[发明专利]一种硅基负极极片、二次电池及用电装置

说明书

本发明提供了一种硅基负极极片，包括负极集流体、第一活性物质层和第二活性物质层；第一活性物质层中的第一负极活性材料包括第一硅基材料和第一碳基材料；第二活性物质层中的第二负极活性材料包括第二硅基材料和第二碳基材料；其中，第一硅基材料的粒径D50与第二硅基材料的粒径D50的比值为1.1～4，且第二碳基材料的粒径D50大于第二硅基材料的粒径D50；第一硅基材料的粒径D10与第二硅基材料的粒径D10的比值为1.1～5；第一活性物质层的面密度与第二活性物质层的面密度的比值为0.5～6。相比于现有技术，本发明含该负极极片的二次电池，在具有高能量密度的同时，还具有良好的快充性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及二次电池领域，具体涉及一种硅基负极极片、二次电池及用电装置。

背景技术

新能源汽车是未来汽车行业大力发展的行业。二次电池因其具有能量密度高、无记忆效应、使用寿命长等优点被广泛应用于新能源汽车行业。但是，随着对新能源汽车续航里程的要求提高，分配到电池上就需要其具有更高的能量密度。因此迫切需要开发新的锂离子电池正负极材料，目前市面上常用的负极材料为石墨类负极。石墨理论克容量为372mAh/g，随着产业工艺的日益成熟，目前高端石墨已经可以达到360-365mAh/g，已经非常接近理论容量。但受制于材料本身限制能量密度达到280Wh/kg已经近乎极限，很难满足人们日益增长的对更高能量密度的需求。而硅材料理论克容量为4200mAh/g，且脱锂电位相对较低(0.4V)、环境友好、资源丰富等优点，被认为非常具有潜力的下一代高能量密度锂离子电池负极材料。

目前许多厂家已经开始使用氧化亚硅(SiO)和石墨的掺混体系作为高能量密度锂离子电池负极材料。然而，SiO在使用的过程中也存在较多问题，单纯以SiO用做负极活性材料，SiO在电池满充时体积膨胀可达180％。为改善硅基材料膨胀问题人们提出了各种如纳米化硅、碳包覆、金属掺杂、核壳结构等材料本身方向解决方案，同时配合导电剂、电解液、粘结剂等体系方向解决，膨胀得到了一定的改善。但保证能量密度的前提下，快速充电性能较差，能量密度越高，快速充电性能越差。有一些方案是使用小粒径D50的SiO材料，但虽然小粒径SiO能提高快速充电能力，但后期充放电过程中颗粒膨胀副反应较多，循环等性能严重下降，仍不能较好的作为负极应用。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种硅基负极极片，使用该负极极片可使得二次电池具有高能量密度的同时，兼具优异的快速充电性能和循环性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种硅基负极极片，包括：

负极集流体；

第一活性物质层，涂覆于所述负极集流体的至少一表面，包括第一负极活性材料；所述第一负极活性材料包括第一硅基材料和第一碳基材料；

第二活性物质层，涂覆于所述第一活性物质层远离所述负极集流体的一表面，包括第二负极活性材料；所述第二负极活性材料包括第二硅基材料和第二碳基材料；

其中，所述第一硅基材料的粒径D50与所述第二硅基材料的粒径D50的比值为1.1～4，且所述第二碳基材料的粒径D50大于所述第二硅基材料的粒径D50；所述第一硅基材料的粒径D10与所述第二硅基材料的粒径D10的比值为1.1～5；所述第一活性物质层的面密度与所述第二活性物质层的面密度的比值为0.5～6。

优选的，所述第一硅基材料的粒径D50与所述第二硅基材料的粒径D50的比值为1.5～2.5；所述第一硅基材料的粒径D10与所述第二硅基材料的粒径D10的比值为1.2～3；所述第一活性物质层的面密度与所述第二活性物质层的面密度的比值为1～4。

优选的，所述第一硅基材料的粒径D50为9～14μm，所述第二硅基材料的粒径D50为4～8μm，所述第二碳基材料的粒径D50为8～14μm。