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以及设置在所述负极集流体至少一个表面上且包括负极活性材料的负极膜层，所述负极活性材料包括碳基材料和硅基材料，所述碳基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，所述硅基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒。基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒。基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒。

【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，例如要求二次电池需要兼顾高能量密度以及良好的倍率性能等各种性能。然而，目前面临的问题是：在提高二次电池的能量密度时，往往影响二次电池的倍率性能。

技术实现思路

[0003]本申请是鉴于上述技术问题而研发的，其目的在于提供一种二次电池及用电装置，其能使二次电池在具有高能量密度的前提下，兼顾良好的倍率性能。
[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以及设置在所述负极集流体至少一个表面上且包括负极活性材料的负极膜层，所述负极活性材料包括碳基材料和硅基材料，所述碳基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，所述硅基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒。
[0005]在本申请的负极活性材料中，碳基材料和硅基材料均包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，由此可以增加离子嵌入通道，降低负极
‑
电解液界面阻抗，从而二次电池既可以具有较高的能量密度，又可以具有更优异的倍率性能。
[0006]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料的体积分布粒径Dv50大于所述硅基材料的体积分布粒径Dv50。通过使碳基材料的体积分布粒径Dv50大于硅基材料的体积分布粒径Dv50，可以降低大颗粒的硅基材料对二次电池倍率性能的不利影响；此外，通过大颗粒和小颗粒的搭配，还有助于提升负极极片的压实密度，提升二次电池的能量密度。
[0007]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料中的所述二次颗粒的数量占比大于所述硅基材料中的所述二次颗粒的数量占比。通过使碳基材料中的二次颗粒的数量占比大于硅基材料中的二次颗粒的数量占比，可以平衡二次电池的循环性能和能量密度。
[0008]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料中的所述二次颗粒的数量占比为≥70％，可选为75％
‑
90％。碳基材料中包含适当比例的二次颗粒时，可以增加负极膜层中的离子嵌入通道，降低负极
‑
电解液界面阻抗，从而有利于二次电池倍率性能的进一步优化；此外，还能减小电池极化，从而还能使二次电池具有良好的循环性能。
[0009]在本申请的任意实施例中，所述硅基材料中的所述二次颗粒的数量占比为≥55％，可选为60％
‑
85％。硅基材料中包含适当比例的二次颗粒时，可以增加负极膜层中的离子嵌入通道，降低负极
‑
电解液界面阻抗，从而有利于二次电池倍率性能的进一步优化；此外，还能减小电池极化，从而还能使二次电池具有良好的循环性能。
[0010]在本申请的任意实施例中，所述二次颗粒的硅基材料的孔隙率为≥4％，可选为
5％
‑
20％。通过进一步调节二次颗粒的硅基材料的孔隙率，有助于二次电池倍率性能的进一步优化。
[0011]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料的体积分布粒径Dv50为12
‑
18μm，可选为13
‑
17μm。
[0012]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料的体积分布粒径Dv90为20
‑
26μm，可选为21
‑
25μm。
[0013]碳基材料的体积分布粒径Dv50和/Dv90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倍率性能，另外还可以降低碳基材料的比表面积，减少副反应，从而进一步提升二次电池的循环性能。
[0014]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料满足(Dv90
‑
Dv10)/Dv50为0.6
‑
1.5，可选为0.9
‑
1.3。碳基材料的(Dv90
‑
Dv10)/Dv50在上述范围内时，其颗粒堆积性能较好，有利于提升负极膜层的压实密度，从而能够进一步提升二次电池的能量密度；另外，还有利于负极膜层具有合适的孔隙分布，从而还能够进一步提升二次电池的倍率性能。
[0015]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料的比表面积为1.5
‑
3.5m2/g，可选为1.7
‑
2.7m2/g。碳基材料的比表面积在上述范围内时，有利于减少副反应，从而能使二次电池具有更好的循环性能。
[0016]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料在20000N的粉体压实密度为1.65
‑
1.85g/cm3，可选为1.70
‑
1.80g/cm3。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，提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙分布，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润特性，进而提升二次电池的倍率性能和/或循环性能。
[0017]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料的振实密度为0.9
‑
1.2g/cm3，可选为0.9
‑
1.1g/cm3。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，提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙分布，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润特性，进而提升二次电池的倍率性能和/或循环性能。
[0018]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料的石墨化度为≥92％，可选为93％
‑
94％。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倍率性能。
[0019]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料的克容量为≥354mAh/g，可选为355
‑
360mAh/g。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，另一方面还能使碳基材料具有良好的离子传输性能，从而还有利于提升二次电池的倍率性能。
[0020]在本申请的任意实施例中，所述碳基材料的粉体OI值为2
‑
10，可选为3
‑
6。碳基材料的粉体OI值较小，颗粒的各个方向均具有离子嵌入口，由此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倍率性能。
[0021]在本申请的任意实施例中，所述硅基材料的体积分布粒径Dv50为8
‑
15μm，可选为10
‑
13μm。
[0022]在本申请的任意实施例中，所述硅基材料的体积分布粒径Dv90为15
‑
25μm，可选为16
‑
24μm。
[0023]硅基材料的体积分布粒径Dv50和/Dv90在上述范围内时，有利于提升离子和电子
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【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以及设置在所述负极集流体至少一个表面上且包括负极活性材料的负极膜层，所述负极活性材料包括碳基材料和硅基材料，所述碳基材料包括由一次颗粒聚集而成的二次颗粒，所述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，所述碳基材料的体积分布粒径Dv50大于所述硅基材料的体积分布粒径Dv50。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述碳基材料中的所述二次颗粒的数量占比大于所述硅基材料中的所述二次颗粒的数量占比。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的二次电池，其中，所述碳基材料中的所述二次颗粒的数量占比为≥70％，可选为75％
‑
90％；和/或，所述硅基材料中的所述二次颗粒的数量占比为≥55％，可选为60％
‑
85％。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的二次电池，其中，所述二次颗粒的硅基材料的孔隙率为≥4％，可选为5％
‑
20％。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的二次电池，其中，所述碳基材料的体积分布粒径Dv50为12
‑
18μm，可选为13
‑
17μm。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的二次电池，其中，所述碳基材料满足下述(1)
‑
(8)中的至少一项：(1)所述碳基材料的体积分布粒径Dv90为20
‑
26μm，可选为21
‑
25μm；(2)所述碳基材料满足(Dv90
‑
Dv10)/Dv50为0.6
‑
1.5，可选为0.9
‑
1.3；(3)所述碳基材料的比表面积为1.5
‑
3.5m2/g，可选为1.7
‑
2.7m2/g；(4)所述碳基材料在20000N的粉体压实密度为1.65
‑
1.85g/cm3，可选为1.70
‑
1.80g/cm3；(5)所述碳基材料的振实密度为0.9
‑
1.2g/cm3，可选为0.9
‑
1.1g/cm3；(6)所述碳基材料的石墨化度为≥92％，可选为93％
‑
94％；(7)所述碳基材料的克容量为≥354mAh/g，可选为355
‑
360mAh/g；(8)所述碳基材料的粉体OI值为2
‑
10，可选为3
‑
6。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的二次电池，其中，所述硅基材料满足下述(1)
‑
(7)中的至少一项：(1)所述硅基材料的体积分布粒径Dv50为8
‑
15μm，可选为10
‑
13μm；(2)所述硅基材料的体积分布粒径Dv90为15
‑
25μm，可选为16
‑
24μm；(3)所述硅基材料满足(Dv90
‑
Dv10)/Dv50为0.7
‑
1.5，可选为0.9
‑
1.3；(4)所述硅基材料的比表面积为0.7
‑
2.0m2/g，可选为0.8
‑
1.6m2/g；(5)所述硅基材料在50000N的粉体压实密度为1.0
‑
1.7g/cm3，可选为1.2
‑
1.6g/cm3；(6)所述硅基材料的振实密度为1.0
‑
1.5g/cm3，可选为1.1
‑
1.4g/cm3；(7)所述硅基材料在4MPa下的粉末电阻率为≤15Ω
·
cm，可选为0.5
‑
12Ω
·
cm。9.根据权利要求1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘良彬，王家政，曾晨，康蒙，吕子建，邓静娴，苏颖薇，
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：