CN116825957A - 二次电池及其制备方法、用电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，公开了一种二次电池及其制备方法、用电装置，该二次电池包括卷绕型电极组件，卷绕型电极组件包括负极极片，负极极片包括负极集流体、第一负极活性物质层以及第二负极活性物质层，负极集流体沿其宽度方向依次划分为第一部分、第二部分以及第三部分，第一负极活性物质层分别涂覆于第一部分和第三部分，第二负极活性物质层涂覆于第二部分第一负极活性物质层包括第一负极活性物质，第一负极活性物质包括碳基活性物质和多孔硅基活性物质；第二负极活性物质层包括第二负极活性物质，第二负极活性物质包括碳基活性物质。通过上述方式，本发明实施例能够改善二次电池的循环性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种二次电池及其制备方法、用电装置。
背景技术
二次电池中，负极极片的宽度通常被配置为大于正极极片的宽度，以避免充电时正极极片脱嵌的锂离子数目过多，无法完全嵌入负极活性物质中，从而在负极极片表面析锂，带来安全风险。然而，随着二次电池循环圈数的增加，负极极片overhang区域相对于非overhang区域的嵌锂量也不断增加，引起overhang区域界面恶化，影响到二次电池的循环性能。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种二次电池及其制备方法、用电装置，旨在改善二次电池的循环性能。
根据本发明的第一方面，提供一种二次电池，包括卷绕型电极组件，所述卷绕型电极组件包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体、第一负极活性物质层以及第二负极活性物质层，所述负极集流体沿其宽度方向依次划分为第一部分、第二部分以及第三部分，所述第一负极活性物质层分别涂覆于所述第一部分和所述第三部分，所述第二负极活性物质层涂覆于所述第二部分；
所述第一负极活性物质层包括第一负极活性物质，所述第一负极活性物质包括碳基活性物质和多孔硅基活性物质；
所述第二负极活性物质层包括第二负极活性物质，所述第二负极活性物质包括碳基活性物质；
其中，所述多孔硅基活性物质的化学式为SiOX，0≤X≤2；
所述多孔硅基活性物质的粒径Dv50在10nm～500nm之间；
所述多孔硅基活性物质的孔隙率在5%～35%之间；
所述多孔硅基活性物质的孔隙的孔径在0.5nm～5nm之间；
所述多孔硅基活性物质占所述第二负极活性物质总质量的百分比为0.5%～8%。
可选地，沿所述负极集流体的宽度方向，涂覆于所述第一部分的第一负极活性物质层两端之间的距离为W1、涂覆于所述第二部分的第二负极活性物质层两端之间的距离为W2、涂覆于所述第三部分的第一负极活性物质层两端之间的距离为W3，满足：5mm≤{W2-（W1+W3）}/2≤12mm。
可选地，所述第一负极活性物质层还包括导电剂和粘结剂，以所述第一负极活性物质层的总重量为基准，所述第一负极活性物质层中第一负极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为（92.0%～98.7%）：（0%～6.0%）：（1.3%～5.5%）；
所述第二负极活性物质层还包括导电剂和粘结剂，以所述第二负极活性物质层的总重量为基准，所述第二负极活性物质层中第二负极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为（95%～98.5%）：（0.1%～2.5%）：（1%～3.0%）。
可选地，所述碳基活性物质选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、纳米碳、碳纤维中的至少一种；
所述导电剂选自导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯、科琴黑、碳纤维、乙炔黑和氮化铝中的至少一种；
所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚烯烃类、丁苯橡胶和聚丙烯酸中的至少一种。
可选地，所述卷绕型电极组件包括正极极片和隔离膜，所述隔离膜设于所述负极极片和所述正极极片之间，所述正极极片包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体的表面的正极活性物质层；
单位面积所述第一负极活性物质层可脱嵌的活性锂量为C1,单位面积所述第二负极活性物质层可脱嵌的活性锂量为C2,其中，C1、C2满足：1.03×C2≤C1≤1.10×C2。
可选地，所述正极活性物质层包括正极活性物质，所述正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍锰酸锂中的至少一种。
根据本发明的第二方面，提供一种二次电池的制备方法，用于制备上述所述的二次电池，所述制备方法包括：
在正极集流体的表面涂覆正极浆料，干燥后，得到正极片；
在负极集流体的第二部分涂覆第二负极活性物质浆料，再在负极集流体的第一部分和第三部分均涂覆第一负极活性物质浆料，干燥后，与隔离膜、正极片组装成卷绕型电极组件；
将卷绕型电极组件置于包装壳中，注入电解液并封装，之后再经过预充化成，得到成品二次电池。
可选地，所述制备方法还包括：
将碳基活性物质和多孔硅基活性物质进行复合，得到第一负极活性物质；
其中，所述复合的方法包括液相法；
所述多孔硅基活性物质的化学式为SiOX，0≤X≤2；
所述多孔硅基活性物质的粒径Dv50在10nm～500nm之间；
所述多孔硅基活性物质的孔隙率在5%～35%之间；
所述多孔硅基活性物质的孔隙的孔径在0.5nm～5nm之间；
所述多孔硅基活性物质占所述第二负极活性物质总质量的百分比为0.5%～8%。
可选地，所述液相法包括：
将所述碳基活性物质均匀分散于有机溶剂中，得到预混溶液；
将所述硅基活性物质加入到所述预混溶液中，继续均匀分散，得到混合溶液；
将所述混合溶液置于高温炉内，升温至700℃-1000℃，保温2小时-5小时，出料后进行粉碎和筛分，得到所述第一负极活性物质；
其中，所述有机溶剂包括：甲苯、无水乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、环丁砜、乙二醇二甲醚、四氢呋喃、丙酮中的一种或多种；
根据本发明的第三方面，提供一种用电装置，包括负载以及上述所述的二次电池，所述二次电池为所述负载供电。
本发明实施例的有益效果是：在根据本发明实施例提供的二次电池中，由于第一活性物质层中掺杂有多孔硅基活性物质，而第二活性物质层中未掺杂有多孔硅基活性物质。一方面，在负极极片的整体厚度基本维持不变的前提下，使得涂覆于第一部分和第三部分上的第一负极活性物质层的单位面积储锂量大于涂覆于第二部分上的第二负极活性物质层的单位面积储锂量，即是说相对于第二活性物质层的单位面积储锂上限而言，第一活性物质层的单位面积储锂上限更高，而锂离子由第二部分的第二负极活性物质层向第一部分和第三部分的第一负极活性物质层的扩散速度基本不变，也就是说，通过提高涂覆于第一部分和第三部分上的第一负极活性物质层的单位面积储锂量上限来缓解析锂；另一方面，多孔硅基活性物质可增加涂覆于第一部分和第三部分上的第二负极活性物质层的吸液能力，增加第二负极活性物质层内的锂离子迁移路径，促进锂离子朝第二负极活性物质层靠近负极集流体一侧迁移，降低第二负极活性物质层表面的锂离子浓度压力来改善析锂，从而延长了二次电池的循环次数和使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了根据本发明二次电池中卷绕型电极组件的结构示意图；
图2为图1所示的卷绕型电极组件中负极极片展开后的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的液相法制备第一负极活性物质的制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
正如背景技术中所言，随着二次电池循环圈数的增加，负极极片边缘区域相对于非边缘区域的嵌锂量也会不断增加。这是因为，相关技术的二次电池中负极集流体采用同一负极浆料无差别涂覆后，充电时，正极极片的锂离子垂直扩散到负极极片相对应的非overhang区域；充电结束的静置阶段，非overhang区域的锂离子发生自扩散，部分锂离子自非overhang区域扩散到overhang区域，并在overhang区域形成一定锂离子浓度梯度；放电时，负极极片非overhang区域的锂离子返回正极极片，而负极极片overhang区域的锂离子也会返回正极极片边缘，也就造成正极极片边缘的锂浓度更高；随着二次电池循环圈数的增加，正极极片边缘锂离子浓度始终更高，导致负极极片边缘区域附近的锂离子浓度也会更高，换言之，负极极片边缘区域相对于负极中间主体区域的嵌锂量也会不断增加，导致负极边缘区域析锂风险增加，引起负极边缘区域界面恶化，进而影响到二次电池的循环性能。
有鉴于此，本发明第一方面提供一种二次电池，旨在改善二次电池的循环性能。
图1示出了根据本发明二次电池中卷绕型电极组件的结构示意图；图2为图1所示的卷绕型电极组件中负极极片展开后的结构示意图。首先，请一并参见图1和图2示出的示例，该二次电池包括：包装袋（图未示）、卷绕型电极组件10以及电解液（图未示）；包装袋自身限定有容腔（图未示）。电解液和卷绕型电极组件10均置于容腔内，且卷绕型电极组件10浸润于电解液中。其中，包装袋可将外界环境与容腔内部的电解液隔绝开，以阻止电解液与外界环境中的空气或水分直接接触；卷绕型电极组件10用于与外部设备电连接以实现二次电池的充放电；电解液一方面提供部分活性锂离子，作为充放电过程中导电离子使用，另一方面电解液提供离子通道，使得锂离子可以在其中自由移动。
对于包装袋的具体形状和具体构造，本发明各实施例中均不作具体限定，只需满足将外界环境与容腔内部的电解液隔绝开，以阻止电解液与外界环境中的空气或水分直接接触的需求即可。例如，在本申请一些实施例中，包装袋可采用铝塑膜制成，并被配置为与下文将要展开描述的卷绕型电极组件10相适配的形状，电解液和卷绕型电极组件10均置于由铝塑膜围合成的容腔内。因铝塑膜具有良好地热封性、耐腐蚀性以及较强的延展性，有利于二次电池的持续稳定运行。当然，可以理解的是，包装袋还可采用除铝塑膜之外的其他材料制成，例如，包装袋包括但不限于为钢塑膜、钢壳或铝壳。
在本发明一些实施例中，该卷绕型电极组件10包括：正极极片103、隔离膜102以及负极极片101。正极极片103、隔离膜102以及负极极片101依次叠置并沿如图1所示的卷绕方向S卷绕后形成扁平状卷绕结构。
正极极片103包括正极集流体（图未示），正极集流体可采用但不限于为铝箔。正极集流体的至少一表面涂覆有正极活性物质层，具体而言，正极集流体沿其厚度方向的两相对表面均涂覆有正极活性物质层（图未示），其中一正极活性物质层与下文将要展开描述的负极极片101的第二负极活性物质层相对应。正极活性物质层包括正极活性物质，正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍锰酸锂中的至少一种。作为示例，正极活性物质为钴酸锂。这是因为钴酸锂的制备方法多、生产工艺成熟，且循环性能优越。
此外，正极活性物质层还包括导电剂以及粘结剂。导电剂以及粘结剂的种类并不受到具体的限制，可根据实际需求进行选择。具体而言，导电剂可选自导电炭黑、超导炭黑、导电石墨、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种。粘结剂可选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、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、含氟丙烯酸酯树脂中的一种或几种。
负极极片101包括负极集流体1011，负极集流体1011采用但不限于为铜箔。负极集流体1011沿其宽度方向X依次划分为第一部分10111、第二部分10112以及第三部分10113，即是说，第二部分10112位于第一部分10111和第三部分10113之间。其中，第一部分10111与正极活性物质层的一边缘部分对应或完全未对应，第二部分10112与正极活性物质层完全对应，第三部分10113与正极活性物质层的另一边缘部分对应或完全未对应。第一部分10111和第三部分10113分别涂覆有第一负极活性物质层（图未示），故涂覆有第一负极活性物质层的第一部分10111和第三部分10113共同构成负极极片的overhang区域；第二部分10112涂覆有第二负极活性物质层（图未示），故涂覆有第二活性物质层的第二部分10112构成负极极片101的非overhang区域。在此应当说明的是，第一部分10111和第三部分10113分别涂覆有第一负极活性物质层具体是指，第一部分10111沿负极集流体1011的厚度方向的两相对表面中至少一表面涂覆有第一负极活性物质层，第三部分10113沿负极集流体1011的厚度方向的两相对表面中至少一表面涂覆有第一负极活性物质层；同理，第二部分10112涂覆有第二负极活性物质层具体是指，第二部分10112沿负极集流体1011的厚度方向的两相对表面中至少一表面涂覆有第二负极活性物质层。
第一负极活性物质层包括第一负极活性物质，第一负极活性物质包括碳基活性物质和多孔硅基活性物质，碳基活性物质选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、纳米碳、碳纤维中的至少一种。多孔硅基活性物质的化学式为SiOX，0≤X≤2，例如，多孔硅基活性物质包括：多孔二氧化硅、多孔氧化亚硅、硅单质中的一种或多种；多孔硅基活性物质的粒径Dv50在10nm～500nm之间；多孔硅基活性物质的孔隙率在5%～35%之间；所述多孔硅基活性物质的孔隙的孔径在0.5nm～5nm之间；所述多孔硅基活性物质占所述第二负极活性物质总质量的百分比为0.5%～8%。
此外，第一负极活性物质层还包括导电剂和粘结剂，导电剂和粘结剂种类的选用可参考上述正极活性物质层中的导电剂和粘结剂有关描述即可，在此不再展开描述。以第一负极活性物质层的总重量为基准，第一负极活性物质层中第一负极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为（92.0%～98.7%）：（0%～6.0%）：（1.3%～5.5%）。
第二负极活性物质层包括第二负极活性物质，第二负极活性物质包括碳基活性物质，碳基活性物质选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、纳米碳、碳纤维中的至少一种。此外，第二负极活性物质层还包括导电剂和粘结剂，导电剂和粘结剂种类的选用亦可参考上述正极活性物质层中导电剂和粘结剂有关描述即可，在此不再展开描述。以第二负极活性物质层的总重量为基准，第二负极活性物质层中第二负极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为（95%～98.5%）：（0.1%～2.5%）：（1%～3.0%）。
综上，在根据本发明实施例提供的二次电池中，由于第一活性物质层中掺杂有多孔硅基活性物质，而第二活性物质层中未掺杂有多孔硅基活性物质。一方面，在负极极片101的整体厚度基本维持不变的前提下，使得涂覆于第一部分10111和第三部分10113上的第一负极活性物质层的单位面积储锂量大于涂覆于第二部分10112上的第二负极活性物质层的单位面积储锂量，即是说相对于第二活性物质层的单位面积储锂上限而言，第一活性物质层的单位面积储锂上限更高，而锂离子由第二部分10112的第二负极活性物质层向第一部分10111和第三部分10113的第一负极活性物质层的扩散速度基本不变，也就是说，通过提高涂覆于第一部分10111和第三部分10113上的第一负极活性物质层的单位面积储锂量上限来缓解析锂；另一方面，多孔硅基活性物质可增加涂覆于第一部分10111和第三部分10113上的第二负极活性物质层的吸液能力，增加第二负极活性物质层内的锂离子迁移路径，促进锂离子朝第二负极活性物质层靠近负极集流体1011一侧迁移，降低第二负极活性物质层表面的锂离子浓度压力来改善析锂，从而延长了二次电池的循环次数和使用寿命。
在本发明的描述中，应当说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明一些实施例中，单位面积第一负极活性物质层可脱嵌的活性锂量为C1,单位面积第二负极活性物质层可脱嵌的活性锂量为C2，其中，C1、C2满足：1.03×C2≤C1≤1.10×C2。之所以这样设置的原因在于，在涂覆于第一部分10111和第三部分10113上的第一负极活性物质层的单位面积储锂量大于涂覆于第二部分10112上的第二负极活性物质层的单位面积储锂量的前提下，需要尽量平衡第一负极活性物质层和第二负极活性物质层的电化学性能差异以维持负极极片101的性能一致性。在C1取此范围内的数值时，虽然会加剧二次电池在高温存储和循环时的内部副反应，但也会使得第一负极活性物质层不接近析锂电位，二者相互影响仍表现为二次电池的循环性能有所提升，这一点可结合实验数据进行说明。
单位面积第一负极活性物质层可脱嵌的活性锂量,单位面积第二负极活性物质层可脱嵌的活性锂量通过下述方法测试得到：
将二次电池完全放电后拆解得到负极片，并分别裁切出单位面积涂覆有第一负极活性物质层的负极极片101和单位面积涂覆有第二负极活性物质层的负极极片101进行下述测试：
将单位面积涂覆有第一负极活性物质层的负极极片101与单位面积的锂金属片组成扣式半电池，以不大于0.1C倍率满充，得到充电容量，即为单位面积涂覆有第一负极活性物质层的负极极片101可脱嵌的活性锂量；
将单位面积涂覆有第二负极活性物质层的负极极片101与单位面积的锂金属片组成扣式半电池，以不大于0.1C倍率满充，得到充电容量，即为单位面积涂覆有第二负极活性物质层的负极极片101可脱嵌的活性锂量。
继续如图2所示，为了进一步兼顾二次电池的快充性能和循环性能，在本发明一些实施例中，沿所述负极集流体1011的宽度方向X，涂覆于所述第一部分10111的第一负极活性物质层两端之间的距离为W1、涂覆于所述第二部分10112的第二负极活性物质层两端之间的距离为W2、涂覆于所述第三部分10113的第一负极活性物质层两端之间的距离为W3，满足：5mm≤{W2-（W1+W3）}/2≤12mm。若经由该式计算得到的数值小于5mm，则意味着第一负极活性物质层两端之间的距离过宽，这会影响到锂离子在横向扩散中因SEI膜形成消耗更多活性锂，使得首次充放电不可逆容量增加，降低电极材料的充放电效率；若经由该式计算得到的数值大于12mm，则意味着第一负极活性物质层两端之间的距离过窄，一方面，会增加第一负极活性物质层的涂布难度，影响到第一负极活性物质层的涂布效率，另一方面，过窄的第一负极活性物质层中意味着第一负极活性物质较少，第一负极活性物质中的多孔硅基活性物质的含量更少，难以起到增加储锂量上限的作用；故通过限定W1、W2、W3三者之间的数值，既可以使得首次充放电不可逆容量降低，也降低了第一负极活性物质层的涂布难度，还兼顾二次电池的快充性能和循环性能。
其次说明根据本发明第二方面提供一种二次电池的制备方法，用于制备本发明第一方面的二次电池，包括步骤：在正极集流体的表面涂覆正极浆料，干燥后，得到正极片；在负极集流体的第二部分涂覆第二负极活性物质浆料，再在负极集流体的第一部分和第三部分10113均涂覆第一负极活性物质浆料，干燥后，与隔离膜、正极片组装成卷绕型电极组件；将卷绕型电极组件置于包装壳中，注入电解液并封装，之后再经过预充化成，得到成品二次电池。
可选地，该方法还包括如下步骤：
将碳基活性物质和多孔硅基活性物质进行复合，得到第一负极活性物质；其中，复合的方法包括液相法。
当第一负极活性物质采用液相法时，制备过程如图3所示，具体包括以下步骤：
步骤110，将碳基活性物质均匀分散于有机溶剂中，得到预混溶液。有机溶剂包括甲苯、无水乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、环丁砜、乙二醇二甲醚、四氢呋喃、丙酮中的一种或多种。
步骤120，将多孔硅基活性物质加入到预混溶液中，继续均匀分散，得到混合溶液。
其中，多孔硅基活性物质的化学式为SiOX，0≤X≤2；多孔硅基活性物质的粒径Dv50在10nm～500nm之间；多孔硅基活性物质的孔隙率在5%～35%之间；多孔硅基活性物质的孔隙的孔径在0.5nm～5nm之间；多孔硅基活性物质占第二负极活性物质总质量的百分比为0.5%～8%。
步骤130，将混合溶液置于高温炉内，升温至700℃-1000℃，保温2小时-5小时，出料后进行粉碎和筛分，得到第一负极活性物质。
在可选地方案中，制备方法还包括：对多孔活性物质进行碳包覆，然后分级除磁；碳包覆的方法包括：气相包覆、液相包覆或固相包覆中的一种。
下面结合实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
对比例1的二次电池均按照下述流程制备：
（1）正极极片的制备
将正极活性物质钴酸锂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏氟乙烯按重量比97.5：1.4：1.1进行混合，加入溶剂N-甲基吡咯烷酮，充分搅拌混合均匀得到正极浆料，然后涂覆于正极集流体铝箔的两个表面上，然后烘干、冷压，得到正极极片。其中，涂布单面面密度150.0g/m2，涂布宽度80.0mm，压实密度4.25g/cm3。
（2）负极极片的制备
将负极活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂羟甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按照重量比97.8：0.4：0.8：1.0进行混合，加入溶剂去离子水，充分搅拌混合均匀得到负极浆料，然后涂覆于负极集流体铜箔的两个表面上，经烘干、冷压后得到负极极片。其中，涂布宽度80.6mm，压实密度1.75g/cm3。
（3）电解液的制备
在含水量＜10ppm的氩气气氛手套箱内，将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯按照重量比为1:1:1进行混合后，得到混合有机溶剂，再将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于上述混合有机溶剂中，搅拌均匀后，获得电解液。其中LiPF6的浓度为1mol/L。
（4）隔离膜的制备
以厚度20μm聚乙烯多孔膜作为隔离膜。
（5）二次电池的制备
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正负极极片中间起到隔离的作用，并卷绕得到电极组件。将电极组件置于包装壳中，注入配好的电解液并封装，之后经过预充化成，获得成品二次电池。
实施例1
实施例1与对比例不同之处在于负极极片的制备和参数不同，其他均相同。
（5）负极极片的制备
将第一负极活性物质（人造石墨与多孔纳米氧化亚硅重量比例为97:3）、导电剂乙炔黑、增稠剂羟甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按重量比97.8：0.4：0.8：1.0进行混合，加入溶剂去离子水，充分搅拌混合均匀得到第一负极浆料，然后涂覆于负极集流体铜箔的第一部分和第三部分，其中，第一负极浆料的压实密度1.75g/cm3，涂覆于第一部分的第一活性物质层和涂覆于第三部分的第一活性物质层的涂布宽度均为8.0mm；
将第二负极活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、增稠剂羟甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶按重量比97.8：0.4：0.8：1.0进行混合，加入溶剂去离子水，充分搅拌混合均匀得到第二负极浆料，然后涂覆于负极集流体铜箔的第二部分，其中，第二负极浆料的压实密度1.78g/cm3，涂覆于第二部分的第二活性物质层的涂布宽度为79.0mm。
实施例2
实施例2与实施例1不同之处在于，第一负极活性物质（人造石墨与多孔纳米二氧化硅重量比例为99.5:0.5）。
实施例3
实施例3与实施例1不同之处在于，第一负极活性物质（人造石墨与多孔纳米二氧化硅重量比例为97:3），其他参数和制备过程均与实施例1相同。
实施例4
实施例4与实施例3不同之处在于，第一负极活性物质（人造石墨与多孔纳米二氧化硅重量比例为95:5）
实施例5
实施例5与实施例1不同之处在于，第一负极活性物质（人造石墨与多孔纳米硅重量比例为97:3），其他参数和制备过程均与实施例1相同。
实施例6
实施例6与实施例5不同之处在于，第一负极活性物质（人造石墨与多孔纳米硅重量比例为92:8），其他参数和制备过程均与实施例1相同。
1、多孔硅基活性物质孔隙率测试
依据GB/T21650.1-2008对多孔硅基活性物质孔隙率进行测试。
2、低温析锂测试
测试二次电池在0℃、10个充放电循环后的析锂状况：充电过程为先以0.2C的充电倍率恒流充电到4.45V，然后再恒压充电直至电流降至0.05C；放电过程为以1C的放电倍率恒流放电到3.0V；最后将电池满充，对测试完成的电池在湿度≤1％的干燥房进行解剖，检查负极片是否存在析锂。
3、容量保持率测试
对上述制备的各二次电池进行容量保持率测试，在25℃下，将二次电池以1.5C恒流充电至4.48V，再恒压充电至0.05C，静置10min，之后以0.5C恒流放电至3.0V，此为首次循环，重复上述过程，对锂离子电池循环1000次后的容量保持率，容量保持率(％)＝1000次循环后的放电容量/首次循环后的放电容量×100％。
4、电池能量密度
用电池分容后的容量记为C，电池宽、厚、高记为：W，T，H，平台电压记为V，电池的能量密度=C×V/(W×T×H)。
表1
从表中可以看出，从实施例1到实施例6，这6个实施例对照对比例而言边缘析锂析锂情况得到改善，且1000次循环容量保持率保持率均有明显提高，且得到规律：与C的掺杂SiOX，0≤X≤2，当其为SiO时，1000次循环容量保持率保持率最优，均优于SiO2和Si这两种掺杂形式。
最后说明根据本发明第三方面提供一种用电装置，包括负载以及上述二次电池，二次电池为负载供电。本发明中的用电装置可以为储能电源、手机、平板电脑(TabletPersonal Computer)、笔记本电脑、掌上电脑(Personal Digital Assistant，PDA)、车载电子设备、可穿戴设备(Wearable Device)、超级移动个人计算机(Ultra-mobile PersonalComputer，UMPC)或者上网本等。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种二次电池，其特征在于，包括卷绕型电极组件，所述卷绕型电极组件包括负极极片，所述负极极片包括负极集流体、第一负极活性物质层以及第二负极活性物质层，所述负极集流体沿其宽度方向依次划分为第一部分、第二部分以及第三部分，所述第一负极活性物质层分别涂覆于所述第一部分和所述第三部分，所述第二负极活性物质层涂覆于所述第二部分；
所述第一负极活性物质层包括第一负极活性物质，所述第一负极活性物质包括碳基活性物质和多孔硅基活性物质；
所述第二负极活性物质层包括第二负极活性物质，所述第二负极活性物质包括碳基活性物质；
其中，所述多孔硅基活性物质的化学式为SiOX，0≤X≤2；
所述多孔硅基活性物质的粒径Dv50在10nm～500nm之间；
所述多孔硅基活性物质的孔隙率在5%～35%之间；
所述多孔硅基活性物质的孔隙的孔径在0.5nm～5nm之间；
所述多孔硅基活性物质占所述第二负极活性物质总质量的百分比为0.5%～8%。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，沿所述负极集流体的宽度方向，涂覆于所述第一部分的第一负极活性物质层两端之间的距离为W1、涂覆于所述第二部分的第二负极活性物质层两端之间的距离为W2、涂覆于所述第三部分的第一负极活性物质层两端之间的距离为W3，满足：5mm≤{W2-（W1+W3）}/2≤12mm。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第一负极活性物质层还包括导电剂和粘结剂，以所述第一负极活性物质层的总重量为基准，所述第一负极活性物质层中第一负极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为（92.0%～98.7%）：（0%～6.0%）：（1.3%～5.5%）；
所述第二负极活性物质层还包括导电剂和粘结剂，以所述第二负极活性物质层的总重量为基准，所述第二负极活性物质层中第二负极活性物质、导电剂、粘结剂的质量比为（95%～98.5%）：（0.1%～2.5%）：（1%～3.0%）。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述碳基活性物质选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、纳米碳、碳纤维中的至少一种；
所述导电剂选自导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、石墨烯、科琴黑、碳纤维、乙炔黑和氮化铝中的至少一种；
所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚烯烃类、丁苯橡胶和聚丙烯酸中的至少一种。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的二次电池，其特征在于，所述卷绕型电极组件包括正极极片和隔离膜，所述隔离膜设于所述负极极片和所述正极极片之间，所述正极极片包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体的表面的正极活性物质层；
单位面积所述第一负极活性物质层可脱嵌的活性锂量为C1,单位面积所述第二负极活性物质层可脱嵌的活性锂量为C2,其中，C1、C2满足：1.03×C2≤C1≤1.10×C2。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，所述正极活性物质层包括正极活性物质，所述正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍锰酸锂中的至少一种。
7.一种二次电池的制备方法，用于制备权利要求1-6中任一项所述的二次电池，其特征在于，所述制备方法包括：
在正极集流体的表面涂覆正极浆料，干燥后，得到正极片；
在负极集流体的第二部分涂覆第二负极活性物质浆料，再在负极集流体的第一部分和第三部分均涂覆第一负极活性物质浆料，干燥后，与隔离膜、正极片组装成卷绕型电极组件；
将卷绕型电极组件置于包装壳中，注入电解液并封装，之后再经过预充化成，得到成品二次电池。
8.根据权利要求7所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
将碳基活性物质和多孔硅基活性物质进行复合，得到第一负极活性物质；
其中，所述复合的方法包括液相法；
所述多孔硅基活性物质的化学式为SiOX，0≤X≤2；
所述多孔硅基活性物质的粒径Dv50在10nm～500nm之间；
所述多孔硅基活性物质的孔隙率在5%～35%之间；
所述多孔硅基活性物质的孔隙的孔径在0.5nm～5nm之间；
所述多孔硅基活性物质占所述第二负极活性物质总质量的百分比为0.5%～8%。
9.根据权利要求8所述的二次电池的制备方法，其特征在于，所述液相法包括：
将所述碳基活性物质均匀分散于有机溶剂中，得到预混溶液；
将所述硅基活性物质加入到所述预混溶液中，继续均匀分散，得到混合溶液；
将所述混合溶液置于高温炉内，升温至700℃-1000℃，保温2小时-5小时，出料后进行粉碎和筛分，得到所述第一负极活性物质；
其中，所述有机溶剂包括：甲苯、无水乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、环丁砜、乙二醇二甲醚、四氢呋喃、丙酮中的一种或多种。
10.一种用电装置，其特征在于，包括负载以及如权利要求1-6中任意一项所述的二次电池，所述二次电池为所述负载供电。
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