【技术实现步骤摘要】
本申请涉及储能，尤其涉及负极极片、包括该负极极片的电化学装置和电子装置。
技术介绍
1、由于硅的可逆容量高达4200mah/g，硅基负极材料被认为是提高锂离子电池能量密度的有效策略之一。但是在充放电过程中嵌入和脱出锂离子时，硅颗粒会发生超过100％的体积膨胀，高的体积膨胀会破坏极片的结构稳定性和完整性。尤其是，高的体积膨胀会对固体电解质界面(sei)膜造成损坏，导致电解液渗透到负极极片内部，触发电解液的分解和sei的反复形成等一系列不稳定的反应，使电化学装置的循环性能显著下降。
技术实现思路
1、鉴于现有技术存在的上述问题，本申请提出一种负极极片、包括其的电化学装置和电子装置，该负极极片为含硅的多层活性材料层结构，能够有效解决电化学装置的循环膨胀问题。
2、第一方面，本申请提供一种负极极片，包括集流体和设置于所述集流体上双侧表面的负极活性材料层，其中，负极活性材料层包括第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，第二负极活性材料层位于所述集流体和第一负极活性材料层之间；第一负极活性材料层包括第一石墨材料，第一石墨材料的dv50以dv150表示，满足10μm≤dv150≤16μm；第二负极活性材料层包括第二石墨材料和硅基材料，第二石墨材料的dv50以dv250表示，满足12μm≤dv250≤30μm，硅基材料的dv50以dv350表示，满足6μm≤dv350≤10μm。本申请将小粒径的硅基材料填充在第二石墨材料形成的孔隙中，通过对第一石墨材料和第二石墨材料以及硅基材料的粒径分
3、进一步地，在一些实施方式中，第二石墨材料的dv250比第一石墨材料的dv150大，第二石墨材料的粒径满足25μm≤dv250≤30μm，进一步改善含硅负极极片的循环膨胀。
4、在一些实施方式中，第一石墨材料的oi值(取向指数)范围在5至15之间。oi值越小，越有利于li+扩散，有助于改善循环膨胀并提高动力学性能，进一步地，第一石墨材料的oi值(取向指数)范围在5至11。
5、在一些实施方式中，0.29≤dv350/dv250≤0.80。在该粒径比值范围内，第二石墨材料与硅基材料紧密堆积，硅基材料可以更好的填充在第二石墨材料形成的孔隙中，极片孔隙率小，对硅的束缚作用强，有效缓冲硅膨胀造成的位移。
6、在一些实施方式中，0.29≤dv350/dv250≤0.45。在该粒径比值范围内，第二石墨材料与硅基材料堆积程度最为紧密，极片孔隙率更小，对硅的束缚作用更强，进一步改善循环膨胀问题。
7、在一些实施方式中，基于第二负极活性材料层的质量，硅基材料的质量百分含量为m，满足0＜m≤15％。硅含量过高会带来过高的膨胀率，导致循环恶化。
8、在一些实施方式中，硅基材料选自硅、硅氧化合物、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。在一些实施方式中，硅基材料优选为硅氧化合物或硅碳化合物。
9、在一些实施方式中，第一负极活性材料层与第二负极活性材料层的涂布重量面密度的比值为x，满足1.5≤x≤4。在该比值范围内，不含硅的第一负极活性材料层的涂布重量面密度大于含硅的第二负极活性材料层，有利于改善负极极片的膨胀。
10、在一些实施方式中，第一负极活性材料层还包括第一粘结剂，第二负极活性材料层还包括第二粘结剂。
11、第一粘结剂和/或第二粘结剂包括，但不限于：聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚或丁苯橡胶中的至少一种。
12、在一些实施方式中，第一粘结剂优选为丁苯橡胶。
13、在一些实施方式中，第二粘结剂优选为聚丙烯酸。
14、在一些实施方式中，第一负极活性材料层和/或第二负极活性材料层还包括导电剂。在一些实施方式中，导电剂可以使用任何导电的材料，只要它不引起化学变化即可。在一些实施方式中，导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、科琴黑、碳纤维或石墨烯中的至少一种。在一些实施方式中，导电剂优选为导电炭黑。
15、在一些实施方式中，负极集流体可以为铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、包覆有导电金属的聚合物基板或它们的组合。在一些实施方式中，负极集流体优选为铜箔。
16、在一些实施方式中，负极极片的总孔隙率为a，满足15％≤水30％。
17、第二方面，本申请提供了一种电化学装置，该电化学装置包括正极极片、隔离膜、电解液以及第一方面的负极极片。
18、第三方面，本申请提供一种电子装置，其包括第二方面的电化学装置。
19、有益效果：
20、本申请提出一种含硅的负极极片，其包括第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，第二负极活性材料层位于集流体和第一负极活性材料层之间，本申请将小粒径的硅基材料填充在第二负极活性材料层中石墨颗粒形成的孔隙中，通过对两个活性材料层中石墨颗粒以及硅基材料的粒径分布进行合理调控，利用石墨对硅基材料的束缚进而缓冲硅膨胀造成的位移，有效解决含硅负极极片的循环膨胀问题，同时提高电化学装置的循环容量保持率；此外，通过小粒径的硅基材料吸附粘结剂，吸附粘结剂的小粒径的硅基材料填充在石墨颗粒形成的孔隙中，具有更好的粘结作用，提高极片粘结力，使电化学装置保持优异的循环性能。
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1.一种负极极片，包括集流体和设置于所述集流体上双侧表面的负极活性材料层，其中，所述负极活性材料层包括第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，所述第二负极活性材料层位于所述集流体和所述第一负极活性材料层之间；
2.根据权利要求1所述的负极极片，其中，25μm≤Dv250≤30μm。
3.根据权利要求1所述的负极极片，其中，0.29≤Dv350/Dv250≤0.80。
4.根据权利要求1所述的负极极片，其中，0.29≤Dv350/Dv250≤0.45。
5.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述第一石墨材料的OI值范围在5至15之间。
6.根据权利要求5所述的负极极片，其中，所述第一石墨材料的OI值范围在5至11之间。
7.根据权利要求1-6任一项所述的负极极片，其中，基于所述第二负极活性材料层的质量，所述硅基材料的质量百分含量为M，满足0＜M≤15％。
8.根据权利要求1-6任一项所述的负极极片，其中，所述硅基材料选自硅、硅氧化合物、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。
9.根据权利要求
10.根据权利要求1-6任一项所述的负极极片，其中，所述第一负极活性材料层还包括第一粘结剂，所述第二负极活性材料层还包括第二粘结剂；
11.一种电化学装置，其包括正极极片、隔离膜、电解液以及根据权利要求1至10任一项所述的负极极片。
12.一种电子装置，其包括根据权利要求11所述的电化学装置。
...【技术特征摘要】
1.一种负极极片，包括集流体和设置于所述集流体上双侧表面的负极活性材料层，其中，所述负极活性材料层包括第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，所述第二负极活性材料层位于所述集流体和所述第一负极活性材料层之间；
2.根据权利要求1所述的负极极片，其中，25μm≤dv250≤30μm。
3.根据权利要求1所述的负极极片，其中，0.29≤dv350/dv250≤0.80。
4.根据权利要求1所述的负极极片，其中，0.29≤dv350/dv250≤0.45。
5.根据权利要求1所述的负极极片，其中，所述第一石墨材料的oi值范围在5至15之间。
6.根据权利要求5所述的负极极片，其中，所述第一石墨材料的oi值范围在5至11之间。
7.根据权利要求1-6任一项...
【专利技术属性】
技术研发人员：程宝校，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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