一种负极极片和电池的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种负极极片和电池。


背景技术：

2.随着科技发展，工具电动化已成趋势，其中包括出行工具，如电动自行车、汽车以及正在发展的电动飞机。这对锂离子电池的能量密度与功率性能提出了巨大的挑战。
3.传统石墨负极搭配正极材料所组成的锂离子二次电池能量密度已到瓶颈，难以满足电池更轻、能量更高的需求。提高负极容量是提高电池能量密度的有效手段，因此具有高克容量的硅基负极是一种有效的选择。
4.硅基负极主要为纳米硅基材料与氧化亚硅基材料两类。其中纳米硅基负极材料在循环过程中，因为硅颗粒体积小体积效应影响有限，因此其循环相对大颗粒的硅材料可以有更小的体积膨胀与结构稳定性，但是因为纳米硅体积小，颗粒多，反应活性位点多，与电解液的副反应也多，造成循环过程中容量衰减较快；氧化亚硅基负极材料(sio
x
)克容量通常为石墨的3-6倍，且因在锂化过程中游离硅氧化物作为膨胀缓冲层与离子导体，可以有效的提高硅基负极的循环寿命，从而提高能量密度。
5.纯氧化亚硅作负极活性材料会导致负极极片膨胀过大以及容易出现掉粉和脱膜的问题，因此通常采用和石墨进行混合设计得到需要的克容量的复合活性材料。但是，硅基材料因为电子导电性差，且经过锂化膨胀，脱锂后收缩，与石墨颗粒间有较大空隙，导致充放电功率性能差，甚至出现脱离电接触造成容量损失。
6.鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种功率性能高、循环寿命长的负极极片和电池。
8.本发明的实施例是这样实现的：
9.第一方面，本发明提供一种负极极片，包括：
10.负极集流体和设置于负极集流体的至少一个侧表面的负极膜片，负极膜片包括负极活性材料和负极导电剂，负极活性材料包括石墨和氧化亚硅基材料，负极导电剂包括碳纳米管，且石墨、氧化亚硅基材料和碳纳米管三者满足公式：0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg，以在充放电过程中使碳纳米管能交联石墨和氧化亚硅基材料；
11.其中，d
sio
为氧化亚硅基材料的中值粒径，df为碳纳米管的平均费雷特长度，dg为石墨的中值粒径，三者单位均为um。
12.在可选的实施方式中，氧化亚硅基材料的中值粒径的取值范围为4um≤d
sio
≤10um；
13.和/或，
14.碳纳米管的平均费雷特长度的取值范围为5um≤df≤9um；
15.和/或，
16.石墨的中值粒径的取值范围为5um≤dg≤20um。
17.在可选的实施方式中，碳纳米管为单壁碳纳米管和寡壁碳纳米管中的至少一者；优选地，碳纳米管为单壁碳纳米管；
18.和/或，
19.石墨为天然石墨和人造石墨中的至少一种；
20.和/或，
21.氧化亚硅基材料为氧化亚硅基颗粒、碳包覆的氧化亚硅基颗粒、聚合物包覆的氧化亚硅基颗粒、含锂氧化亚硅基颗粒和含镁氧化亚硅基颗粒中的至少一种；氧化亚硅基颗粒的化学式为sio
x
，其中，0.72《x《1.2。
22.在可选的实施方式中，负极导电剂还包括导电炭黑；
23.优选地，负极膜片还包括增稠剂和粘结剂；
24.优选地，负极活性材料、导电炭黑、碳纳米管、增稠剂以及粘结剂的质量比为(80-97)：(1-8)：(0.01-0.5)：(0.5-5)：(1-5)；
25.优选地，增稠剂包括羧甲基纤维素钠；粘结剂包括聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚甲基丙烯酸以及羧甲基壳聚糖中至少一种。
26.在可选的实施方式中，石墨和氧化亚硅基材料的质量比为(0.01-98):(2-100)；
27.优选地，石墨和氧化亚硅基材料的质量比为(88-92):(8-12)。
28.在可选的实施方式中，负极集流体为铜箔、涂碳铜箔或高分子导电膜。
29.第二方面，本发明提供一种电池，包括前述实施方式中任一项的负极极片；还包括外壳、正极极片、隔离膜和电解液；正极极片、隔离膜和负极极片依次层叠设置，并卷绕或叠片形成裸电芯，裸电芯设置于外壳内，电解液容置于外壳内。
30.在可选的实施方式中，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体的至少一个侧表面的正极膜片；
31.优选地，正极集流体为铝箔、镍箔或高分子导电膜；
32.优选地，正极膜片包括质量比为(95-98):(1-2):(1-2)的正极活性材料、正极导电剂和粘结剂；
33.优选地，正极活性材料为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂，以及其掺杂和/或包覆改性化合物中的至少一种。
34.在可选的实施方式中，电解液为有机液态电解液、固态有机电解液、固态陶瓷电解液、凝胶电解液中的至少一种；
35.优选地，电解液为有机液态电解液，且有机液态电解液的电解质包括二氟磷酸锂、六氟磷酸锂、二氟草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂及二氟草酸硼酸锂中至少一种；
36.优选地，电解液为有机液态电解液，且有机液态电解液的溶剂包括含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯中至少一种；
37.优选地，电解液为有机液态电解液，且有机液态电解液的添加剂包括碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、1,3-丙烷磺酸内酯、丙烯磺酸内酯、硫酸亚丙酯、三甲基硅烷磷酸酯、三甲基硅烷硼酸酯、氟代碳酸乙烯酯中
的至少一种。
38.在可选的实施方式中，隔离膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、无纺布膜，以及其复合膜、陶瓷修饰膜、pvdf修饰改性膜中的至少一者。
39.本发明的实施例至少具备以下优点或有益效果：
40.本发明的实施例提供的负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体的至少一个侧表面的负极膜片，负极膜片包括负极活性材料和负极导电剂，负极活性材料包括石墨和氧化亚硅基材料，负极导电剂包括碳纳米管，且石墨、氧化亚硅基材料和碳纳米管三者满足公式：0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg，以在充放电过程中使碳纳米管能交联石墨和氧化亚硅基材料；其中，d
sio
为氧化亚硅基材料的中值粒径，df为碳纳米管的平均费雷特长度，dg为石墨的中值粒径，三者单位均为um。
41.该负极极片利用碳纳米管自身的韧性和可伸缩性，通过限定合适管长的碳纳米管搭配合适粒径的石墨和氧化亚硅基材料使用，能将碳纳米管的导电交联作用发挥到最大，以使得碳纳米管能在充放电过程中时刻交联石墨与硅基材料，以缓解硅基材料所带来的膨胀问题，并形成导电网络，充分改善氧化亚硅基材料与石墨材料之间的导电连接关系，提升负极极片的充放电功率性能，延长负极极片的循环寿命。
42.本发明的实施例还提供了一种电池，其包括上述的负极极片。因此，该电池也具有功能性能高，循环寿命长的优点。
具体实施方式
43.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
44.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
45.纯氧化亚硅作负极活性材料会导致负极极片膨胀过大以及容易出现掉粉和脱膜的问题，因此通常采用和石墨进行混合设计得到需要的克容量的复合活性材料。但是，硅基材料因为电子导电性差，且经过锂化膨胀，脱锂后收缩，与石墨颗粒间有较大空隙，导致充放电功率性能差，甚至出现脱离电接触造成容量损失。
46.有鉴于此，本发明的实施例提供了一种利用碳纳米管作为导电剂的负极极片，利用碳纳米管强度高，柔性好，导电能力强的特性，在极片中使用可以有效的改善硅基材料与石墨材料的导电连接，提升充放电功率特性，改善循环寿命。
47.详细地，本发明的实施例提供的负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体的至少一个侧表面的负极膜片。示例性地，负极集流体为铜箔、涂碳铜箔或高分子导电膜，优选为铜箔。同时，负极集流体沿厚度方向上的两个侧表面均设置有负极膜片。其中，负极膜片通过负极浆料涂覆于负极集流体后再经过烘干和冷压后得到。负极浆料包括负极活性材料、负极导电剂、粘结剂、增稠剂以及溶剂。其中，负极活性材料包括石墨和氧化亚硅基材料，负极导电剂包括碳纳米管和导电炭黑，粘结剂包括聚丙烯酸(paa)、聚丙烯酸钠(paas)、聚乙烯醇(pva)、丁苯橡胶(sbr)、羧甲基纤维素钠(cmc)、海藻酸钠(sa)、聚甲基丙烯酸(pmaa)及羧甲基壳聚糖(cmcs)中的至少一种，增稠剂包括羧甲基纤维素钠。本发明的实施
例均以粘结剂为丁苯橡胶为例，增稠剂为羧甲基纤维素钠为例进行说明。溶剂可选择为去离子水。
48.并且，石墨、氧化亚硅基材料和碳纳米管三者满足公式：0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg，以在充放电过程中使碳纳米管能交联石墨和氧化亚硅基材料；其中，d
sio
为氧化亚硅基材料的中值粒径，采用激光粒度仪进行测试，测试方法参照国标gb/t 19077-2016粒度分布激光衍射法执行。df为碳纳米管的平均费雷特长度，使用扫描电子显微镜或者投射电子显微镜对碳纳米管进行成像，随机取50根碳纳米管长边的费雷特最大长度的平均值确定为该碳纳米管的费雷特长度。dg为石墨的中值粒径，采用激光粒度仪进行测试，测试方法参照国标gb/t 19077-2016粒度分布激光衍射法执行。三者单位均为um。
49.碳纳米管虽然能一定程度改善极片的导电性能，但是，碳纳米管尤其是单壁碳纳米管有长短之分，氧化亚硅颗粒和石墨有颗粒尺寸大小之分，若氧化亚硅基材料颗粒相对较大，短尺寸的碳管难以起到交联硅基材料和石墨的作用，从而难以起到改善导电与缓解膨胀的效果，此时就算增加碳纳米管的用量，其改善效果也很有限。
50.因此，在本发明的实施例中，该负极极片利用碳纳米管自身的韧性和可伸缩性，通过限定合适管长的碳纳米管搭配合适粒径的石墨和氧化亚硅基材料使用，能将碳纳米管的导电交联作用发挥到最大，以使得碳纳米管能在充放电过程中时刻交联石墨与硅基材料，以缓解硅基材料所带来的膨胀问题，并形成导电网络，充分改善氧化亚硅基材料与石墨材料之间的导电连接关系，提升负极极片的充放电功率性能，延长负极极片的循环寿命。
51.示例性地，氧化亚硅基材料的中值粒径的取值范围为4um≤d
sio
≤10um，碳纳米管的平均费雷特长度的取值范围为5um≤df≤9um，石墨的中值粒径的取值范围为5um≤dg≤20um。将三者的尺寸大小限定在此范围内，并符合上述公式要求时，随着硅基材料在充放电过程中的膨胀和收缩，碳纳米管始终能交联硅基材料和石墨，从而能充分改善负极极片的功能性能和循环性能。当然，在本发明的其他实施例中，三者各自的取值范围还可以进行微调，满足0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg公式限定即可，本发明的实施例不做限定。
52.需要说明的是，在本发明的实施例中，碳纳米管为单壁碳纳米管和寡壁碳纳米管中的至少一者。单壁碳纳米管为壁数为1的碳纳米管，单壁碳纳米管具有优异的电子、机械、力学等性能，尤其是对电子和空穴都具有超高的迁移率。寡壁碳纳米管为平均壁数较少的碳纳米管，平均壁数在3-6之间，也具有强度高，柔性好，导电能力强的特性。示例性地，在本发明的实施例中，碳纳米管均为单壁碳纳米管。单壁碳管在硅基电池体系中性能更加优异，能进一步地提高负极极片的功率性能和循环性能。
53.还需要说明的是，在本发明的实施例中，石墨为天然石墨和人造石墨中的至少一种；氧化亚硅基材料为氧化亚硅基颗粒、碳包覆的氧化亚硅基颗粒、聚合物包覆的氧化亚硅基颗粒、含锂氧化亚硅基颗粒和含镁氧化亚硅基颗粒中的至少一种；氧化亚硅基颗粒的化学式为sio
x
，其中，0.72《x《1.2。示例性地，本发明的实施例均以石墨为人造石墨，氧化亚硅基材料为氧化亚硅基颗粒为例进行说明。
54.另外，还需要指出的是，在本发明的实施例中，负极浆料中负极活性材料、导电炭黑、碳纳米管、羧甲基纤维素钠以及丁苯橡胶的质量比为(80-97)：(1-8)：(0.01-0.5)：(0.5-5)：(1-5)，示例性地，可选择为95:1.5:0.1：1.4:2。石墨和氧化亚硅基材料的质量比为(0.01-98):(2-100)，优选可选择为(88-92):(8-12)，示例性地，可选择为90:10。一方面，
通过限制碳纳米管的使用量，能在控制成本的同时，有效地缓解硅基材料膨胀带来的负面效应，使得负极极片能有更好的导电性与功率性能。另一方面，通过控制负极活性材料中硅基材料的占比，既能保证负极极片的循环性能，又能保证负极极片的能量密度，使得电池的性能最优化。
55.本发明的实施例还提供了一种电池，其包括上述的负极极片；还包括外壳、正极极片、隔离膜和电解液；正极极片、隔离膜和负极极片依次层叠设置，并卷绕或叠片形成裸电芯，裸电芯设置于外壳内，电解液容置于外壳内。
56.详细地，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体的至少一个侧表面的正极膜片。正极集流体为铝箔、镍箔或高分子导电膜，且优选地，正极集流体为铝箔，正极集流体的沿厚度方向上的两个侧表面均设置有正极膜片。正极膜片通过正极浆料涂覆于正极集流体后烘干并冷压后得到，正极浆料包括质量比为(95-98):(1-2):(1-2)的正极活性材料、正极导电剂、粘结剂以及溶剂。
57.其中，正极活性材料为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、镍锰酸锂、钴酸锂、锰酸锂，以及其掺杂和/或包覆改性化合物中的至少一种。示例性地，正极活性材料可选择为ncm811，导电剂可选择为导电炭黑super-p，粘结剂可选择为聚偏氟乙烯pvdf，溶剂可选择为n-甲基吡咯烷酮nmp。在其他实施例中，正极极片中的导电剂、粘结剂以及溶剂种类还可根据需求进行选择，此处不再赘述。
58.电解液为有机液态电解液、固态有机电解液、固态陶瓷电解液、凝胶电解液中的至少一种。示例性地，电解液为有机液态电解液，且有机液态电解液包括电解质、溶剂以及添加剂。其中，电解质包括六氟磷酸锂lipf6、二氟磷酸锂lipo2f2、二氟草酸磷酸锂lidfop、双氟磺酰亚胺锂lifsi、双三氟甲烷磺酰亚胺锂litfsi、四氟硼酸锂libf4及二氟草酸硼酸锂lidfob中的一种或多种。
59.溶剂包含碳酸乙烯酯ec、碳酸丙烯酯pc、碳酸二乙酯dec、碳酸二甲酯dmc、碳酸甲乙酯emc、乙酸甲酯ma、乙酸乙酯ea、丙酸乙酯ep中的一种或多种。
60.添加剂包含碳酸亚乙烯酯vc、乙烯基碳酸乙烯酯vec、硫酸乙烯酯dtd、亚硫酸乙烯酯es、甲烷二磺酸亚甲酯mmds、1,3-丙烷磺酸内酯ps、丙烯磺酸内酯pes、硫酸亚丙酯tms、三甲基硅烷磷酸酯tmsp、三甲基硅烷硼酸酯tmsb、氟代碳酸乙烯酯fec中的一种或多种。示例性地，在本发明的实施例中，电解液为：1m lipf6和体积比为2:6:2的dmc、emc、fec按照配制得到。在其他实施例中，可根据需求选择对应种类和成分的电解液，本发明的实施例不做限定。
61.隔离膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、无纺布膜，以及其复合膜、陶瓷修饰膜、pvdf修饰改性膜中的至少一者。其复合膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、无纺布三者形成的复合膜，陶瓷修饰膜是在基体膜的表面涂覆设置有陶瓷涂层，pvdf修饰改性膜是在聚乙烯膜、聚丙烯膜、无纺布膜的表面涂覆设置有pvdf修饰膜。示例性地，在本发明的实施例中，隔离膜为聚乙烯膜。
62.下面通过具体实施例、对比例以及实验例对上述的电池的制备过程，以及电池的性能进行详细地介绍：
63.实施例1
64.本实施例提供了一种电池，其通过以下方法制备得到：
65.s1：正极极片的制备，具体包括：
66.将正极活性材料ncm811、导电炭黑super-p、粘结剂聚偏氟乙烯pvdf按照质量比97:2:1进行混合，加入溶剂n-甲基吡咯烷酮nmp，在真空搅拌后得到均一的正极浆料，将正极浆料均匀涂覆在铝箔厚度方向上的两个侧表明，上并烘干、冷压和剪裁后制得正极极片。
67.s2：负极极片的制备，具体包括：
68.将负极活性材料、导电炭黑super-p、导电炭黑管cnt、粘结剂羧甲基纤维素钠cmc、粘结剂丁苯橡胶sbr按照质量比95:1.5:0.1:1.4:2进行混合，加入去离子水后在真空搅拌下得到均一的负极浆料，将负极浆料均匀涂敷在铜箔厚度方向上的两个侧表面，并烘干、冷压和剪裁后制得负极极片；
69.其中，负极活性材料包括质量比为10:90的氧化亚硅基颗粒和人造石墨。氧化亚硅基颗粒的平均中值粒径d
sio
为4.5um，石墨的平均中值粒径dg为12um,碳纳米管的费雷特长度df为5.3um，0.5π
×df
＝8.321，0.9d
sio
0.125dg＝5.55，差值为2.771，0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg。
70.s3：电池的制备，具体包括：
71.将1m lipf6与体积比为2:6:2的dmc、emc和fec混合得到电解液，将正极极片、负极极片、隔离膜装配得到裸电芯，裸电芯置于外壳中，干燥后注入上述配置电解液，然后经过封装、静置、化成、分容后等工序，得到锂离子二次电池，其容量设计为8ah。
72.实施例2
73.本实施例与实施例1的区别在于，在实施例2的步骤s2中，负极活性材料包括质量比为10:90的氧化亚硅基颗粒和人造石墨。氧化亚硅基颗粒的平均中值粒径d
sio
为4.5um，石墨的平均中值粒径dg为16.4um，碳纳米管的费雷特长度df为5.3um，0.5π
×df
＝8.321，0.9d
sio
0.125dg＝6.1，差值为2.221，0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg。
74.实施例3
75.本实施例与实施例1的区别在于，在实施例2的步骤s2中，负极活性材料包括质量比为10:90的氧化亚硅基颗粒和人造石墨。氧化亚硅基颗粒的平均中值粒径d
sio
为6.2um，石墨的平均中值粒径dg为16.4um，碳纳米管的费雷特长度df为5.3um，0.5π
×df
＝8.321，0.9d
sio
0.125dg＝7.63，差值为0.691，0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg。
76.实施例4
77.本实施例与实施例1的区别在于，在实施例2的步骤s2中，负极活性材料包括质量比为10:90的氧化亚硅基颗粒和人造石墨。氧化亚硅基颗粒的平均中值粒径d
sio
为9.6um，石墨的平均中值粒径dg为16.4um，碳纳米管的费雷特长度df为8.4um，0.5π
×df
＝13.188，0.9d
sio
0.125dg＝10.69，差值为2.498，0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg。
78.实施例5
79.本实施例与实施例1的区别在于，在实施例2的步骤s2中，负极活性材料包括质量比为12:88的氧化亚硅基颗粒和人造石墨。
80.实施例6
81.本实施例与实施例1的区别在于，在实施例2的步骤s2中，负极活性材料包括质量比为8:92的氧化亚硅基颗粒和人造石墨。
82.对比例1
83.对比例1提供了一种电池，其与实施例1的区别在于，在对比例1的步骤s2中，负极
活性材料包括质量比为10:90氧化亚硅基颗粒和人造石墨。氧化亚硅基颗粒的平均中值粒径d
sio
为9.6um，石墨的平均中值粒径dg为16.4um，碳纳米管的费雷特长度df为5.3um，0.5π
×df
＝8.321，0.9d
sio
0.125dg＝10.69，差值为-2.369，0.5π
×df
《0.9d
sio
0.125dg。
84.对比例2
85.对比例2提供了一种电池，其与实施例1的区别在于，在对比例2的步骤s2中，负极活性材料包括质量比为10:90氧化亚硅基颗粒和人造石墨。氧化亚硅基颗粒的平均中值粒径d
sio
为11.1um，石墨的平均中值粒径dg为21.2um，碳纳米管的费雷特长度df为4.3um，0.5π
×df
＝6.751，0.9d
sio
0.125dg＝12.64，差值为-5.889，0.5π
×df
《0.9d
sio
0.125dg。
86.对比例3
87.对比例3提供了一种电池，其与对比例1的区别在于，在对比例3的步骤s2中，负极活性材料包括质量比为12:88氧化亚硅基颗粒和人造石墨。
88.对比例4
89.对比例4提供了一种电池，其与对比例1的区别在于，在对比例4的步骤s2中，负极活性材料包括质量比为8:92氧化亚硅基颗粒和人造石墨。
90.对比例5
91.对比例5提供了一种电池，其与实施例1的区别在于，在对比例5的步骤s2中，负极极片的导电剂仅包括导电炭黑，不具有碳纳米管。
92.实验例1
93.对实施例1-6以及对比例1-5提供的电池在同样条件下进行循环寿命测试，测试条件为在25℃下，将得到的锂离子二次电池以1c倍率充电、以1c倍率放电，进行满充满放循环测试，直至锂离子二次电池的容量衰减至初始容量的80％，记录循环圈数。测试结果如表1所示。
94.表1.循环寿命测试结果
[0095][0096]
根据表1中实施例1-6与对比例1-5的数据对比可知，本实施例提供的电池的制备方法通过使用合适尺寸的碳纳米管能有效地提高电池的循环性能，延长电池的循环寿命。同时，根据实施例1-4与实施例5与6对比，以及对比例1和对比例3和4的对比可知，在具备碳纳米管的前提下，负极活性材料中硅基材料的占比越少，循环性能越好。但基于硅基材料能改善能量密度，因而硅基材料占比控制在12％以内较为合适。同时，根据实施例1-6与对比
例1的对比可知，当石墨、氧化亚硅基材料和碳纳米管三者满足公式：0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg的要求时，电池的循环性能可得到显著提高。根据实施例1-6、对比例1和对比例2的对比可知，当石墨、氧化亚硅基材料和碳纳米管三者不满足公式：0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg的要求，且dsio不满足4um≤dsio≤10um、df不满足5um≤df≤9um、dg不满足5um≤dg≤20um时电池的循环性能最差。
[0097]
实验例2
[0098]
对实施例1-6以及对比例1-5提供的电池在同样条件下进行放电功率测试，测试条件为在25℃下，将得到的锂离子二次电池在电荷状态为20％时按照1200w/kg的功率密度进行放电，至电压下限2.5v截止，记录放电时间。测试结果如表2所示。
[0099]
表2.放电功率测试结果
[0100][0101]
根据表2中实施例1-6与对比例1-5的数据对比可知，本实施例提供的电池的制备方法通过使用合适尺寸的碳纳米管能有效地提高电池的功率性能。同时，根据实施例1-4与实施例5与6对比，以及对比例1和对比例3和4的对比可知，在同时具备碳纳米管的前提下，虽然负极活性材料中硅基材料的占比越少，硅基材料的电子电导率差所带来的功率降低问题少，但功率性能还与材料的颗粒尺寸大小直接相关，且硅基材料增加也能一定程度地改善能量密度，因而为了保证电池的综合电化学性能和使用性能，硅基材料占比控制在12％以内时较为合适。同时，根据实施例1-6与对比例1的对比可知，当石墨、氧化亚硅基材料和碳纳米管三者满足公式：0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg的要求时，电池的功率性能可得到显著提高。根据实施例1-6、对比例1和对比例2的对比可知，当石墨、氧化亚硅基材料和碳纳米管三者不满足公式：0.5π
×df
》0.9d
sio
0.125dg的要求，且dsio不满足4um≤dsio≤10um、df不满足5um≤df≤9um、dg不满足5um≤dg≤20um时电池的功率性能最差。
[0102]
根据表1和表2的数据可知，本发明的实施例提供的负极极片利用碳纳米管自身的韧性和可伸缩性，通过限定合适管长的碳纳米管搭配合适粒径的石墨和氧化亚硅基材料使用，能将碳纳米管的导电交联作用发挥到最大，以使得碳纳米管能在充放电过程中时刻交联石墨与硅基材料，以缓解硅基材料所带来的膨胀问题，并形成导电网络，充分改善氧化亚硅基材料与石墨材料之间的导电连接关系，提升负极极片的充放电功率性能，延长负极极片的循环寿命。
[0103]
综上所述，本发明的实施例提供了一种功率性能高、循环寿命长的负极极片和电
池。
[0104]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。