【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂离子电池，尤其是涉及负极片和锂离子电池及用电设备。
技术介绍
1、锂离子电池在被广泛使用的同时也受到广大消费者越来越高的要求，比如高能量密度、高充电速度、高续航能力等。随着市场对能量密度的要求越来越高，具有高克容量的硅碳负极材料受到热捧，成为发展的主流趋势。但硅碳电芯同样面临体积膨胀率大、低温性能差、拐角析锂严重的缺点，如何抑制硅碳材料在循环过程中的膨胀问题成为重中之重。
2、现在主流方法通常采用双层涂布技术，将硅碳材料与高ed的石墨混合涂覆在底层，表层则涂覆快充石墨材料，这种方式在一定程度上既能够抑制硅碳的膨胀问题，又能够保证电芯体系的快充性能。然而，研究发现这也同样不可避免地出现严重的拐角析锂问题。因此，有必要在提升电芯能量密度、快充的基础上改善电芯拐角析锂问题。
技术实现思路
1、本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种负极片和用电设备及。
2、本申请的第一方面，提供一种负极片，该负极片包括依次设置的：
3、负极集流体层；
4、第一负极活性物质层，第一负极活性物质层中的第一负极活性物质包括硅碳、第一石墨和第一硬碳；
5、第二负极活性物质层，第二负极活性物质层中的第二负极活性物质包括第二石墨和第二硬碳；
6、其中，第一石墨的中值粒径d150为12μm～15μm，第二石墨的中值粒径d350为3μm～10μm。
7、根据本申请的第一方面的负极片，具有以下有益效
8、本申请的负极片在负极集流体上形成两层活性物质层，靠近负极集流体的底层的第一负极活性物质层的组成包括硅碳、高ed的第一石墨及第一硬碳，表层的第二负极活性物质层的组成则包括快充性好的第二石墨及第二硬碳。底层硬碳充分与硅碳结合，能够显著抑制硅碳体积膨胀问题，提高整体压密及低温性能；表层硬碳与快充石墨结合，硬碳大层间距以及各项同性结构能够有效缩短锂离子传输路径，提升表层动力学，改善电芯拐角析锂问题。因此，通过上述第一负极活性物质层和第二负极活性物质层的组合，在保证充分发挥硅碳材料高能量密度的同时显著改善动力学不足导致的拐角析锂，更重要的是能显著抑制高硅体系下电芯反弹膨胀问题。具体而言：
9、(1)硬碳的层间距(例如0.380nm)相较于石墨的层间距(例如0.335nm)更大，有利于锂离子快速的嵌入和脱出，同时硬碳具有各项同性结构，锂离子可以从各个方向同时嵌入，有利于加快嵌锂的效率。因此表层掺混硬碳，能够弥补双层涂布表层锂离子迁移距离过长的缺陷，提升动力学。
10、(2)硅碳具有高克容量，一般与石墨混合，但是硅碳自身的体积膨胀效应使得电芯循环容易失效；而硬碳材料空隙较多，比表面积大，与硅碳掺混能够提供更多应力释放的空间，从而抑制其循环膨胀问题，同时硬碳的空隙多能够有效存储电解液，在高压密体系下有利于提升电芯的保液能力。
11、(3)硬碳本身压实较低，通过在底层引入高压实石墨以及调控底层石墨与硬碳的含量与中值粒径比，既能在保证底层压实，不损失能量密度的同时，也能让底层发挥硬碳高动力学的性能，提升电芯整体的充电能力。
12、在本申请的一些实施方式中，第一硬碳在第一负极活性物质中的质量比w2为2.5～10％，例如可以是2.5％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％。
13、在本申请的一些实施方式中，第二硬碳在第二负极活性物质中的质量比w4为2.5～7.5％，例如可以是2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％。
14、在本申请的一些实施方式中，第一石墨在第一负极活性物质中的质量比w1为70～92.5％，例如可以是70％、72％、74％、75％、76％、78％、80％、82％、84％、85％、86％、88％、90％、92％、92.5％。
15、在本申请的一些实施方式中，硅碳在第一负极活性物质的质量比w5为5～20％，例如可以是5％、6％、8％、10％、12％、14％、15％、16％、18％、20％。
16、在本申请的一些实施方式中，第二石墨在第二负极活性物质的质量比w3为92.5～97.5％，例如可以是92.5％、93％、93.5％、94％、94.5％、95％、95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％。
17、在本申请的一些实施方式中，第一硬碳的中值粒径d250为3μm～5μm，例如是3μm、4μm、5μm。
18、在本申请的一些实施方式中，硅碳的中值粒径d550为6μm～10μm，例如是6μm、7μm、8μm、9μm、10μm。
19、在本申请的一些实施方式中，第二硬碳的中值粒径d450为3μm～5μm，例如是3μm、4μm、5μm。
20、在本申请的一些实施方式中，第一负极活性物质层满足0.56≤(d150×w1+d250×w2)/(d150+d250)≤0.71。
21、在本申请的一些实施方式中，第二负极活性物质层满足0.44≤(d350×w3+d450×w4)/(d350+d450)≤0.7。
22、在本申请的一些实施方式中，第二负极活性物质层与第一负极活性物质层满足0.06≤(d450×w4+d550×w5)/(d550+d450)≤0.22。第二负极活性物质层中的硬碳含量与第一负极活性物质层中的硅碳同样存在联系，当硅碳含量越多，为抑制其膨胀，第一负极活性物质层中的硬碳含量也越多，但为了保证电芯的充电能力，第二负极活性物质层的硬碳含量则需减少。当满足上述关系时，可以同时兼顾良好的充电能力和较低的膨胀。
23、通过上述对第一负极活性物质层和第二负极活性物质层中调控上下层不同活性物质的中值粒径与质量比，所制备的负极极片在既能保证高克容量的同时，又能具有优异动力学性能，显著改善电芯拐角析锂问题。最重要的是，硅体系的电芯循环膨胀问题得到突破性进展。
24、在本申请的一些实施方式中，第一负极活性物质层与第二负极活性物质层的质量比为9：1～1：9，例如可以是9：1、8：1、7：1、6：1、5：1、4：1、3：1、2：1、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7、1：8、1：9。
25、在本申请的一些实施方式中，第一硬碳的比表面积s和第二硬碳的比表面积s分别独立为6～15m2/g，例如可以是6m2/g、7m2/g、8m2/g、9m2/g、10m2/g、11m2/g、12m2/g、13m2/g、14m2/g、15m2/g。一般来说，粒径越小，比表面积越大，可以有效释放硅膨胀的应力。
26、在本申请的一些实施方式中，第一负极活性物质层和/或第二负极活性物质层的原料还包括导电剂、粘结剂中的至少一种。导电剂包括但不限于导电石墨(如ks-6、ks-15、sfg-6、sfg-15、so等)、导电炭黑(如super p、super s、350g、乙炔黑、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.负极片，其特征在于，所述负极片包括依次设置的：
2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一硬碳在所述第一负极活性物质中的质量比w2为2.5～10％；和/或，所述第二硬碳在所述第二负极活性物质中的质量比w4为2.5～7.5％；
3.根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，所述第一硬碳的中值粒径D250为3μm～5μm；所述硅碳的中值粒径D550为6μm～10μm；所述第二硬碳的中值粒径D450为3μm～5μm。
4.根据权利要求3所述的负极片，其特征在于，所述第一负极活性物质层满足0.56≤(D150×w1+D250×w2)/(D150+D250)≤0.71。
5.根据权利要求3所述的负极片，其特征在于，所述第二负极活性物质层满足0.44≤(D350×w3+D450×w4)/(D350+D450)≤0.7。
6.根据权利要求3所述的负极片，其特征在于，所述第二负极活性物质层与所述第一负极活性物质层满足0.06≤(D450×w4+D550×w5)/(D550+D450)≤0.22。
7.根据权利要求
8.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一硬碳的比表面积S和所述第二硬碳的比表面积S分别独立为6～15m2/g。
9.锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的负极片。
10.用电设备，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的负极片，或权利要求9所述的锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.负极片，其特征在于，所述负极片包括依次设置的：
2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一硬碳在所述第一负极活性物质中的质量比w2为2.5～10％；和/或，所述第二硬碳在所述第二负极活性物质中的质量比w4为2.5～7.5％；
3.根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，所述第一硬碳的中值粒径d250为3μm～5μm；所述硅碳的中值粒径d550为6μm～10μm；所述第二硬碳的中值粒径d450为3μm～5μm。
4.根据权利要求3所述的负极片，其特征在于，所述第一负极活性物质层满足0.56≤(d150×w1+d250×w2)/(d150+d250)≤0.71。
5.根据权利要求3所述的负极片，其特征在于，所述第二负极活性物质层满足0.44≤(...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟涛，李名英，朱伯礼，高云雷，
申请(专利权)人：浙江锂威电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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