负极极片及其制备方法和应用与流程

本申请实施例涉及电池领域，特别是涉及一种负极极片及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着新能源行业的快速发展，对锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全性能的要求也越来越高。常见的负极极片存在内部孔隙结构致密且分布不均的问题，难以实现电解液由表及里快速、均匀地浸润；且负极活性材料自身保液能力较差，高温存储、循环条件下，电解液容易挥发、渗漏，进而导致电池倍率性能下降、循环寿命衰减。此外，传统的负极极片中的负极活性物质与电解液的界面相容性欠佳，进而会使得界面阻抗升高，电池内阻增大，影响电池的低温性能和快充性能。现有的电池负极通常采用单一的无机或有机材料作为保液、助润类助剂，但通常难以同时兼顾优异的结构支撑性和良好的长效保液性能。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请提供了一种负极极片及其制备方法和应用，该负极极片通过在负极活性层中添加特殊的核壳结构的复合微球，提升负极极片的对电解液浸润速率和保液能力的同时，降低负极极片和电解液的界面阻抗，进而提升电池的循环寿命和倍率性能。

2、本申请第一方面提供了一种负极极片，所述负极极片包括集流体以及设置在所述集流体表面的负极活性层；所述负极活性层包括负极活性材料和复合微球，所述复合微球包括内核以及设置在所述内核表面的包覆层，所述内核包括无机多孔材料，所述包覆层包括聚合物。

3、本申请提供的负极极片通过在负极活性层中引入特殊的核壳结构的复合微球，可以快速吸附和有效存储电极液，提升离子传导效率，降低负极内阻，还可以提升负极极片与电解液的界面相容性以及对电解液的锁液保液能力，进而电池的循环寿命和倍率性能。

4、本申请一些实施方式中，所述负极活性层中，所述复合微球的质量百分含量由靠近所述集流体的一侧向远离所述集流体的一侧减小。

5、本申请一些实施方式中，所述复合微球的粒径dv50为60 nm-3100 nm；所述复合微球的粒径分布指数pdi小于或等于0.25。

6、本申请一些实施方式中，所述无机多孔材料包括介孔sio2、勃姆石、介孔碳、al2o3、li3po4和mcm-41分子筛中的一种或多种。

7、本申请一些实施方式中，所述无机多孔材料的粒径dv50为50 nm-3000 nm。

8、本申请一些实施方式中，所述无机多孔材料的孔隙率为65%-90%。

9、本申请一些实施方式中，所述无机多孔材料的比表面积为450 m2/g-1700 m2/g。

10、本申请一些实施方式中，所述聚合物包括聚丙烯酸、聚乙二醇、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚酰亚胺和偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种。

11、本申请一些实施方式中，所述包覆层的厚度为1 nm-80 nm。

12、本申请一些实施方式中，所述负极活性层包括层叠的至少两个负极活性子层；任意相邻两个所述负极活性子层中，靠近所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的质量百分含量大于远离所述集流体的一侧的负极活性子层中的复合微球的质量百分含量。

13、本申请一些实施方式中，所述负极活性子层的个数为2-4个。

14、本申请一些实施方式中，所述负极活性层中，最靠近所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的质量百分含量为0.5%-1%；最远离所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的质量百分含量为0.1%-0.25%。

15、本申请一些实施方式中，所述负极活性层中，任意相邻两个所述负极活性子层中复合微球的质量百分含量的差值的绝对值为0.15%-0.25%。

16、本申请一些实施方式中，所述负极活性层中，最靠近所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的内核的粒径为50 nm-180 nm；最远离所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的内核的粒径为800 nm-3000 nm。

17、本申请一些实施方式中，所述负极活性层中，任意相邻两个所述负极活性子层中复合微球的内核的粒径的差值的绝对值为300 nm-500 nm。

18、本申请一些实施方式中，所述负极活性层中，最靠近所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的包覆层的厚度为5 nm-20 nm；最远离所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的包覆层的厚度为40 nm-80 nm。

19、本申请一些实施方式中，所述负极活性层中，任意相邻两个所述负极活性子层中复合微球的包覆层的厚度的差值的绝对值为20 nm-30 nm。

20、本申请一些实施方式中，所述负极极片的压实密度为1.7 g/cm3-1.8 g/cm3。

21、本申请一些实施方式中，所述负极极片的孔隙率为30%-38%。

22、本申请一些实施方式中，所述负极极片的饱和吸液量为0.22 g/g-0.3 g/g。

23、本申请一些实施方式中，所述负极极片的吸液速率为0.45 g/s-0.75 g/s。

24、本申请一些实施方式中，所述负极极片在25℃下的保液率大于或等于93%。

25、本申请第二方面提供了一种负极极片的制备方法，包括：

26、提供至少两种负极浆料，每一所述负极浆料中均包括负极活性材料和复合微球，且所述至少两种负极浆料中的复合微球的质量含量不同；所述复合微球包括内核以及设置在所述内核表面的包覆层，所述内核包括无机多孔材料，所述包覆层包括聚合物；

27、将所述至少两种负极浆料依次涂布于集流体表面，以得到负极活性层，使所述负极活性层中，所述复合微球的质量百分含量由靠近所述集流体的一侧向远离所述集流体的一侧减小。

28、本申请第三方面提供了一种电池，所述电池包括正极极片、负极极片以及位于所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜和电解液，所述负极极片包括第一方面提供的负极极片或第二方面提供的负极极片的制备方法制得的负极极片。

29、本申请第四方面提供了一种用电设备，所述用电设备包括第三方面提供的电池。

1.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括集流体以及设置在所述集流体表面的负极活性层；所述负极活性层包括负极活性材料和复合微球，所述复合微球包括内核以及设置在所述内核表面的包覆层，所述内核包括无机多孔材料，所述包覆层包括聚合物。

2.如权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述负极活性层中，所述复合微球的质量百分含量由靠近所述集流体的一侧向远离所述集流体的一侧减小。

3.如权利要求1或2所述的负极极片，其特征在于，所述复合微球的粒径dv50为60 nm-3100 nm；所述复合微球的粒径分布指数pdi小于或等于0.25。

4.如权利要求1-3任一项所述的负极极片，其特征在于，所述无机多孔材料包括介孔sio2、勃姆石、介孔碳、al2o3、li3po4和mcm-41分子筛中的一种或多种；所述无机多孔材料的粒径dv50为50 nm-3000 nm；所述无机多孔材料的孔隙率为65%-90%；所述无机多孔材料的比表面积为450 m2/g-1700 m2/g。

5.如权利要求1-4任一项所述的负极极片，其特征在于，所述聚合物包括聚丙烯酸、聚乙二醇、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚酰亚胺和偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一种或多种；所述包覆层的厚度为1 nm-80 nm。

6.如权利要求1-5任一项所述的负极极片，其特征在于，所述负极活性层包括层叠的至少两个负极活性子层；任意相邻两个所述负极活性子层中，靠近所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的质量百分含量大于远离所述集流体的一侧的负极活性子层中的复合微球的质量百分含量。

7.如权利要求6所述的负极极片，其特征在于，所述负极活性子层的个数为2-4个。

8.如权利要求6或7所述的负极极片，其特征在于，所述负极活性层中，最靠近所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的质量百分含量为0.5%-1%；最远离所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的质量百分含量为0.1%-0.25%；任意相邻两个所述负极活性子层中复合微球的质量百分含量的差值的绝对值为0.15%-0.25%。

9.如权利要求6-8任一项所述的负极极片，其特征在于，所述负极活性层中，最靠近所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的内核的粒径dv50为50 nm-180 nm；最远离所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的内核的粒径dv50为800 nm-3000 nm；任意相邻两个所述负极活性子层中复合微球的内核的粒径dv50的差值的绝对值为300 nm-500nm。

10.如权利要求6-9任一项所述的负极极片，其特征在于，所述负极活性层中，最靠近所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的包覆层的厚度为5 nm-20 nm；最远离所述集流体一侧的负极活性子层中的复合微球的包覆层的厚度为40 nm-80 nm；任意相邻两个所述负极活性子层中复合微球的包覆层的厚度的差值的绝对值为20 nm-30 nm。

11. 如权利要求1-10任一项所述的负极极片，其特征在于，所述负极极片的压实密度为1.7 g/cm3-1.8 g/cm3；和/或，所述负极极片的孔隙率为30%-38%；和/或，所述负极极片的饱和吸液量为0.22 g/g-0.3 g/g；和/或，所述负极极片的吸液速率为0.45 g/s-0.75 g/s；和/或，所述负极极片在25℃下的保液率大于或等于93%。

12.一种负极极片的制备方法，其特征在于，包括：

13.一种电池，其特征在于，所述电池包括正极极片、负极极片以及位于所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜和电解液，所述负极极片包括如权利要求1-11任一项所述的负极极片或如权利要求12所述的负极极片的制备方法制得的负极极片。

14.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括如权利要求13所述的电池。