CN116613275B - 负极片及其制备方法、电池及用电装置 - Google Patents

负极片及其制备方法、电池及用电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116613275B
CN116613275B CN202310870503.3A CN202310870503A CN116613275B CN 116613275 B CN116613275 B CN 116613275B CN 202310870503 A CN202310870503 A CN 202310870503A CN 116613275 B CN116613275 B CN 116613275B
Authority
CN
China
Prior art keywords
negative electrode
active layer
silicon
anode
anode active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310870503.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116613275A (zh
Inventor
吴凯
史东洋
王羽臻
陈宁
程志鹏
吕瑞景
刘智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority to CN202310870503.3A priority Critical patent/CN116613275B/zh
Publication of CN116613275A publication Critical patent/CN116613275A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116613275B publication Critical patent/CN116613275B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386—Silicon or alloys based on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本申请涉及一种负极片及其制备方法、电池及用电装置，该负极片包括集流体及设于所述集流体表面的n层负极活性层，n取≥2的整数，各层所述负极活性层的组分均包括硅负极材料；在任意相邻的两层所述负极活性层中，与所述集流体距离更近的负极活性层为第一负极活性层，另一层负极活性层为第二负极活性层，所述第一负极活性层中的硅负极材料的振实密度为H1，所述第二负极活性层中的硅负极材料的振实密度为H2，且满足：H2‑H1≥0.2g/cm3。

Description

负极片及其制备方法、电池及用电装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种负极片及其制备方法、电池及用电装置。
背景技术
近年来，二次电池在智能手机、平板电脑、智能穿戴、电动工具和电动汽车等领域得到了广泛的应用。随着电池的广泛应用，消费者对电池的性能需求不断提高。
随着需求的提升，传统的二次电池的性能越来越难以满足人们的需求，有待进一步改进。
发明内容
基于此，有必要提供一种负极片及其制备方法、电池及用电装置，旨在兼具有较高能量密度的同时提高电池的快充性能。
本申请是通过如下的技术方案实现的。
本申请的第一方面，提供一种负极片，所述负极片包括集流体及设于所述集流体至少一侧表面的n层负极活性层，n取≥2的整数，各层所述负极活性层的组分均包括硅负极材料；
在任意相邻的两层所述负极活性层中，与所述集流体距离更近的负极活性层为第一负极活性层，另一层负极活性层为第二负极活性层，所述第一负极活性层中的硅负极材料的振实密度为H1，所述第二负极活性层中的硅负极材料的振实密度为H2，且满足：H2-H1≥0.2g/cm3。
上述负极片中，调控任意相邻的两层负极活性层中的硅负极材料的振实密度不同，因材料振实密度对材料的压密会产生正向影响，同等压力下，材料振实越大，压实密度更大，因此使距离集流体更近的负极活性层中的硅负极材料的振实密度小于另一层活性层中的硅负极材料的振实密度，且满足一定的差值，从而使远离集流体的活性层的压实密度更大，从而缩短离子在负极活性层中的传输距离，用于制备电池时，在保证具有较高能量密度的同时，还提升电池快速充电的能力。
在其中一些实施例中，0.2g/cm3≤H2-H1≤0.6g/cm3。
在其中一些实施例中，在任意相邻的两层所述负极活性层中，与所述集流体距离更近的负极活性层的厚度为T1，另一层负极活性层的厚度为T2，且满足：T1≤T2。
在其中一些实施例中，3/7≤T1/T2≤1。
进一步调控任意相邻的两层所述负极活性层的厚度，使距离集流体更近的负极活性层的厚度≤另一层活性层的厚度，协同配合不同层中具有不同振实密度的硅负极材料作用，进一步提高离子在负极活性层中的传输效率，从而进一步提高电池快速充电的能力。
在其中一些实施例中，所述负极活性层满足如下(1)~(2)中的至少一个条件：
(1)所述第一负极活性层中的硅负极材料的体积分布粒径Dv50大于所述第二负极活性层中的硅负极材料的体积分布粒径Dv50；
(2)所述第一负极活性层中的硅负极材料的体积分布粒径Dv99大于所述第二负极活性层中的硅负极材料的体积分布粒径Dv99。
调控任意两层负极活性层中硅负极材料的粒径，使距离集流体更近的负极活性层的硅负极活性材料的粒度-体积累积分布曲线中，50%所对应的粒度Dv50大于另一层活性层的硅负极活性材料的粒度-体积累积分布曲线中，50%所对应的粒度Dv50，或使距离集流体更近的负极活性层的硅负极活性材料的粒度-体积累积分布曲线中，99%所对应的粒度Dv99大于另一层活性层的硅负极活性材料的粒度-体积累积分布曲线中，99%所对应的粒度Dv99，进一步降低远离集流体的负极活性层中的离子传输距离，使其更有利于提高电池的快充性能。
在其中一些实施例中，所述活性层满足如下(1)~(2)中至少一个条件：
(3)所述第一负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50≥8μm，Dv99≥15μm；
可选地，所述第一负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50及Dv99满足：9μm≤Dv50≤10μm，20μm≤Dv99≤26μm；
(4)所述第二负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50≤9μm、Dv99≤18μm；
可选地，所述第二负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50及Dv99满足：6μm≤Dv50≤7μm，12μm≤Dv99≤15μm。
在其中一些实施例中，各层所述负极活性层的组分均还包括碳负极材料。
在其中一些实施例中，各层所述负极活性层中，以所述碳负极材料和所述硅负极材料的总质量为基准，所述碳负极材料的质量占比为5%~30%。
在其中一些实施例中，所述第一负极活性层的克容量为W1，所述第二负极活性层的克容量为W2，且满足：0≤W2-W1≤1mAh/g。
在其中一些实施例中，所述硅负极材料包括硅氧负极材料和硅碳负极材料中的至少一种。
可选地，在任意相邻的两层所述负极活性层中，与所述集流体距离更近的负极活性层的组分包括硅碳负极材料，另一层负极活性层的组分包括硅氧负极材料。
在其中一些实施例中，n=2。
在其中一些实施例中，所述第一负极活性层的组分包括硅碳负极材料，所述第二负极活性层的组分包括硅氧负极材料。
在其中一些实施例中，H1≤1.1g/cm3，H2≥1.3 g/cm3。
进一步可选地，0.85 g/cm3≤H1≤1.1 g/cm3，1.3 g/cm3≤H2≤1.45g/cm3。
在其中一些实施例中，设于所述集流体同一侧表面的所述负极活性层的总厚度为70μm~200μm。
本申请的第二方面，提供第一方面的负极片的制备方法，包括如下步骤：
在所述集流体表面上形成所述n层负极活性层，制备负极片。
本申请的第三方面，提供一种电池，所述电池包括第一方面的负极片或第二方面的负极片的制备方法制得的负极片。
上述电池具有优异的快充性能的同时，兼具较高的能量密度。
本申请的第四方面，提供一种用电装置，所述用电装置包括第三方面的电池。
附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
图1是电池单体的一实施方式的示意图；
图2是图1的分解图；
图3是电池包的一实施方式的示意图；
图4是图3的分解图；
图5是电池用作电源的用电装置的一实施方式的示意图。
附图标记说明：
1、电池包；2、上箱体；3、下箱体；4、电池单体；41、壳体；42、电极组件；43、盖板；5、用电装置。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
综上背景所述，传统的二次电池的性能越来越难以满足人们的需求。为提高电池的能量密度、寿命等性能，传统技术中，主要通过改进活性材料，例如采用硅负极材料；然而随着二次电池在智能手机、平板电脑、智能穿戴、电动工具和电动汽车等领域得到了广泛的应用，人们对电池的快充性能同样也提出了更高的要求。
电池的快充性能即意味着活性离子脱出并短时间内向达到负极，一般要求负极材料具有快速的嵌锂能力，故传统快充型电池的负极材料倾向于采用碳负极材料，而采用碳负极材料时，能量密度又难以满足满足人们越来越高的需求，陷入两难境地，技术人员聚焦于开发新的负极活性材料，至今未有突破。
基于此，在经过大量创造性探究后，获得本申请中能兼具有较高能量密度的同时提高电池的快充性能的负极片。
本申请一实施方式，提供一种负极片，该负极片包括集流体及设于集流体至少一侧表面的n层负极活性层，n为≥2的整数，各层负极活性层的组分均包括硅负极材料；在任意相邻的两层负极活性层中，与集流体距离更近的负极活性层为第一负极活性层，另一层负极活性层为第二负极活性层，第一负极活性层中的硅负极材料的振实密度为H1，第二负极活性层中的硅负极材料的振实密度为H2，且满足：H2-H1≥0.2 g/cm3。
上述负极片中，调控任意相邻的两层负极活性层中的硅负极材料的振实密度不同，因材料振实密度对材料的压密会产生正向影响，同等压力下，材料振实越大，压实密度更大，因此使距离集流体更近的负极活性层中的硅负极材料的振实密度小于另一层活性层中的硅负极材料的振实密度，且满足一定的差值，从而使远离集流体的活性层的压实密度更大，从而缩短离子在负极活性层中的传输距离，用于制备电池时，在保证具有较高能量密度的同时，还提升电池快速充电的能力。
可理解，负极片中集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性材料层设置在集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
需要说明的是：各层负极活性层中的硅负极材料的具体种类或型号可相同或不同。
“振实密度”是指：在规定条件下容器中的材料粉末经振实后所测得的单位容积的质量。进一步地，“振实密度”可采用本领域常用的公知方法测试得到，例如可参见标准GB/T5162-2006进行测试。
在本申请中，参见标准GB/T 5162-2006，具体测试过程如下：
先将粉体装入样品筒，再将样品筒放到仪器工作位上，按开始键，在不损坏粉体颗粒原始形态下，使样品筒反复上下振动进行惯性运动，当颗粒之间的间隙趋于极限，粉体体积不再减少时，将振动后粉体体积，重量数据输入到电脑，自动计算出粉体的振实密度结果。进一步地，振动过程中，振幅：3.0+0.1mm，振动频率：250±15次/min，振动次数：5000次。
在其中一些实施例中，0.2 g/cm3≤H2-H1≤0.6 g/cm3。
在其中一些实施例中，0.2 g/cm3≤H2-H1≤0.5 g/cm3。
上述“0.2g/cm3≤H2-H1≤0.6 g/cm3”中，H2-H1的取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6；或任意两个数值组成的范围。
在其中一些实施例中，负极片中的所述负极活性层的总厚度为70μm ~200μm。
在其中一些实施例中，第一负极活性层的厚度为30μm~80μm。
在其中一些实施例中，第二负极活性层的厚度为40μm~85μm。
在其中一些实施例中，第一负极活性层的厚度为T1，第二极活性层的厚度为T2，T1/T2≤2。
在其中一些实施例中，T1≤T2。
可选地，3/7≤T1/T2≤1。
进一步调控任意相邻的两层负极活性层的厚度，使距离集流体更近的负极活性层的厚度小于或等于另一层活性层的厚度，协同配合不同层中具有不同振实密度的硅负极材料作用，进一步提高离子在负极活性层中的传输效率，从而进一步提高电池快速充电的能力。
上述“3/7≤T1/T2＜1”中，T1/T2的取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：3/7、4/7、5/7、6/7、1；或任意两个数值组成的范围。
在其中一些实施例中，第一负极活性层中的硅负极材料的体积分布粒径Dv50大于所述第二负极活性层中的硅负极材料的体积分布粒径Dv50。
在其中一些实施例中，第一负极活性层中的硅负极材料的体积分布粒径Dv99大于第二负极活性层中的硅负极材料的体积分布粒径Dv99。
调控任意两层负极活性层中硅负极材料的粒径，使距离集流体更近的负极活性层的硅负极活性材料的粒度-体积累积分布曲线中，50%所对应的粒度Dv50大于另一层活性层的硅负极活性材料的粒度-体积累积分布曲线中，50%所对应的粒度Dv50，或使距离集流体更近的负极活性层的硅负极活性材料的粒度-体积累积分布曲线中，99%所对应的粒度Dv99大于另一层活性层的硅负极活性材料的粒度-体积累积分布曲线中，99%所对应的粒度Dv99，进一步降低远离集流体的负极活性层中的离子传输距离，使其更有利于提高电池的快充性能。
在本申请中，上述Dv50或Dv99为：在粒度-体积累积分布曲线中，体积分布50%或99%所对应的粒度，可以基于体积累积分布曲线得到，作为示例，可以参照GB/T 19077-2016粒度分布激光衍射法，采用激光粒度分析仪方便地测定，如英国马尔文仪器有限公司的Mastersizer 2000E型激光粒度分析仪。
在其中一些实施例中，第一负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50≥8μm，Dv99≥15μm。
在其中一些实施例中，第一负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50≥9μm,Dv99≥20μm。
在其中一些实施例中，第一负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50及Dv99满足：9μm≤Dv50≤10μm，20μm≤Dv99≤26μm；
上述“9μm≤Dv50≤10μm”中，Dv50的取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：9μm、9.1μm、9.2μm、9.3μm、9.4μm、9.5μm、9.6μm、9.7μm、9.8μm、9.9μm、10μm；或任意两个数值组成的范围。
上述“20μm≤Dv99≤26μm”中，Dv99的取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm；或任意两个数值组成的范围。
在其中一些实施例中，第二负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50≤9μm、Dv99≤18μm。
在其中一些实施例中，第二负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50≤7μm，Dv99≤15μm。
在其中一些实施例中，第二负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50及Dv99满足：6μm≤Dv50≤7μm，12μm≤Dv99≤15μm。
上述“6μm≤Dv50≤7μm”中，Dv50的取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：6μm、6.1μm、6.2μm、6.3μm、6.4μm、6.5μm、6.6μm、6.7μm、6.8μm、6.9μm、7μm；或任意两个数值组成的范围。
上述“12μm≤Dv99≤15μm”中，Dv99的取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：12μm、13μm、14μm、15μm；或任意两个数值组成的范围。
在其中一些实施例中，第一负极活性层的克容量为W1，第二负极活性层的克容量为W2，且满足：0≤W2-W1≤1mAh/g。
在其中一些实施例中，各层负极活性层的组分均还包括碳负极材料。
可选地，各负极活性层中，碳负极材料和硅负极材料的质量比为（0.5~3）：（7~9.5）。
可理解，各层负极活性层中碳负极材料和硅负极材料的种类及其质量比均可以相同或不同；进一步地，以能调控相邻两层负极活性层的克容量差值的绝对值不超过1 mAh/g为准。
在其中一些实施例中，硅负极材料包括硅氧负极材料和硅碳负极材料中的至少一种。
可选地，第一负极活性层和所述第二负极活性层中，其中一层负极活性层的组分包括硅碳负极材料，另一层负极活性层的组分包括硅氧负极材料。
可理解，硅碳负极材料和硅氧负极材料具体可选自本领域中各类常见的硅碳负极材料和硅氧负极材料，此处对常用的硅碳负极材料和硅氧负极材料进行简介，但不限于如下种类。
硅碳负极材料：是指硅材和碳的复合材料，采用的碳材包括但不限于：石墨、MCMB、炭黑、碳纳米管、石墨烯、多孔碳中的至少一种；进一步地，在硅碳负极材料中，硅和碳的质量比可以是任意比例；进一步地，硅和碳的质量比可以是（1~9）：（1~9）。
在其中一些实施例中，根据复合方式，硅碳负极材料主要分为包覆型、嵌入型和分子接触型，而根据形态则分为颗粒型和薄膜型，根据硅碳种类的多少分为硅碳二元复合与硅碳多元复合。
硅碳复合材料的制备工艺有球磨法、高温裂解法、化学气相沉淀法、溅射沉积法、蒸镀法等等。
硅氧负极材料：分子式为SiOx，x取0~2任意值。非限制性举例包括：氧化亚硅和二氧化硅。
在其中一些实施例中，n=2。
n=2即负极片包括集流体及设于集流体表面的2层负极活性层，依次为：第一负极活性层和第二负极活性层。与集流体距离更近的负极活性层为第一负极活性层，远离集流体的负极活性层为第二活性层；第一负极活性层中的硅负极材料的振实密度为H1g/cm3，第二负极活性层中的硅负极材料的振实密度为H2g/cm3，且满足：H2-H1≥0.2 g/cm3。
在其中一些实施例中，n=2；进一步地，第一负极活性层的组分包括硅碳负极材料，第二负极活性层的组分包括硅氧负极材料。
在其中一些实施例中，H1≤1.1g/cm3，H2≥1.3g/cm3。
在其中一些实施例中，0.85g/cm3≤H1≤1.1 g/cm3，1.3 g/cm3≤H2≤1.45g/cm3。
调控各层活性层中硅负极材料的振实密度，进一步提高电池的快充能力。
上述“0.85g/cm3≤H1≤1.1g/cm3”中，H1的取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.9、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、1、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09、1.1；或任意两个数值组成的范围，包括但不限于：0.9~0.92、0.9~0.93、0.9~0.94、0.9~0.95、0.9~0.96、0.9~0.97、0.9~0.98、0.9~1、0.9~1.05、0.95~1.05、0.95~1.1。
上述“1.3 g/cm3≤H2≤1.45g/cm3”中，H2的取值包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值，具体示例包括但不限于实施例中的点值及以下点值：1.3、1.31、1.32、1.33、1.34、1.35、1.4、1.45；或任意两个数值组成的范围，包括但不限于：1.3~1.31、1.3~1.32、1.3~1.33、1.3~1.34、1.3~1.35、1.3~1.36、1.3~1.37、1.3~1.38。
在其中一些实施例中，各层负极活性层中，以碳负极材料和硅负极材料的总质量为基准，碳负极材料的质量占比为5%~30%。
进一步地，各负极活性层中，以各层各自的总质量为基准，各层中含有的碳负极材料和硅负极材料的总质量占比分别独立地选自80%~98%。
在其中一些实施例中，各负极活性层的组分还包括导电剂和粘结剂；进一步地，各负极活性层中，导电剂的质量占比分别独立地选自1%~2%，粘结剂的质量占比分别独立地选自1%~3%。
上述碳负极材料可以采用本领域常用的碳负极材料，包括但不限于：中间相碳微球、天然石墨、人造石墨、石墨烯、玻璃碳、碳纳米管、碳纤维、硬碳、软炭中的至少一种。
上述导电剂可以采用本领域常用的导电材料，包括但不限于：石墨、碳纳米管、纳米纤维、炭黑和石墨烯中的至少一种。具体地，可选自SP、KS-6，乙炔黑、有支链结构的科琴黑ECP，SFG-6，气相生长碳纤维VGCF，碳纳米管CNTs和石墨烯及其复合导电剂中的至少一种。
上述粘结剂可采用本领域常用的粘结剂，可选自聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶（SBR）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、聚甲基丙烯酸（PMAA）及羧甲基壳聚糖（CMCS）及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。
在其中一些实施例中，集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料形成在高分子材料基材上而形成。
在其中一些实施例中，金属材料包括铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金中的至少一种。
在其中一些实施例中，高分子材料基材包括聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）中的至少一种。
在其中一些实施例中，设于集流体同一侧表面的负极活性层的总厚度为70μm~200μm。
可理解，负极片中，集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性材料层设置在集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上，上述厚度指的是设于集流体同一侧表面的负极活性层的总厚度，即集流体单侧表面的负极活性层的总厚度。
本申请又一实施方式提供了一种负极片的制备方法，包括如下步骤S10。
步骤S10、在集流体表面上形成n层负极活性层，制备负极片。
进一步，通过调控形成n层负极活性层时采用的活性浆料中的硅负极材料的振实密度，以使形成的负极活性层中的硅负极材料的振实密度不同；具体地，以n=2为例说明，步骤S10包括如下步骤：
在集流体的同一表面，依次采用第一活性浆料及第二活性浆料进行涂布处理，依次形成第一负极活性层和第二负极活性层；其中，第一活性浆料及第二活性浆料的组分均包括硅负极材料，第一活性浆料中的硅负极材料的振实密度为H1，第二活性浆料中的硅负极材料的振实密度为H2，满足：H2-H1≥0.2 g/cm3。
在其中一些实施例中，上述步骤S10中涂布包括但不限于印刷涂布、刮刀涂布、旋转涂布或喷墨涂布。将浆料涂覆在集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到涂层。
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极片：将活性浆料涂覆在集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极片。
本申请一实施方式还提供一种电池，电池包括上述负极片或上述负极片的制备方法制得的负极片。
上述电池包括还正极片、隔膜及电解液。如下对正极片、隔膜及电解液进行示例说明，包括但不限于如下。
[正极片]
正极片包括集流体及设于集流体表面的正极活性层，正极活性层的组分包括正极活性材料。
作为示例，正极片中的集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极活性材料层设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
在本申请任意实施方式中，正极片中的集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料形成在高分子材料基材上而形成。
在其中一些实施例中，金属材料包括铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金中的至少一种。
在其中一些实施例中，高分子材料基材包括聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）中的至少一种。
上述正极活性材料可采用本申请中的常用的正极活性材料，例如锂离子正极活性材料或钠离子正极活性材料。
进一步地，作为示例，锂离子活性材料可包括以下材料中的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物（如LiCoO2）、锂镍氧化物（如LiNiO2）、锂锰氧化物（如LiMnO2、LiMn2O4）、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物（如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（也可以简称为NCM333）、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（也可以简称为NCM523）、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2（也可以简称为NCM211）、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（也可以简称为NCM622）、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（也可以简称为NCM811）、锂镍钴铝氧化物（如LiNi0.85Co0.15Al0.05O2）及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂（如LiFePO4（也可以简称为LFP））磷酸锰锂（如LiMnPO4）、磷酸锰铁锂中的至少一种。
在本申请任意实施方式中，锂离子活性材料的分子式为：LiFexMn(1-x)PO4，x取0~1任一数。
可理解，当x取0时，LiFexMn(1-x)PO4即为LiMnPO4磷酸锰锂，当x取1时，LiFePO4即为LiFePO4磷酸铁锂(LFP)。
需要说明的是，上述举例的正极材料中的锂含量是指其在未使用的情况下的含量，电池在使用过程中，会进行反复充当电，会伴随Li的脱嵌及消耗，正极活性材料中的Li会在充放电过程中发生变化，即电池产品中正极活性材料中的Li的摩尔下标不会一直保持在1，会有变化；进一步地，变化范围可为(0~1.2)。本申请中关于正极材料的列举中，Li的摩尔含量为材料初始状态，即投料前状态，正极材料应用于电池体系中，经过充放电循环，Li的摩尔含量会发生变化。
同理，本申请中关于正极材料的列举中， O的摩尔含量仅为理论状态值，晶格释氧会导致氧的摩尔含量发生变化，实际O的摩尔含量会出现浮动。
例如LiFexMn(1-x)PO4可进一步表示为LiyFexMn(1-x)PO4，y为0~1.1。
例如针对三元材料Liy(NiaCobMnc)1-dMdO2-xAz，y为0.2~1.2，a+b+c=1，0≤d≤1，0≤x<2；M为Zr、Sr、B、Ti、Mg、Sn及Al中的一种或多种，A为S、N、F、Cl、Br及I中的一种或多种。
电池在充放电过程中会伴随Li的脱嵌及消耗，电池在放电到不同状态时Li的摩尔含量不同，以上对y的限定包括了电池不同充放电状态下Li的摩尔含量；进一步地，通常电池电压在2-5V之间。
作为示例，钠离子活性材料可包括以下材料中的至少一种：钠过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物和普鲁士蓝类化合物中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作钠离子电池正极活性材料的传统公知的材料。
作为本申请可选的技术方案，钠过渡金属氧化物中，过渡金属至少包括Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种。钠过渡金属氧化物例如为NaxMO2，其中M至少包括Ti、V、Mn、Co、Ni、Fe、Cr及Cu中的一种或几种，0＜x≤1。
作为本申请可选的技术方案，聚阴离子型化合物可以是具有钠离子、过渡金属离子及四面体型(YO4)n-阴离子单元的一类化合物。过渡金属至少包括Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种；Y至少包括P、S及Si中的至少一种；n表示(YO4)n-的价态。
聚阴离子型化合物还可以是具有钠离子、过渡金属离子、四面体型(YO4)n-阴离子单元及卤素阴离子的一类化合物。过渡金属至少包括Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种；Y至少包括P、S及Si中的至少一种，n表示(YO4)n-的价态；卤素可以是F、Cl及Br中的至少一种。
聚阴离子型化合物还可以是具有钠离子、四面体型(YO4)n-阴离子单元、多面体单元(ZOy)m+及可选的卤素阴离子的一类化合物。Y至少包括P、S及Si中的至少一种，n表示(YO4)n-的价态；Z表示过渡金属，至少包括Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种，m表示(ZOy)m+的价态；卤素可以是F、Cl及Br中的至少一种。
聚阴离子型化合物例如是NaFePO4、Na3V2(PO4)3（磷酸钒钠，简称NVP）、Na4Fe3(PO4)2(P2O7)、NaM’PO4F(M’为V、Fe、Mn及Ni中的一种或几种)及Na3(VOy)2(PO4)2F3-2y(0≤y≤1)中的至少一种。
普鲁士蓝类化合物可以是具有钠离子、过渡金属离子及氰根离子(CN-)的一类化合物。过渡金属至少包括Mn、Fe、Ni、Co、Cr、Cu、Ti、Zn、V、Zr及Ce中的至少一种。普鲁士蓝类化合物例如为NaaMebMe’c(CN)6，其中Me及Me’各自独立地至少包括Ni、Cu、Fe、Mn、Co及Zn中的至少一种，0＜a≤2，0＜b＜1，0＜c＜1。
基于正极活性层的总重量计，正极活性材料在正极活性层中的重量比为80wt%~100wt%。
在本申请任意实施方式中，正极活性层的组分还包括正极导电剂和正极粘结剂。
上述正极导电剂可以采用本领域常用的导电剂，包括但不限于：石墨、碳纳米管、纳米纤维、炭黑和石墨烯中的至少一种。具体地，可选自SP、KS-6，乙炔黑、有支链结构的科琴黑ECP，SFG-6，气相生长碳纤维VGCF，碳纳米管CNTs和石墨烯及其复合导电剂中的至少一种。
基于正极活性层的总重量计，正极导电剂在正极活性层中的重量比为0~20wt%。
在本申请任意实施方式中，上述正极粘结剂的粘结剂可以是聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶（SBR）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、聚甲基丙烯酸（PMAA）及羧甲基壳聚糖（CMCS）及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。
基于正极活性层的总重量计，正极粘结剂在正极活性层中的重量比为0~30wt%。
在本申请任意实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极片的组分分散于溶剂（例如N-甲基吡咯烷酮）中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极片。正极浆料固含量为40 wt%~80wt%，室温下的粘度调整到5000 mPa·s ~25000mPa·s，将正极浆料涂覆在正极集流体的表面，烘干后经过冷轧机冷压后形成正极极片；正极粉末涂布单位面密度为15~35 mg/cm2，正极极片压实密度为3.0~3.6 g/cm3，可选为3.3~3.5 g/cm3。压实密度的计算公式为：
压实密度=涂布面密度/（挤压后极片厚度-集流体厚度）。
[电解液]
电解液包括电解质盐及溶剂
在一些实施方式中，电解质盐可选自本领域常用的电解质盐，例如锂离子电解质盐。
作为示例，锂离子电解质盐包括但不限于：六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LiBF4）、高氯酸锂（LiClO4）、六氟砷酸锂（LiAsF6）、双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）、三氟甲磺酸锂（LiTFS）、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）、二草酸硼酸锂（LiBOB）、二氟磷酸锂（LiPO2F2）、二氟二草酸磷酸锂（LiDFOP）及四氟草酸磷酸锂（LiTFOP）中的一种或几种。
在一些实施方式中，溶剂可选自氟代碳酸乙烯酯（FEC）、碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚丙基酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二丙酯（DPC）、碳酸甲丙酯（MPC）、碳酸乙丙酯（EPC）、碳酸亚丁酯（BC）、甲酸甲酯（MF）、乙酸甲酯（MA）、乙酸乙酯（EA）、乙酸丙酯（PA）、丙酸甲酯（MP）、丙酸乙酯（EP）、丙酸丙酯（PP）、丁酸甲酯（MB）、丁酸乙酯（EB）、1,4-丁内酯（GBL）、环丁砜（SF）、二甲砜（MSM）、甲乙砜（EMS）及二乙砜（ESE）中的一种或几种。
在一些实施方式中，在电解液中，电解质盐的浓度通常为0.5mol/L ~15mol/L。
在一些实施方式中，电解液还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。
[隔离膜]
隔离膜设于正极片和负极片之间。
本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
在其中一些实施方式中，隔离膜的材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。
隔膜的厚度控制在2μm ~15μm；可选地，隔膜的厚度控制在2μm~13μm。
在其中一些实施例中，上述电池为二次电池；具体地，上述电池为锂离子电池。
本申请的电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图1是作为一个示例的方形结构的电池单体4。
在一些实施例中，参照图2，外壳可包括壳体41和盖板43。其中，壳体41可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体41具有与容纳腔连通的开口，盖板43能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。
正极片、负极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件42。电极组件42封装于容纳腔。电解液浸润于电极组件42中。电池单体4所含电极组件42的数量可以为一个或多个，可根据需求来调节。
上述电池包括一个或多个电池单体4，可以电池模组或电池包的形式应用。
图3和图4是作为一个示例的电池包1。在电池包1中包括电池箱和设置于电池箱中的一个或多个电池单体4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于电池单体4的封闭空间。
多个电池单体4可以按照任意的方式排布于电池箱中。
本申请还提供一种用电装置，该用电装置包括上述的电池。
进一步地，在上述用电装置中，电池可以电池单体的形式存在，也可以进一步组装成电池包的形式存在。
上述电池或其组装成的电池包可以用作用电装置的电源，也可以作为用电装置的能量存储单元。
上述用电装置可以但不限于是移动设备（例如手机、笔记本电脑等）、电动车辆（例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等）、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。
图5是作为一个示例的用电装置5。该用电装置5为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置5对电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包形式。
作为另一个示例的用电装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用电池作为电源。
下面将结合具体的实施例对本申请进行了说明，但本申请并不局限于下述实施例，应当理解，所附权利要求概括了本申请的范围，在本申请构思的引导下本领域的技术人员应意识到，对本申请的各实施例所进行的一定的改变，都将被本申请的权利要求书的精神和范围所覆盖。
以下为具体实施例。
具体实施例
实施例1
(1)、负极片的制备
S1：将负极活性物质、导电剂乙炔黑、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96：2：1：1加入溶剂水中混合均匀并制成第一负极浆料；其中，负极活性物质包括质量比为18：82的石墨与SiC，所用SiC的克容量为：1400mAh/g。
S2：将负极活性物质、导电剂乙炔黑、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按质量比96：2：1：1加入溶剂水中混合均匀并制成第负极浆料；其中，负极活性材料包括质量比25：75的石墨与硅负极材料SiOx，所用SiOx的克容量为：1106 mAh/g。
其中，参见标准GB/T 5162-2006对第一负极浆料和第二负极浆料中的硅负极材料的振实密度进行测试，分别记为H1和H2，具体测试过程如下：
先将粉体装入样品筒，再将样品筒放到仪器工作位上，按开始键，在不损坏粉体颗粒原始形态下，使样品筒反复上下振动进行惯性运动，当颗粒之间的间隙趋于极限，粉体体积不再减少时，将振动后粉体体积，重量数据输入到电脑，自动计算出粉体的振实密度结果。进一步地，振动过程中，振幅：3.0+0.1mm，振动频率：250±15次/min，振动次数：5000次。
S3：在负极集流体铜箔的同一表面上依次采用第一负极浆料和第二负极浆料进行涂布，在85℃下烘干后分别形成第一负极活性层和第二负极活性层，然后进行冷压，得到负极片。
对负极片中同一侧中的第一负极活性层和第二负极活性层的厚度进行测量，分别记为T1和T2；可以选用本领域已知的方法进行测试，具体通过螺旋测微器测量，结果请见表1。
其中，以第一负极活性层碳负极活性材料石墨与硅负极活性材料SiC的总质量为基准，碳负极活性材料石墨与硅负极活性材料SiC的质量占比分别记为M1碳和M1硅；以第二负极活性层碳负极活性材料石墨与硅负极活性材料SiOx的总质量为基准，碳负极活性材料石墨与硅负极活性材料SiOx的质量占比分别记为M2碳和M2硅。
采如下方法分别对负极片中的第一负极活性层和第二负极活性层的克容量进行测量，分别记为W1和W2；具体结果请见表1。
克容量测试计算方法：
参照上述步骤S3中的负极片制备过程中形成第一负极活性层和第二负极活性层涂布量，采用两个负极集流体铜箔，在其中一个负极集流体铜箔的表面采用用第一负极浆料进行涂布，在另一个负极集流体铜箔的表面采用第二负极浆料进行涂布，在85℃下烘干后，分别形成对应有步骤S3中第一负极活性层的第一负极极片和对应有步骤S3中第二负极活性层的第二负极极片，然后进行冷压，冲切成直径为10mm的小圆片，得到待测样品。
以金属锂为正极，第一负极极片的待测样品为负极，组装纽扣电池，用0.05C进行两次充放电循环测试，截止电压为0.005V~1V，提取第二次的充电容量，除以的待测样品上的活性材料的质量，即得到第一负极活性层的克容量W1。
以金属锂为正极，第二负极极片的待测样品为负极，组装纽扣电池，用0.05C进行两次充放电循环测试，截止电压为0.005V~1V，提取第二次的充电容量，除以的待测样品上的活性材料的质量，即得到第二负极活性层的克容量W2。
采用下述方法中的任意一种分别对负极片中的第一负极活性层和第二负极活性层的硅负极材料的粒径Dv50和Dv99进行测试，具体结果请见表1。
方法1、直接对采用的硅负极材料粉末粒径测试
前处理：取一洁净烧杯，加入适量待测样品，滴加表面活性剂后添加分散剂，超声120W/5min确保样品在分散剂中完全分散。
测试：样品倒入进样塔后随溶液循环到测试光路系统，颗粒在激光束的照射下，通过接受和测量散向光的能量分布就可以得出颗粒的粒度分布特征，其中遮光度：12%。
方法2、对极片上的硅颗粒进行粒径测试
对含有第一负极活性层和第二负极活性层的负极片，使用氩离子抛光技术，利用氩离子束对样品进行抛光，可以获得表面平滑的样品，用于在 SEM上进行成像，图像后处理软件进行粒径尺寸的测量，从而得到Dv50和Dv99。
具体结果请见表1，表1中数据是按照方法2测试得到。
(2)正极片的制备
将正极活性物质三元材料镍钴锰（NCM811）、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比97：2：1混合均匀并加入到溶剂NMP中，制成正极浆料；将正极浆料均匀涂布在正极集流体铝箔上，在85℃下烘干形成正极活性层，然后冷压，再进行模切、分条，制成正极片，其中正极活性层的厚度为130μm。
(3)电解液的制备：在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将充分干燥的六氟磷酸锂溶解于碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂中，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯的体积比为1：2：1，混合均匀后获得电解液，其中，六氟磷酸锂的浓度为1mol/L。
(4)隔离膜：采用聚乙烯微孔薄膜作为多孔隔离膜基材，将无机三氧化铝粉末、聚乙烯呲咯烷酮、丙酮溶剂按重量比3：1.5：5.5混合均匀制成浆料并涂布于基材的一面并烘干，得到隔离膜。
(5)锂离子电池的制备：将上述正极片、负极片以及隔离膜进行卷绕，得到裸电芯，之后经过封装、注液、化成、排气等工序，制得锂离子电池，该电池的负极容量/正极容量比(N/P)=1.05。
(6)、锂离子电池的性能测试：
1、锂离子电池的能量密度测试
在25℃下，以0.33C倍率恒流充电至电压为4.25V，之后以4.25V恒压充电至电流为0.05C，此时锂离子电池达到满充状态，之后静置5min，以0.33C倍率恒流放电至电压为2.8V，再静置5min，记录锂离子电池0.33C倍率恒流放电时的能量E，能量E=电流×电压×时间，最后测量锂离子电池的体积。
锂离子电池的能量密度(Wh/L)＝E/锂离子电池的体积。
具体结果请见表1。
2、电池快充的测试，测试过程如下：
测试 0%-80% SOC 不析锂下的最快充电时间，具体步骤如下：
将镀锂铜丝作为参比电极，预置在电池的正极片和负极片之间，监测参比电极与负极的电压，作为负极的电位。
在25℃，分别以0.5C/1C/1.5C/2C/2.5C/3C倍率从满放状态（0%SOC）恒流充电至80%SOC，同时检测负极电位，把负极电位为0V作为负极析锂电位，提取每个倍率充电至析锂电位的SOC。记载在不到达析锂电位的情况下，采用0.5C/1C/1.5C/2C/2.5C/3C倍率阶梯充电从满放状态至80%SoC的最快充电时间。
测试结果见表1。
实施例2~3
实施例2~3与实施例1基本相同，不同之处仅在于：实施例2步骤S1中，第一负极浆料中的负极活性物质包括质量比为10.8：89.2的石墨与SiC、第二负极浆料中的负极活性材料包括质量比为15：85的石墨与硅负极材料SiOx；实施例3步骤S1中，第一负极浆料中的负极活性物质包括质量比为7.2：92.8的石墨与SiC、第二负极浆料中的负极活性材料包括质量比为10：90的石墨与硅负极材料SiOx。
其他步骤条件与实施例1相同，测试结果请见表1。
实施例4~7
实施例4~7与实施例1基本相同，不同之处仅在于：采用与实施例1相同种类的硅负极材料，对同一种类但不同形态的硅负极材料进行振实密度测试以筛选材料，作为第一负极浆料和第二负极浆料中的硅负极材料，使第一负极浆料和第二负极浆料中的硅负极材料的振实密度之差改变，但同时使其克容量保持与实施例1基本相同，具体请见表1。
其他步骤条件与实施例1相同，测试结果请见表1。
实施例8~10
实施例8~10与实施例1基本相同，不同之处仅在于：步骤S2负极片的制备中，调控涂布厚度，在保证负极活性层的总厚度不变的基础上，使第一活性层或第二活性层的厚度与实施例1不同，具体请见表1。
其他步骤条件与实施例1相同，测试结果请见表1~2。
实施例11~13
实施例11~13与实施例1基本相同，不同之处仅在于：步骤S1中，调控第一负极活性浆料和第二负极活性浆料中硅负极材料的粒径，使其Dv50和Dv99与实施例1不同，具体请见表1。
其他步骤条件与实施例1相同，测试结果请见表1~2。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，不同之处仅在于：制备第一负极活性层时也采用第一负极浆料。
其他步骤条件与实施例1相同，测试结果请见表1~2。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同，不同之处仅在于：采用与实施例1相同种类的硅负极材料，对同一种类但不同形态的硅负极材料进行振实密度测试以筛选材料，作为第一负极浆料和第二负极浆料中的硅负极材料，使第一负极浆料和第二负极浆料中的硅负极材料的振实密度之差改变：H2-H1=0.1，同时使其克容量保持与实施例1基本相同，具体参数请见表1~2。
其他步骤条件与实施例1相同，测试结果请见表1。
各实施例和对比例的相关参数及性能结果如表1~2所示。
表1
表2
综上表1~2结果分析可知：将实施例1、实施例4~13与对比例1~2的数据进行分析对比，在保持相同的负极活性材料种类体系的前提下，本申请中调控任意相邻的两层负极活性层中的硅负极材料的振实密度不同，使二者满足一定的关系，可以在保证具有较高能量密度的同时，还提升电池快速充电的能力。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims (17)

1.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括集流体及设于所述集流体至少一侧表面的n层负极活性层，n为≥2的整数，各层所述负极活性层的组分均包括硅负极材料；
在任意相邻的两层所述负极活性层中，与所述集流体距离更近的负极活性层为第一负极活性层，另一层负极活性层为第二负极活性层，所述第一负极活性层中的硅负极材料的振实密度为H1，所述第二负极活性层中的硅负极材料的振实密度为H2，且满足：0.2g/cm3≤H2-H1≤0.5g/cm3；
所述第一负极活性层的厚度为T1，所述第二负极活性层的厚度为T2，且满足：3/7≤T1/T2≤4/7；
所述第一负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50及Dv99满足：9μm≤Dv50≤10μm，20μm≤Dv99≤26μm；
所述第二负极活性层中的硅负极材料体积分布粒径Dv50及Dv99满足：6μm≤Dv50≤7μm，12μm≤Dv99≤15μm。
2.如权利要求1所述的负极片，其特征在于，0.25g/cm3≤H2-H1≤0.5g/cm3。
3.如权利要求1所述的负极片，其特征在于，0.3g/cm3≤H2-H1≤0.5g/cm3。
4.如权利要求1~3任一项所述的负极片，其特征在于，所述第一负极活性层的克容量为W1，所述第二负极活性层的克容量为W2，且满足：0≤W2-W1≤1mAh/g。
5.如权利要求1~3任一项所述的负极片，其特征在于，所述硅负极材料包括硅氧负极材料和硅碳负极材料中的至少一种。
6.如权利要求1~3任一项所述的负极片，其特征在于，n=2。
7.如权利要求6所述的负极片，其特征在于，所述第一负极活性层的组分包括硅碳负极材料，所述第二负极活性层的组分包括硅氧负极材料。
8.如权利要求1~3任一项所述的负极片，其特征在于，各层所述负极活性层的组分均还包括碳负极材料。
9.如权利要求8所述的负极片，其特征在于，各所述负极活性层中，以所述碳负极材料和所述硅负极材料的总质量为基准，所述碳负极材料的质量占比为5%~30%。
10.如权利要求8所述的负极片，其特征在于，所述碳负极材料包括中间相碳微球、天然石墨、人造石墨、石墨烯、玻璃碳、碳纳米管、碳纤维、硬碳和软炭中的至少一种。
11.如权利要求6所述的负极片，其特征在于，H1≤1.1g/cm3，H2≥1.3g/cm3。
12.如权利要求6所述的负极片，其特征在于，0.85g/cm3≤H1≤1.1g/cm3，1.3g/cm3≤H2≤1.45g/cm3。
13.如权利要求1~3任一项所述的负极片，其特征在于，各层所述负极活性层的组分还包括导电剂和粘结剂。
14.如权利要求1~3任一项所述的负极片，其特征在于，所述负极片中，设于所述集流体同一侧表面的所述负极活性层的总厚度为70μm~200μm。
15.如权利要求1~14任一项所述负极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在所述集流体表面上形成所述n层负极活性层，制备负极片。
16.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1~14任一项所述负极片或如权利要求15所述的负极片的制备方法制得的负极片。
17.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求16所述的电池。
CN202310870503.3A 2023-07-17 2023-07-17 负极片及其制备方法、电池及用电装置 Active CN116613275B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310870503.3A CN116613275B (zh) 2023-07-17 2023-07-17 负极片及其制备方法、电池及用电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310870503.3A CN116613275B (zh) 2023-07-17 2023-07-17 负极片及其制备方法、电池及用电装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116613275A CN116613275A (zh) 2023-08-18
CN116613275B true CN116613275B (zh) 2024-02-13

Family

ID=87682080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310870503.3A Active CN116613275B (zh) 2023-07-17 2023-07-17 负极片及其制备方法、电池及用电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116613275B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113228341A (zh) * 2019-12-06 2021-08-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及含有它的装置
CN113875050A (zh) * 2020-04-30 2021-12-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、其制备方法及含有该二次电池的装置
CN114747042A (zh) * 2020-10-15 2022-07-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、其制备方法及含有该二次电池的电池模块、电池包和装置
CN115084532A (zh) * 2022-08-23 2022-09-20 江苏正力新能电池技术有限公司 一种负极材料、其制备方法、负极片及锂离子电池
CN116230885A (zh) * 2023-02-10 2023-06-06 江苏正力新能电池技术有限公司 硅基负极材料、硅电极及锂离子电池

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024505728A (ja) * 2021-07-09 2024-02-07 エルジー エナジー ソリューション リミテッド リチウム二次電池用負極、リチウム二次電池用負極の製造方法、および負極を含むリチウム二次電池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113228341A (zh) * 2019-12-06 2021-08-06 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及含有它的装置
CN113875050A (zh) * 2020-04-30 2021-12-31 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、其制备方法及含有该二次电池的装置
CN114747042A (zh) * 2020-10-15 2022-07-12 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池、其制备方法及含有该二次电池的电池模块、电池包和装置
CN115084532A (zh) * 2022-08-23 2022-09-20 江苏正力新能电池技术有限公司 一种负极材料、其制备方法、负极片及锂离子电池
CN116230885A (zh) * 2023-02-10 2023-06-06 江苏正力新能电池技术有限公司 硅基负极材料、硅电极及锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN116613275A (zh) 2023-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102502618B1 (ko) 이차 전지, 이차 전지를 포함하는 전지 모듈, 전지 팩 및 장치
WO2020135767A1 (zh) 正极活性材料、正极极片、电化学储能装置及装置
WO2020135766A1 (zh) 正极活性材料、正极极片、电化学储能装置及装置
US11901557B2 (en) Negative electrode active material, method for preparing same, secondary battery and apparatus including the secondary battery
CN115321517B (zh) 负极活性材料及包含其的负极极片、电化学装置及用电装置
WO2024082287A1 (zh) 具有改善的电解液粘度和cb值的锂离子电池和用电装置
US20240145712A1 (en) Carbon material, preparation method therefor and use thereof, negative electrode plate, secondary battery and power consuming device
US20240170653A1 (en) Negative electrode active material and method for preparation thereof, secondary battery comprising same and electrical device
CN116682936B (zh) 电池及其制备方法、用电装置
CN116632320A (zh) 一种锂离子电池及包含其的用电装置
KR20210130780A (ko) 이차 전지 및 이차 전지를 포함하는 장치
US20220344649A1 (en) Silicon-based material, preparation method thereof, and secondary battery, battery module, battery pack, and apparatus associated therewith
CN115842097A (zh) 正极片、二次电池、电池模组、电池包和用电装置
CN116613275B (zh) 负极片及其制备方法、电池及用电装置
CN116053469B (zh) 正极活性材料、正极极片、二次电池和用电装置
CN117038848B (zh) 负极极片、二次电池以及用电装置
JP7492018B2 (ja) 電極アセンブリ、二次電池、電池モジュール、電池パック及び電力消費装置
WO2024065715A1 (zh) 隔离膜、二次电池和用电装置
WO2024082291A1 (zh) 锂离子电池和用电装置
EP4394923A1 (en) Negative electrode active material and preparation method therefor, secondary battery comprising negative electrode active material, and electric device
WO2024065764A1 (zh) 负极极片及其制备方法、二次电池和用电装置
US20240170659A1 (en) Negative electrode plate and preparation method thereof, secondary battery, battery module, battery pack, and electrical apparatus
WO2024077522A1 (zh) 负极活性材料的制备方法、负极活性材料、二次电池和用电装置
US20240055579A1 (en) Lithium-ion battery positive electrode plate, lithium-ion battery with same, and electrical apparatus
KR20230070442A (ko) 음극판, 이차전지, 전지모듈, 전지팩 및 전기기기

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant