[发明专利]负极极片、电芯及电池

说明书

本申请公开了一种负极极片、电芯及电池，涉及储能装置技术领域，负极极片包括：负极集流体；设置在靠近负极集流体至少一个表面上的第一负极活性材料层，第一负极活性材料层包含第一负极活性材料；第二负极活性材料层，第二负极活性材料层包含第二负极活性材料；第一负极活性材料层，位于第二负极活性材料层和负极集流体之间；以及，第一负极活性材料层间距小于第二负极活性材料层间距。大层间距用以改善电池的循环性能和倍率性能，小层间距用以弥补大层间距带来的电池体积能量密度损失，两者之间相互配合，用以实现在电池体积能量密度不损失的基础上提升其循环性能和倍率性能，同时，对膨胀和动力学也有一定改善。

技术领域

本申请涉及储能装置技术领域，尤其涉及一种负极极片、电芯及电池。

背景技术

锂离子电池与铅酸等电池相比较具有能量密度大、循环寿命长、自放电率低和环保无污染的优点，已广泛应用于航空、航天、航海、电动汽车等领域。石墨因其具有电压平台低、导电性能好的优点，是目前锂离子电池负极材料的主选材料；然而，随着锂离子电池的迅猛发展，传统石墨负极已经无法满足电池的高循环、高倍率等需求。

杨绍斌等（杨绍斌, 费晓飞, 蒋娜，“增大层间距对天然石墨可逆储锂性能的影响研究”, 《化学学报》，2009, 69(17): 1995-2000）的研究表明，层间距较大的锂离子电池负极材料可以明显提升电池倍率放电性能和循环性能；CN108840331A公开了一种高层间距人造石墨材料及其制备方法，其具有优异的导电性能、长循环稳定性能和良好的倍率性能；可见，较大的层间距可以改善电池的循环性能和倍率性能；但是大层间距石墨的压实密度较低，也给电池带来了体积能量密度损失。

发明内容

本申请实施例提供一种负极极片、电芯及电池，能够兼顾电池容量的同时还可以提高其循环性能和倍率性能，而且对电池的体积膨胀以及动力学也有一定改善。

首先，本申请实施例提供了一种负极极片，包括负极集流体、第一负极活性材料层和第二负极活性材料层，在所述负极极片的厚度方向上，所述第一负极活性材料层位于所述第二负极活性材料层和所述负极集流体之间，所述第一负极活性材料层包含第一负极活性材料，所述第二负极活性材料层包含第二负极活性材料；第一负极活性材料层间距小于第二负极活性材料层间距。通过设置靠近负极集流体的第一负极活性材料层中第一负极活性材料层间距小于远离负极集流体的第二负极活性材料层中第二负极活性材料层间距，位于极片偏外侧的大层间距的第二负极活性材料可以让锂离子或者钠离子等更容易进行脱嵌，改善电池的循环性能和倍率性能；而位于极片偏内侧（相对于第二负极活性材料层更靠近集流体）的小层间距的第一负极活性材料，能量密度大，可以用以弥补大层间距带来的容量损失；偏外侧较大层间距和偏内侧较小层间距的负极活性材料层相互配合，用以实现在电池容量不损失的基础上提升改善循环性能以及倍率性能。

第二负极活性材料层间距与第一负极活性材料层间距的比值范围为1.1~1.8。上述层间距比例过小，如大于等于1但小于1.1，第一负极活性材料和第二负极活性材料之间差距较小，虽然可以一定程度上改善循环性、倍率性和容量损失弥补，但改善程度有限，同时因为特殊的极片结构增加备料、涂布等工序、造成生产成本上升，投入产出比不明显。当上述层间距比小于1，即偏外侧第二负极活性材料层间距小于偏内侧的第一负极活性材料层间距，偏外侧的小层间距负极活性材料不利于锂离子或钠离子等脱嵌，其阻碍锂离子或者钠离子向偏内层的大层间距负极活性材料的嵌入或者偏内层负极活性材料中的锂离子或钠离子的向外脱嵌，无法发挥大层间距负极活性材料改善循环性和倍率性能的特性。当上述层间距比过大，如大于1.8，则第一负极活性材料层间距过小或第二负极活性材料层间距过大，会降低电池的循环性、倍率性或减低能量密度。

优选上述层间距比在1.1~1.3之间，层间距在此区间内，第一负极活性材料和第二负极活性材料的层间距差距合理，不会因为第一负极活性材料层间距过小导致极片在循环过程中膨胀过大，同时导致循环、倍率性过差；也不会因为第二负极活性材料层间距过大导致能量密度下降过多，可以最好的兼顾电池能量密度、循环性和倍率性。