一种负极片及锂离子二次电池的制作方法

本发明涉及新能源，特别涉及一种负极片及锂离子二次电池。

背景技术：

1、目前为了使电池兼备优异的快充性能和能量密度，主要使负极片包括两层负极活性层，其中，靠近负极集流体的负极活性层包括高容量高压实密度的石墨，远离负极集流体的负极活性层包括高倍率低压实密度的石墨，通过两层负极活性层中的石墨相互匹配，可以在兼顾电池的容量的情况下，实现锂离子在负极表面的快速脱嵌，提高电池的快充性能。

2、然而随着电池的发展，市场对电池的高能量密度需求越来越高，为了进一步提高电池的能量密度，通常向负极活性层中掺入si元素，但是si的膨胀百分比较大，当硅材料应用于负极活性层中时，在电池的充放电循环中，硅材料得不到有效的应力释放，容易使负极活性层与负极集流体脱离，或者容易使负极片与隔膜的粘结性变差，从而导致电池的容量跳水或电池的膨胀超标。

技术实现思路

1、本发明提供一种负极片，该负极片兼具优异的容量、离子传输性能以及循环性能，在应用于电池时，可以提高电池的能量密度、快充性能以及循环性能。

2、本发明提供一种负极片，其中，所述负极片包括负极集流体以及位于所述负极集流体至少一个表面的功能层，所述功能层包括负极活性层，

3、在远离所述负极集流体的方向上，所述负极活性层包括层叠设置的第一子活性层、第二子活性层以及第三子活性层；

4、所述第一子活性层包括第一负极活性材料，所述第二子活性层包括第二负极活性材料，所述第三子活性层包括第三负极活性材料；

5、所述第一负极活性材料包括第一石墨和任选地第一硅材料，所述第二负极活性材料包括第二石墨以及第二硅材料，所述第三负极活性材料包括第三石墨和任选地第三硅材料；

6、所述第一石墨的dv50、所述第二石墨的dv50以及所述第三石墨的dv50依次减小；

7、所述第二负极活性材料中的硅材料的含量大于所述第一负极活性材料中的硅材料的含量，所述第二负极活性材料中的硅材料的含量大于所述第三负极活性材料中的硅材料的含量；

8、所述负极集流体的抗拉强度为300mpa-1000mpa。

9、如上所述的负极片，其中，所述第一石墨满足：dv50为10μm-20μm，dv99为15μm-50μm；

10、所述第二石墨满足：dv50为7μm-18μm，dv99为10μm-40μm；

11、所述第三石墨满足：dv50为1μm-15μm，d v 99为5μm-30μm。

12、如上所述的负极片，其中，所述负极活性层包括第一凹部，至少部分所述第一凹部位于所述第一子活性层中；

13、所述第二子活性层部分嵌入所述第一凹部；

14、所述第三子活性层位于所述第二子活性层远离所述负极集流体的表面；

15、和/或，所述第二子活性层部分嵌入所述第一凹部，所述第二子活性层包括第二凹部；

16、所述第三子活性层部分嵌入所述第二凹部；

17、所述第一凹部在所述负极集流体表面的第一正投影与所述第二凹部在所述负极集流体表面的第二正投影至少部分重合。

18、如上所述的负极片，其中，所述负极活性层包括第三凹部，至少部分所述第三凹部位于所述第二子活性层中；

19、所述第三子活性层部分嵌入所述第三凹部；

20、优选地，所述第三凹部仅位于所述第二子活性层中；或，

21、所述第三凹部包括相互连通的第一部分以及第二部分，所述第一部分位于所述第二子活性层，所述第二部分位于所述第一子活性层。

22、如上所述的负极片，其中，所述负极活性层包括第四凹部，至少部分所述第四凹部位于所述第三子活性层中；

23、优选地，所述第四凹部仅位于所述第三子活性层中；或，

24、所述第四凹部包括相互连通的第三部分以及第四部分，所述第三部分位于所述第三子活性层中，所述第四部分位于所述第二子活性层中；或，

25、所述第四凹部包括相互连通的第三部分、中间部分以及第四部分，所述第三部分位于所述第三子活性层中，所述中间部分位于所述第二子活性层中，所述第四部分位于所述第一子活性层中。

26、如上所述的负极片，其中，所述负极活性层包括第一凹部、第三凹部以及第四凹部中的至少两者；

27、所述第一凹部在所述负极集流体的表面具有第一正投影、所述第三凹部在所述负极集流体的表面具有第三正投影、所述第四凹部在所述负极集流体的表面具有第四正投影；

28、所述第一正投影、所述第三正投影与所述第四正投影至少两者错位。

29、如上所述的负极片，其中，凹部的深度为5μm-50μm；和/或，

30、凹部的宽度为20μm-500μm；和/或，

31、在第一方向上，相邻的两个凹部的中轴线之间的距离w满足：0μm＜w≤2000μm；

32、所述凹部包括第一凹部、第二凹部以及第三凹部中的至少一者。

33、如上所述的负极片，其中，所述第一硅材料的质量百分含量a、所述第二硅材料的质量百分含量b、所述第三硅材料的质量百分含量c满足：

34、0％≤a≤5％，3％≤b≤100％，0％≤c≤5％；

35、优选地，a≤b-3％，c≤b-3％。

36、如上所述的负极片，其中，所述第一子活性层的面密度大于所述第二子活性层的面密度，所述第三子活性层的面密度大于所述第二子活性层的面密度；

37、优选地，所述第一子活性层的面密度为2.0mg/cm2-7.0mg/cm2，所述第二子活性层的面密度为0.01mg/cm2-5.0mg/cm2，所述第三子活性层的面密度为2.0mg/cm2-7.0mg/cm2。

38、如上所述的负极片，其中，所述功能层还包括碳层，所述碳层靠近所述负极集流体设置；

39、优选地，所述碳层的厚度为0.01μm-30μm。

40、如上所述的负极片，其中，所述负极集流体的厚度为0.4-12μm；

41、和/或；所述第一石墨、第二石墨、第三石墨各自独立包括人造石墨和/或天然石墨；

42、和/或；所述第一硅材料、第二硅材料、第三硅材料各自独立包括硅碳、硅氧、硅合金、硅单质。

43、如上所述的负极片，其中，所述第一子活性层中粘结剂的含量大于所述第二子活性层中粘结剂的含量，所述第二子活性层中粘结剂的含量大于所述第三子活性层中粘结剂的含量。

44、如上所述的负极片，其中，所述第一子活性层中f元素的含量大于所述第二子活性层中f元素的含量，所述第二子活性层中f元素的含量大于所述第三子活性层中f元素的含量；

45、优选地，所述第一子活性层中f元素的质量百分含量为1.4％-2.7％，所述第二子活性层中f元素的质量百分含量为0.8％-2.0％，所述第三子活性层中f元素的质量百分含量为0.2％-1.2％。

46、本发明提供一种锂离子二次电池，其中，包括如上所述的负极片。

47、本发明通过使负极片包括依次层叠设置的第一子活性层、第二子活性层以及第三子活性层，通过将负极片做厚(负极片的厚度为75μm-200μm)，可以有效提高负极片的容量，进而提高电池的能量密度；通过使远离负极集流体的方向上，每个子活性层中石墨的dv50依次减小，可以缓解厚负极片锂离子迁移速率较差并且容易产生极化的缺陷，有助于提高负极活性层的锂离子迁移速率以及电解液浸润性能，进而提高负极片的快充性能以及循环性能；而通过使负极活性层中含有硅材料可以进一步提高负极片的容量，使位于第一子活性层和第三子活性层中间的第二子活性层中硅材料的含量最大，在电池的充放电过程中，第二子活性层中高含量的si在膨胀时的应力可由第一子活性层和第三子活性层缓冲，保证负极片与隔膜和负极集流体之间的界面稳定性，有效缓解si的大膨胀，提高电池的循环性能；进一步匹配抗拉强度为300-1000mpa的负极集流体，可以有效缓解在电池的充放电过程中，因硅材料膨胀而带来的负极片的延展，降低电池外壳因负极片延展出现裂纹的风险，从而提高电池的安全性能。因此，本发明的负极片在应用于电池时，可以提高电池的能量密度、循环性能、快充性能以及安全性能。