负极极片、电化学装置及负极极片的制备方法与流程

本发明涉及二次电池，具体涉及一种负极极片、电化学装置及负极极片的制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池由于具有高电压、高能量密度和长循环寿命的优势，成为应用最广泛的二次电池。但随着便携式电子设备微型化、长待机的不断发展，以及电动自行车、电动汽车等大功率、高能量设备的启用，人们都对锂离子电池的能量密度和快充充电能力提出了越来越高的要求。

2、目前，在负极中加入硅基材料是提高电池能量密度的主要途径之一，然而硅基材料较低的本征电导率限制了高能量密度电池的快速充电能力。现有技术中采用多层涂布负极活性物质层的方式提高掺硅负极极片的快充能力，不过该改进方式会会致使整个负极在厚度方向上分为两层，在后期充放电服役过程中存在上下层分层的隐患。

3、因此，需要设计一种负极极片、电化学装置及负极极片的制备方法，从而解决上述问题。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供了一种负极极片、电化学装置及负极极片的制备方法，能够改善负极极片在大倍率电压下快速充电的能力，从而解决现有技术中掺硅负极极片难以兼顾高能量密度和快速充电能力的技术问题。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种负极极片，所述负极极片包括集流体和负极活性物质层。

3、其中，所述负极活性物质层至少位于所述集流体的一面，所述负极活性物质层包括第一活性物质和第二活性物质。并且，在所述负极活性物质层中，沿远离所述集流体的方向，所述第二活性物质按照颗粒粒径梯度排布。

4、在本发明一示例中，所述第二活性物质为硅基活性材料。

5、在本发明一示例中，所述第二活性物质包括硅氧化合物、硅碳复合材料及硅中的至少一种。

6、在本发明一示例中，所述第二活性物质的颗粒表面包覆有磁性材料。

7、在本发明一示例中，所述磁性材料包括氧化铁、氧化钴和氧化镍中至少一种。

8、在本发明一示例中，在所述负极活性物质层中，沿远离所述集流体的方向，所述第二活性物质的颗粒粒径呈梯度式减小。

9、在本发明一示例中，所述第一活性物质为碳基活性材料。

10、在本发明一示例中，所述第一活性物质包括石墨、软碳、硬碳、沥青碳化物、烧结的焦炭、石墨烯及碳纳米管中的至少一种。

11、在本发明一示例中，所述负极活性物质层中第一活性物质和第二活性物质的质量比为80:20至95:5。

12、本发明另一方面提供一种负极极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将第一活性物质、第二活性物质、粘结剂和导电剂均匀混合，以制备负极涂料；将负极涂料涂布在集流体的表面；对集流体进行磁场调制和干燥处理后，获得负极极片。

13、在本发明一示例中，在所述制备负极涂料之前，还包括：将第二活性物质与磁性材料在液体中混合，以获得混合液；对混合液对混合液依次进行过滤、洗涤和干燥，以获得颗粒表面包覆有磁性材料的第二活性物质。

14、本发明还提供一种电化学装置，所述电化学装置包括正极极片、隔膜、电解液和上述任一示例所述的负极极片。

15、本发明中负极极片、电化学装置及负极极片的制备方法，在负极活性物质层混入高能量密度的第二活性物质，并利用重力和磁场的相互作用使第二活性物质在负极活性物质层中沿远离集流体方向按照颗粒粒径呈梯度排布。负极活性物质层通过内部有序排列第二活性物质颗粒，提高了负极极片表面的动力学性能，并有效保证负极极片的整体性，避免了负极活性物质层双层乃至多层涂布带来的层与层间的分离，使得负极极片同时兼具了稳定层间结构、高能量密度和快速充电能力。经倍率测试及快充循环测试显示，改善后的负极极片所制作的电化学装置大倍率容量保持率及循环容量保持率有显著提升。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

技术特征：

1.一种负极极片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述负极极片，其特征在于，所述第二活性物质为硅基活性材料。

3.根据权利要求7所述负极极片，其特征在于，所述第二活性物质包括硅氧化合物、硅碳复合材料及硅中的至少一种。

4.根据权利要求1所述负极极片，其特征在于，所述第二活性物质的颗粒表面包覆有磁性材料。

5.根据权利要求4所述负极极片，其特征在于，所述磁性材料包括氧化铁、氧化钴和氧化镍中的至少一种。

6.根据权利要求1所述负极极片，其特征在于，在所述负极活性物质层中，沿远离所述集流体的方向，所述第二活性物质的颗粒粒径呈梯度式减小，和/或，所述第一活性物质为碳基活性材料。

7.根据权利要求6所述负极极片，其特征在于，所述第一活性物质包括石墨、软碳、硬碳、沥青碳化物、烧结的焦炭、石墨烯及碳纳米管中的至少一种。

8.根据权利要求1所述负极极片，其特征在于，所述负极活性物质层中第一活性物质和第二活性物质的质量比为80:20至95:5。

9.一种负极极片的制备方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述负极极片的制备方法，其特征在于，在所述制备负极涂料之前，还包括：

11.一种电化学装置，其特征在于，包括正极极片、隔膜、电解液和权利要求1至8任一所述的负极极片。

技术总结本发明提供一种负极极片、电化学装置及负极极片的制备方法，属于二次电池技术领域，所述负极极片包括集流体和负极活性物质层。其中，所述负极活性物质层至少位于所述集流体的一面，所述负极活性物质层包括第一活性物质和第二活性物质。并且，在所述负极活性物质层中，沿远离所述集流体的方向，所述第二活性物质按照颗粒粒径梯度排布。本发明负极极片、电化学装置及负极极片的制备方法，通过在负极活性物质层内部混入有序排列的第二活性物质颗粒，有效提高了负极极片表面的动力学性能，且制备的电池具有较高的能量密度。技术研发人员：王丹,车佩佩,李毅,蓝希玮受保护的技术使用者：远景动力技术（江苏）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12