本申请涉及一种二次电池及含有它的装置。具体地，本申请提供了一种二次电池，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和设置在负极集流体的至少一个面上的负极膜片，所述负极膜片包括负极活性材料、导电剂及粘结剂，其特征在于：所述负极活性材料包括SiOx(0＜x＜2)和石墨；所述负极活性材料的平均粒径Dv50为8μm～14μm；所述导电剂包括碳纳米管，所述碳纳米管的长径比≥2500：1。该二次电池可以在具有较高能量密度的前提下，同时兼具良好的倍率性能与循环性能。兼具良好的倍率性能与循环性能。兼具良好的倍率性能与循环性能。
【技术实现步骤摘要】
二次电池及含有它的装置
[0001]本申请属于电化学
，更具体地说，本申请涉及一种二次电池及含有它的装置。
技术介绍
[0002]随着能源危机和环境污染等问题的日益突出，锂离子电池作为一种新型高能绿色储能手段而备受关注，且已广泛应用于电动汽车或者混合动力汽车中。随着消费者对于续航里程要求的提升，开发具有高容量的锂离子电池成为了业界关注的焦点。
[0003]为了提高锂离子电池的能量密度，需要能量密度更高的正极活性材料和负极活性材料。对于负极材料，传统的石墨负极材料越来越不能满足技术发展的要求。硅基材料由于其较高的理论比容量(高于石墨十倍以上)与较低的平衡电位，被认为是很具研发潜力的高比能负极材料。然而，硅基材料在脱/嵌锂的过程中会发生巨大的体积变化引发极片粉化、剥落，进而导致快速的容量衰减；此外，硅基材料本身固有的电子电导较低，会在充放电的过程中造成较大的极化从而影响电芯的倍率性能和循环性能。
[0004]因此，现有技术的含硅基材料的锂电池仍然存在改善电池的倍率性能和循环性能的需求。
技术实现思路
[0005]本申请的一个目的在于：解决二次电池中由于含硅负极材料的负极膨胀所导致的极片结构稳定性问题、循环性能和倍率性能劣化问题。
[0006]为了解决现有技术的问题，在本申请的第一方面提供了一种二次电池，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和设置在负极集流体的至少一个面上的负极膜片，所述负极膜片包括负极活性材料、导电剂及粘结剂，所述负极活性材料包括SiOx(0＜x＜2)和石墨；所述负极活性材料的平均粒径Dv50为8μm～14μm；所述导电剂包括碳纳米管，所述碳纳米管的长径比≥2500：1。
[0007]在本申请的第二方面，提供一种装置，其包括本申请第一方面所述的二次电池。
[0008]本申请的技术方案具有以下特点/技术效果：
[0009]本申请的二次电池的负极极片采用具有特定大小且含硅的材料作为负极活性材料，且采用具有特定长径比的碳纳米管作为导电剂，在其共同作用下，可以使电池在具有较高能量密度的前提下，同时兼具较好的循环性能和倍率性能。
附图说明
[0010]图1是本申请的二次电池的一实施方式的示意图。
[0011]图2是电池模块的一实施方式的示意图。
[0012]图3是电池包的一实施方式的示意图。
[0013]图4是图3的分解图。
[0014]图5是本申请的二次电池用作电源的装置的一实施方式的示意图。
[0015]其中，附图标记说明如下：
[0016]1 电池包
[0017]2 上箱体
[0018]3 下箱体
[0019]4 电池模块
[0020]5 二次电池
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施方式，进一步阐述本申请。应理解，这些具体实施方式仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。
[0022]为了简明，本文仅具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0023]在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或几种”中“几种”的含义是两种及两种以上。
[0024]除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测量方法进行测量(例如，可以按照在本申请的实施例中给出的方法进行测试)。
[0025]在本申请的第一方面，本申请提供了一种二次电池，所述二次电池包括负极极片，该负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体的至少一个面上的负极膜片，所述负极膜片包括负极活性材料、导电剂及粘结剂，其特征在于：所述负极活性材料包括SiOx(0＜x＜2)和石墨；所述负极活性材料的平均粒径Dv50为8μm～14μm；所述导电剂包括碳纳米管，所述碳纳米管的长径比≥2500∶1。
[0026]本申请的二次电池中的负极极片中采用SiOx(0＜x＜2)和石墨的混合负极活性材料，这样在保证高的能量密度的同时，也避免了纯硅基材料的过大体积膨胀。另外，该负极极片还使用了高长径比(≥2500∶1)的碳纳米管作为导电剂，同时SiOx(0＜x＜2)和石墨的粒径彼此匹配。在硅体系中，硅和石墨的粒径搭配主要影响电池的循环性能，将粒径控制在8μm～14μm范围内可以有效改善该性能。原因在于充放电循环过程中硅材料体积变化较大，若是不控制硅和石墨的粒径搭配，充电时硅材料体积膨胀挤压石墨中的电解液而放电时硅材料体积收缩导致极片孔隙增大容易引起电解液回流不及时，造成锂离子的传输通道受阻，从而影响电芯的循环性能。但粒径搭配的硅和石墨材料其比表面积较大，需要消耗的粘结剂总量会提升，这种非活性物质的占比较大不但会增加电芯的生产成本，还会降低其重量能量密度。将CNT的长径比控制在大于或等于2500∶1的范围内，可在保证粘结力控制在合适范围(10N/m≤F≤90N/m)的前提下降低粘结剂含量，进而缓解该问题。因此，将负极活性材料的平均粒径Dv50控制在8μm～14μm、同时使用长径比≥2500∶1的碳纳米管的作为导电剂，可以使电池同时兼顾循环性能和能量密度。
[0027]本申请的二次电池中的负极极片中，采用高长径比(≥2500∶1)的碳纳米管。碳纳米管(CNT)由于其优良的导电性、导热性和结构稳定性，常用于添加到锂离子电池极片中来构建稳定的导电网络，维持循环过程中电子的完全导通，提高Li
+
传输速率，降低极片电阻同时减小极化，从而提升电芯的倍率性能和循环性能。此外，CNT网络还具有一定的孔隙度与较大的比表面，可以保证电解液与活性物质充分接触并进行电化学反应。此外，由于CNT的高结构稳定性，在电池循环过程中，其柔韧性可以有效缓冲由硅基材料巨大的体积变化引起的机械应力进而造成的极片粉化、剥落等问题。因此，在本申请的二次电池中的负极极片中，CNT可以构建稳固的导电网络，增强极片的结构稳定性，不仅降低了电芯在循环过程中的DCR(直流阻抗)增长而且避免了在循环前期出现快速的容量衰减。高长径比的CNT(≥2500∶1)可以在活性物质中建立更多交联结点，从而提供更多导电通路，减缓负极的阻抗(DCR)增长与极化从而提升倍率性能，并且该导电网络能够在充放电循环过程中维持较好的稳定性，有效提升电芯的循环性能。同时，采用所选的碳纳米管允许适当降低粘结剂的含量(3％～9％)，减少非活性物质的占比可有效提升电芯的能量密度；此外采用所选的碳纳米管与粘结剂的含量，可以保证粘结力在适当的范围内(10～90N/m)，确保活性材料在循环过程中不从集流体的表面脱落，从而改善极片的结构稳定性并提升电芯的循环本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种二次电池，包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体的至少一个面上的负极膜片，所述负极膜片包括负极活性材料、导电剂及粘结剂，其特征在于：所述负极活性材料包括SiOx(0＜x＜2)和石墨；所述负极活性材料的平均粒径Dv50为8μm～14μm；所述导电剂包括碳纳米管，所述碳纳米管的长径比≥2500：1。2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于：所述SiOx(0＜x＜2)的平均粒径Dv50为3μm～10μm；优选为5μm～8μm。3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于：所述石墨的平均粒径Dv50为10μm～20μm；优选为13μm～18μm。4.根据权利要求1至3任一项所述的二次电池，其特征在于：所述碳纳米管为单壁碳纳米管(SWCNTs)。5.根据权利要求1至4任一项所述的二次电池，其特征在于：所述碳纳米管的长径比为2500：1～20000：1，优选为2800：1～10000：1。6.根据权利要求1至5任一项所述的二次电池，其特征在于：所述碳纳米管在所述负极膜片中的质量占比≤1％，优选为0.3％～0.6％。7.根据权利要求1至6任一项所述的二次电池，其特征在于：所述粘结剂包括聚丙烯酸盐中的一种或几种；优选地，所述粘结剂包括聚丙烯酸钠；和/或，所述负极膜片中所述粘结剂含量为3％-9％，优选为4％-6％。8.根据权利要求1至6任一项所述的二次电池，其特征在于：所述负极活性材料中SiOx(0＜x＜2)的质量百分比含量W为15％≤W≤40％，优选为20％≤W≤40％。9.根据权利要求1至6任一项所述的二次电池，其特征在于：所述石墨选自人造石墨...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丹凤，闫传苗，
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：
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