的性能提出了严峻挑战，例如要求二次电池兼顾高能量密度和短充电时间。然而，目前面临的问题是：在提高二次电池的能量密度时，往往延长二次电池的充电时间。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种二次电池及用电装置，其能使二次电池兼顾高能量密度和良好的快充性能。
[0004]本申请第一方面提供一种二次电池，包括负极极片，其中，所述负极极片包括负极集流体及负极膜层，所述负极膜层具有远离所述负极集流体的第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述负极膜层的厚度记为H，从所述负极膜层的第二表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第一区域，从所述负极膜层的第一表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第二区域。
[0005]所述第一区域包括第一活性材料，所述第二区域包括第二活性材料，所述第一活性材料包括第一硅基材料，所述第一硅基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒。
[0006]在本申请的负极极片中，负极膜层的第一区域中的第一活性材料包括二次颗粒的硅基材料，其能改善负极膜层第一区域的孔隙结构，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，并使离子可以快速传输至第一活性材料颗粒表面；此外，二次颗粒的硅基材料可以提供更多的离子嵌入通道，从而还有利于离子从颗粒表层快速扩散至体相。由此，本申请的负极极片有利于提升高能量密度二次电池的快充性能，有利于实现超高快充目标。另外，第一活性材料包括二次颗粒的硅基材料，二次颗粒的硅基材料的抗压性较差，通过改进负极膜层的结构，可以降低辊压压力对二次颗粒的硅基材料颗粒结构的破坏，由此可以充分发挥第一硅基材料高容量的优势。因此，本申请的负极极片可以使二次电池兼顾高能量密度和良好的快充性能。
[0007]在本申请的任意实施例中，所述二次颗粒的第一硅基材料在所述第一硅基材料中的数量占比为≥55％，可选为60％
‑
85％。由此，有利于二次电池兼顾良好的快充性能和循环性能。
[0008]在本申请的任意实施例中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，由此可以改善负极膜层的电子电导性，从而能在提升二次电池的快充性能和能量密度的同时，使二次电池兼顾良好的循环性能。
[0009]在本申请的任意实施例中，所述第一碳基材料的表面不具有碳包覆层。
[0010]在本申请的任意实施例中，所述第一碳基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒。
[0011]在本申请的任意实施例中，所述二次颗粒的第一碳基材料在所述第一碳基材料中的数量占比为≥65％，可选为70％
‑
95％。由此，有利于二次电池兼顾良好的快充性能和循环性能。
[0012]在本申请的任意实施例中，所述第一碳基材料的体积分布粒径Dv50为12
‑
18μm，可选为14
‑
16μm。第一碳基材料的体积分布粒径Dv50在上述范围内时，有利于提升离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能，另外，还可以降低第一碳基材料的比表面积，减少副反应，从而还能够进一步提升二次电池的循环性能。
[0013]在本申请的任意实施例中，所述第一碳基材料的体积分布粒径Dv90为24
‑
30μm，可选为25
‑
29μm。第一碳基材料的体积分布粒径Dv90在上述范围内时，第一碳基材料颗粒的一致性较好，有利于提升离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
[0014]在本申请的任意实施例中，所述第一碳基材料满足(Dv90
‑
Dv10)/Dv50为0.8
‑
1.6，可选为1.0
‑
1.3。第一碳基材料的(Dv90
‑
Dv10)/Dv50在上述范围内时，有利于负极膜层的第一区域具有合适的孔隙结构，从而可以降低离子液相传输难度，进一步提升二次电池的快充性能；另外，第一碳基材料还具有良好的颗粒堆积性能，有利于提升负极膜层的压实密度，从而还能够进一步提升二次电池的能量密度。
[0015]在本申请的任意实施例中，所述第一碳基材料的比表面积为2.0
‑
4.0m2/g，可选为2.5
‑
3.1m2/g。第一碳基材料的比表面积在上述范围内时，可以增加负极膜层第一区域中的离子嵌入通道，有利于离子从颗粒表层快速扩散至体相，从而有利于二次电池快充性能的进一步优化。此外，第一碳基材料的比表面积在上述范围内时，有利于减少副反应，从而还能使二次电池具有良好的循环性能。
[0016]在本申请的任意实施例中，所述第一碳基材料在20000N下的粉体压实密度为1.8
‑
2.0g/cm3，可选为1.85
‑
1.95g/cm3。第一碳基材料的粉体压实密度在上述范围内时，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层的第一区域具有合适的孔隙结构，降低离子液相传输难度，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
[0017]在本申请的任意实施例中，所述第一碳基材料的振实密度为0.9
‑
1.1g/cm3，可选为0.95
‑
1.05g/cm3。第一碳基材料的振实密度在上述范围内时，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层的第一区域具有合适的孔隙结构，降低离子液相传输难度，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
[0018]在本申请的任意实施例中，所述第一碳基材料的石墨化度为≥93％，可选为93％
‑
95％。第一碳基材料的石墨化度在上述范围内时，有利于提升负极膜层的离子传输性能，从而能使二次电池兼顾高能量密度以及良好的快充性能。
[0019]在本申请的任意实施例中，所述第一碳基材料的克容量为≥355mAh/g，可选为357
‑
364mAh/g。第一碳基材料的克容量在上述范围内时，一方面能够提升二次电池的能量密度，另一方面还能使第一碳基材料兼具良好的离子传输性能，从而还有利于提升二次电
池的快充性能。
[0020]在本申请的任意实施例中，所述第一碳基材料的粉体OI值为3
‑
10，可选为5
‑
8。第一碳基材料的粉体OI值较小，能快速地接收来自正极的离子，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
[0021]在本申请的任意实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二次电池，包括负极极片，其中，所述负极极片包括负极集流体及负极膜层，所述负极膜层具有远离所述负极集流体的第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述负极膜层的厚度记为H，从所述负极膜层的第二表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第一区域，从所述负极膜层的第一表面至0.3H的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第二区域，所述第一区域包括第一活性材料，所述第二区域包括第二活性材料，所述第一活性材料包括第一硅基材料，所述第一硅基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒。2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述二次颗粒的第一硅基材料在所述第一硅基材料中的数量占比为≥55％，可选为60％
‑
85％。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述第一活性材料包括第一碳基材料；可选地，所述第一碳基材料的表面不具有碳包覆层。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的二次电池，其中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第一碳基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒；可选地，所述二次颗粒的第一碳基材料在所述第一碳基材料中的数量占比为≥65％，更可选为70％
‑
95％。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的二次电池，其中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第一碳基材料的体积分布粒径Dv50为12
‑
18μm，可选为14
‑
16μm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的二次电池，其中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第一碳基材料满足下述(1)
‑
(11)中的至少一项：(1)所述第一碳基材料的体积分布粒径Dv90为24
‑
30μm，可选为25
‑
29μm；(2)所述第一碳基材料满足(Dv90
‑
Dv10)/Dv50为0.8
‑
1.6，可选为1.0
‑
1.3；(3)所述第一碳基材料的比表面积为2.0
‑
4.0m2/g，可选为2.5
‑
3.1m2/g；(4)所述第一碳基材料在20000N下的粉体压实密度为1.8
‑
2.0g/cm3，可选为1.85
‑
1.95g/cm3；(5)所述第一碳基材料的振实密度为0.9
‑
1.1g/cm3，可选为0.95
‑
1.05g/cm3；(6)所述第一碳基材料的石墨化度为≥93％，可选为93％
‑
95％；(7)所述第一碳基材料的克容量为≥355mAh/g，可选为357
‑
364mAh/g；(8)所述第一碳基材料的粉体OI值为3
‑
10，可选为5
‑
8；(9)所述第一碳基材料的体积分布粒径Dv50记为A，单位为μm，所述第一碳基材料的比表面积记为B，单位为m2/g，则A/B为4
‑
11，可选为5
‑
7；(10)所述第一碳基材料包括石墨，可选地，所述石墨包括人造石墨；(11)所述第一碳基材料在所述第一活性材料中的质量占比为≥50％，可选为60％
‑
98％。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的二次电池，其中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第一碳基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，所述第二碳基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒；可选地，所述二次颗粒的第二碳基材料在所述第二碳基材料中的数量占比小于所述二次颗粒的第一碳基材料在所述第一碳基材料中的数量占比。
8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的二次电池，其中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第一碳基材料和所述第二碳基材料满足下述(1)
‑
(7)中的至少一项：(1)所述第二碳基材料的体积分布粒径Dv50小于所述第一碳基材料的体积分布粒径Dv50；(2)所述第二碳基材料的比表面积小于所述第一碳基材料的比表面积；(3)所述第二碳基材料在20000N下的粉体压实密度小于所述第一碳基材料在20000N下的粉体压实密度；(4)所述第二碳基材料的振实密度大于所述第一碳基材料的振实密度；(5)所述第二碳基材料的石墨化度小于所述第一碳基材料的石墨化度；(6)所述第二碳基材料的克容量小于所述第一碳基材料的克容量；(7)所述第二碳基材料的粉体OI值小于所述第一碳基材料的粉体OI值。9.根据权利要求1
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8任一项所述的二次电池，其中，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第二碳基材料满足下述(1)
‑
(14)中的至少一项：(1)所述第二碳基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，所述二次颗粒的第二碳基材料在所述第二碳基材料中的数量占比为≥60％，可选为65％
‑
90％；(2)所述第二碳基材料的表面具有碳包覆层，可选地，所述碳包覆层包括硬碳；(3)所述第二碳基材料的体积分布粒径Dv50为10
‑
17μm，可选为13
‑
15μm；(4)所述第二碳基材料的体积分布粒径Dv90为18
‑
26μm，可选为21
‑
25μm；(5)所述第二碳基材料满足(Dv90
‑
Dv10)/Dv50为0.6
‑
1.4，可选为0.8
‑
1.2；(6)所述第二碳基材料的比表面积为1.5
‑
3.0m2/g，可选为1.8
‑
2.5m2/g；(7)所述第二碳基材料在20000N下的粉体压实密度为1.65
‑
1.85g/cm3，可选为1.70
‑
1.80g/cm3；(8)所述第二碳基材料的振实密度为1.0
‑
1.2g/cm3，可选为1.05
‑
1.15g/cm3；(9)所述第二碳基材料的石墨化度为≥91％，可选为92％
‑
94％；(10)所述第二碳基材料的克容量为≥352mAh/g，可选为355
‑
359mAh/g；(11)所述第二碳基材料的粉体OI值为...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾晨，康蒙，刘良彬，何立兵，王家政，
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：