负极极片、包括该负极极片的电化学装置和电子装置的制作方法

本申请涉及电化学，特别是涉及一种负极极片、包括该负极极片的电化学装置和电子装置。

背景技术：

1、伴随着社会的快速发展，对电化学装置(如锂离子电池)的能量密度提出了更高的要求。由于硅基材料具有极高的理论比容量，将硅基材料与石墨混合作为负极活性材料，以显著提升锂离子电池的能量密度。但是，硅基材料与电解液间的高反应活性，造成电解液的持续快速消耗，循环后期硅基材料与电解液接触断开，失去反应活性，最终导致锂离子电池容量加速衰减，影响锂离子电池的循环性能。因此，如何提高锂离子电池的循环性能成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种负极极片、包括该负极极片的电化学装置和电子装置，以提高电化学装置的循环性能。

2、需要说明的是，本申请的技术实现要素：中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本申请，但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。具体技术方案如下：

3、本申请的第一方面提供了一种负极极片，负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的第一负极材料层和第二负极材料层，第一负极材料层设置于负极集流体和第二负极材料层之间；第一负极材料层包括第一负极活性材料，第一负极活性材料包括第一石墨；第二负极材料层包括第二负极活性材料和纳米金属氧化物，第二负极活性材料包括硅碳材料和第二石墨，纳米金属氧化物包括氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化锡、氧化铟、氧化锆、氧化铜或氧化银中的至少一种；基于第二负极材料层的质量，纳米金属氧化物的质量百分含量为0.01％至10％。本申请的负极极片通过在负极集流体表面同时设置第一负极材料层和第二负极材料层，第二负极材料层中将硅碳材料和第二石墨等混合作为第二负极活性材料，硅碳材料的高容量特性有利于提高电化学装置的能量密度。硅碳材料与电解液间的高反应活性，使得硅碳材料在电化学装置循环过程中需要较多的电解液，本申请通过将第二负极材料层设置于负极极片中电解液更易于传输的表层，能够使硅碳材料周围的电解液得到持续补充。且在第二负极材料层中加入含量和种类处于本申请范围内的纳米金属氧化物，能够提升第二负极材料层对电解液的润湿性，有利于电解液在第二负极材料层的孔隙内均匀分布。这样，将负极极片应用于电化学装置中，能够降低因局部电解液缺失导致硅碳材料失去反应活性进而使电化学装置循环后期容量跳水的概率。由此，能够使电化学装置的循环性能得到提高，且使电化学装置具有较高的能量密度。

4、在本申请的一些实施方案中，基于第二负极材料层的质量，纳米金属氧化物的质量百分含量为0.1％至6％。将纳米金属氧化物的质量百分含量调控在上述范围内，有利于提高第二负极材料层对电解液的润湿性，进一步提高电化学装置的循环性能。

5、在本申请的一些实施方案中，基于第二负极材料层的质量，纳米金属氧化物的质量百分含量为0.5％至3％。将纳米金属氧化物的质量百分含量调控在上述范围内，有利于更进一步提高电化学装置的循环性能。

6、在本申请的一些实施方案中，纳米金属氧化物的粒径dv50-1为10nm至1000nm。将纳米金属氧化物的粒径dv50-1调控在上述范围内，有利于提高纳米金属氧化物对电解液的润湿性，改善电化学装置的循环性能。

7、在本申请的一些实施方案中，纳米金属氧化物的粒径dv50-1为100nm至600nm。将纳米金属氧化物的粒径dv50-1调控在上述范围内，有利于进一步提高电化学装置的循环性能。

8、在本申请的一些实施方案中，第一石墨的粒径dv50-2为11.0μm至13.5μm，第二石墨的粒径dv50-3为9μm至12μm。将第一石墨的粒径dv50-2和第二石墨的粒径dv50-3调控在上述范围内，电化学装置在具有良好的循环性能的基础上，具有较高的能量密度。

9、在本申请的一些实施方案中，硅碳材料的粒径dv10、dv50-4和dv90满足：5μm≤dv10≤6μm、8μm≤dv50-4≤10.5μm、13μm≤dv90≤17μm。将硅碳材料的粒径dv10、dv50-4和dv90调控在上述范围内，电化学装置的循环性能和能量密度得到提高。

10、在本申请的一些实施方案中，硅碳材料的粒径dv10和dv90满足：7.5μm≤dv90-dv10≤11.5μm。将dv90-dv10的值调控在上述范围内，不同粒径的硅碳材料以合适的梯度分级分布，有利于硅碳材料在第二负极材料层中紧密均匀地分布，并减少硅碳材料对电解液的消耗，在电化学装置具有较高的能量密度的基础上，改善其循环性能。

11、在本申请的一些实施方案中，负极极片中硅碳材料的综合质量百分含量为10％至30％，第二负极活性材料中硅碳材料的质量百分含量为20％至80％，硅碳材料中硅元素的质量百分含量为30％至60％。将负极极片中硅碳材料的综合质量百分含量、第二负极活性材料中的硅碳材料含量调控在上述范围内，且将硅碳材料中的硅元素含量调控在上述范围内，能够使电化学装置具有良好的循环性能和较高的能量密度。

12、在本申请的一些实施方案中，硅碳材料的比表面积为0.5m2/g至3.5m2/g。将硅碳材料的比表面积调控在上述范围内，电化学装置具有良好的循环性能和较高的能量密度。

13、在本申请的一些实施方案中，硅碳材料的比表面积为1.0m2/g至2.0m2/g。将硅碳材料的比表面积调控在上述范围内，有利于使电化学装置在具有较高的能量密度的情况下，进一步提高其循环性能。

14、本申请的第二方面提供了一种电化学装置，电化学装置包括前述任一实施方案所述的负极极片。因此，电化学装置具有良好的循环性能。

15、本申请的第三方面提供了一种电子装置，电子装置包括前述任一实施方案所述的电化学装置。因此，电子装置具有良好的使用性能。

16、本申请实施例的有益效果：

17、本申请提供了一种负极极片、包括该负极极片的电化学装置和电子装置，负极极片通过在负极集流体表面同时设置第一负极材料层和第二负极材料层，且使位于负极极片表层的第二负极材料层含有石墨、硅碳材料和纳米金属氧化物，硅碳材料富集在电解液更易传输的负极极片表层，持续补充硅碳材料周围的电解液，使硅碳材料为负极极片提供更多的容量，第二负极材料层中纳米金属氧化物的加入，能够提升负极极片对电解液的润湿性，使电解液在负极极片孔隙内均匀分布，能够降低因局部电解液缺失导致硅碳材料失去反应活性的概率。这样，将本申请的负极极片应用于电化学装置中，能够缓解负极极片因电解液消耗过快导致电化学装置循环后期容量跳水的问题。由此，能够使电化学装置的循环性能得到提高，且电化学装置具有较高的能量密度。

18、当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种负极极片，包括负极集流体以及设置于所述负极集流体至少一个表面上的第一负极材料层和第二负极材料层，所述第一负极材料层设置于所述负极集流体和所述第二负极材料层之间；

2.根据权利要求1所述的负极极片，其中，基于所述第二负极材料层的质量，所述纳米金属氧化物的质量百分含量为0.5％至3％。

3.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述纳米金属氧化物的粒径dv50-1为10nm至1000nm。

4.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述纳米金属氧化物的粒径dv50-1为100nm至600nm。

5.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述第一石墨的粒径dv50-2为11.0μm至13.5μm，所述第二石墨的粒径dv50-3为9μm至12μm。

6.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述硅碳材料的粒径dv10、dv50-4和dv90满足：5μm≤dv10≤6μm、8μm≤dv50-4≤10.5μm、13μm≤dv90≤17μm。

7.根据权利要求6所述的负极极片，其中，所述硅碳材料的粒径dv10和dv90满足：7.5μm≤dv90-dv10≤11.5μm。

8.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述负极极片中硅碳材料的综合质量百分含量为10％至30％，所述第二负极活性材料中所述硅碳材料的质量百分含量为20％至80％，所述硅碳材料中硅元素的质量百分含量为30％至60％。

9.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述硅碳材料的比表面积为0.5m2/g至3.5m2/g。

10.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述硅碳材料的比表面积为1.0m2/g至2.0m2/g。

11.一种电化学装置，其中，所述电化学装置包括权利要求1至10中任一项所述的负极极片。

12.一种电子装置，其中，所述电子装置包括权利要求11所述的电化学装置。

技术总结本申请提供了一种负极极片、包括负极极片的电化学装置和电子装置，负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的第一负极材料层和第二负极材料层，第一负极材料层设置于负极集流体和第二负极材料层之间；第一负极材料层包括第一负极活性材料，第一负极活性材料包括第一石墨；第二负极材料层包括第二负极活性材料和纳米金属氧化物，第二负极活性材料包括硅碳材料和第二石墨，纳米金属氧化物包括氧化铝、氧化锌、氧化镁、氧化锡、氧化铟、氧化锆、氧化铜或氧化银中的至少一种；基于第二负极材料层的质量，纳米金属氧化物的质量百分含量为0.01％至10％。将本申请的负极极片应用于电化学装置中，能够使电化学装置具有良好的循环性能。技术研发人员：刘松松受保护的技术使用者：宁德新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25