CN117374222A - 负极极片、二次电池以及用电装置 - Google Patents

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CN117374222A CN202311669457.7A CN202311669457A CN117374222A CN 117374222 A CN117374222 A CN 117374222A CN 202311669457 A CN202311669457 A CN 202311669457A CN 117374222 A CN117374222 A CN 117374222A
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毛国安
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Abstract

本申请提供了一种负极极片、二次电池以及用电装置。负极极片包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一个表面之上的负极活性层，所述负极集流体包括极耳区和活性区，所述负极活性层位于所述活性区，在沿所述极耳区至所述活性区的方向上，所述负极活性层包括依次分布的第一活性部、第二活性部以及第三活性部；所述第一活性部的满充厚度反弹率、所述第二活性部的满充厚度反弹率以及所述第三活性部的满充厚度反弹率分别为α1、α2以及α3，其中α1＞α2，α3＞α2。通过对α1、α2以及α3进行设置，可以减小充电之后第一活性部、第二活性部以及第三活性部之间的厚度差异，有利于改善负极极片的表面平整度，进而改善电池的循环性能。

Description

负极极片、二次电池以及用电装置
技术领域
本申请涉及二次电池技术领域，尤其涉及一种负极极片、二次电池以及用电装置。
背景技术
这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
在二次电池的使用过程中，负极活性层的厚度可能会发生一定的变化，导致负极极片的表面平整度降低，进而影响电池的循环性能。
发明内容
本申请的第一方面提供了一种负极极片，包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一个表面之上的负极活性层，所述负极集流体包括极耳区和活性区，所述负极活性层位于所述活性区，在沿所述极耳区至所述活性区的方向上，所述负极活性层包括依次分布的第一活性部、第二活性部以及第三活性部；所述第一活性部的满充厚度反弹率、所述第二活性部的满充厚度反弹率以及所述第三活性部的满充厚度反弹率分别为α1、α2以及α3，其中α1＞α2，α3＞α2。
当负极活性层的材料相同时，随着电池循环的进行，在负极极片的宽度方向上，活性层中间部分的厚度变化大于其边缘的厚度变化，使得活性层的中间部分的厚度大于其边缘的厚度，表现为负极极片的表面平整度降低。在上述负极极片中，通过对负极活性层的第一活性部、第二活性部以及第三活性部的满充厚度反弹率进行设计，使得第一活性部的满充厚度反弹率大于第二活性部的满充厚度反弹率，第三活性部的满充厚度反弹率大于第二活性部的满充厚度反弹率，在充电过程中第一活性部和第三活性部的膨胀程度大于第二活性部的膨胀程度，可以减小充电之后第一活性部、第二活性部以及第三活性部之间的厚度差异，有利于改善负极极片的表面平整度，进而改善电池的循环性能。
在一些实施方式中，1＜α1/α2≤2；和/或，1＜α3/α2≤2。α1/α2、α3/α2在对应的范围内，第一活性部、第二活性部以及第三活性部的膨胀能够更好地匹配，进一步改善负极极片的表面平整度。
在一些实施方式中，在沿所述极耳区至所述活性区的方向上，所述第一活性部的宽度、所述第二活性部的宽度以及第三活性部的宽度分别为D1、D2以及D3；0.2≤D2/（D1+D2+D3）≤0.8，和/或0.1≤D1/（D1+D2+D3）≤0.4，和/或0.1≤D3/（D1+D2+D3）≤0.4。可选地，D1=D3。
在一些实施方式中，所述第一活性部包含第一活性材料，所述第二活性部包含第二活性材料，所述第三活性部包含第三活性材料；所述第一活性材料的满充反弹率、所述第二活性材料的满充反弹率以及所述第三活性材料的满充反弹率分别为α1’、α2’以及α3’，其中α1’＞α2’，α3’＞α2’。
在一些实施方式中，所述第一活性材料包括硅基材料和锡基材料中的至少一种；和/或，所述第三活性材料包括硅基材料和锡基材料中的至少一种。硅基材料和锡基材料具有较大的克容量，可以提高负极极片的能量密度。同时，由于硅基材料和锡基材料具有较大的嵌锂数，在电池的循环过程中可以容纳较多的锂离子，有利于改善负极极片的边缘析锂问题。
在一些实施方式中，所述第二活性材料包括石墨和无定形碳中的至少一种。石墨和无定形碳具有较好的循环稳定性，通过石墨和无定形碳的使用，可以改善电池的循环性能。
在一些实施方式中，所述硅基材料包括单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种；和/或，所述锡基材料包括单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。
在一些实施方式中，所述锡合金包括锡元素和其它合金元素，所述其它合金元素包括锂元素、铜元素、铁元素、钴元素、镍元素、锰元素以及锑元素中的至少一种。通过锂元素、铜元素、铁元素、钴元素、镍元素、锰元素以及锑等的引入，可以稳定锡基材料的结构，降低锡基材料粉化的风险，有利于提高电池的循环性能。
在一些实施方式中，所述锡合金中锡元素的质量百分数为10%~80%。
在一些实施方式中，所述第一活性部的面密度为所述第二活性部的面密度的50%~80%；和/或，所述第三活性部的面密度为所述第二活性部的面密度的50%~80%。通过第一活性部、第二活性部以及第三活性部进行面密度的搭配，可以对第一活性部和第二活性部的膨胀进行更好地匹配，进一步改善电池的循环性能。
在一些实施方式中，所述第一活性部的面密度为0.05g/（1540.25mm2）~0.4g/（1540.25mm2）；和/或，所述第二活性部的面密度为0.1g/（1540.25mm2）~0.5g/（1540.25mm2）；和/或，所述第三活性部的面密度为0.05g/（1540.25mm2）~0.4g/（1540.25mm2）。
在一些实施方式中，所述第一活性部的厚度为所述第二活性部的厚度的30%~50%；相对于第二活性部，第一活性部采用相对较小的厚度，可以缩小充电膨胀后第一活性部和第二活性部之间的厚度差异，进一步改善负极极片的表面平整度。
在一些实施方式中，所述第三活性部的厚度为所述第二活性部的厚度为30%~50%。相对于第二活性部，第三活性部采用相对较小的厚度，可以缩小充电膨胀后第三活性部和第二活性部之间的厚度差异，进一步改善负极极片的表面平整度。
在一些实施方式中，所述第一活性部的厚度为0.03cm~0.15cm；和/或，所述第二活性部的厚度为0.1cm~0.3cm；和/或，所述第三活性部的厚度为0.03cm~0.15cm。
本申请第二方面提供了一种二次电池。所述二次电池包括所述负极极片。
本申请第三方面提供了一种用电装置。所述用电装置包括所述负极极片和所述二次电池中的至少一种。
附图说明
为了更好地描述和说明本申请提供的实施例或示例，可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的申请、目前描述的实施例或示例以及目前理解的这些申请的最佳模式中的任何一者的范围的限制。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为本申请一实施方式的二次电池的示意图。
图2为图1所示的本申请一实施方式的二次电池的分解图。
图3为本申请一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。
图4为本申请一实施方式的二次电池中负极极片的俯视图。
图5为图4对应的负极极片另一角度左视图。
图6为本申请实施例1和对比例1电池循环性能的对比图。
图7为本申请实施例1和对比例1电池循环膨胀力增长的对比图。
附图标记说明：
1、电池单体；11、壳体；12、电极组件；13、盖板；2、用电装置；3、负极极片；31、极耳区；32、活性区；33、负极活性层；331、第一活性部；332、第二活性部；333、第三活性部。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
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。
本申请所公开的“范围”可以采用下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，任一个端值可以独立地被包括或不被包括，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60~120和80~110的范围，理解为60~110和80~120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，且如果还列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1~3、1~4、1~5、2~3、2~4和2~5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a~b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0~5”表示本文中已经全部列出了“0~5”之间的全部实数，“0~5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于列出了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。比如，当表述某个参数为选自“2~10”的整数，相当于列出了整数2、3、4、5、6、7、8、9和10。
本申请中涉及“多个”、“多种”等，如无特别限定，指在数量上大于2或等于2。例如，“一种或多种”表示一种或大于等于两种。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例或实施方式中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。在本文中提及的“实施方式”具有类似理解。
本领域技术人员可以理解，在各实施方式或实施例的方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定，各步骤的详细执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
在本申请中，以“含有”、“包含”、“包括”等词语描述的开放式技术特征或技术方案中，如无其他说明，不排除所列成员之外的额外成员，可视为既提供了由所列成员构成的封闭式特征或方案，还提供了在所列成员之外还包括额外成员的开放式特征或方案。例如，A包括a1、a2和a3，如无其他说明，可以还包括其他成员，也可以不包括额外成员，可视为既提供了“A由a1、a2和a3组成”的特征或方案，还提供了“A不仅包括a1、a2和a3，还包括其他成员”的特征或方案。
在本申请中，如无其他说明，A（如B），表示B为A中的一种非限制性示例，可以理解A不限于为B。
在本申请中，“可选地”、“可选的”、“可选”，指可有可无，也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“可选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“可选”各自独立。
本申请一实施方式提供了一种负极极片，包括负极集流体和位于负极集流体至少一个表面之上的负极活性层，负极集流体包括极耳区和活性区，负极活性层位于活性区，在沿极耳区至活性区的方向上，负极活性层包括依次分布的第一活性部、第二活性部以及第三活性部；第一活性部的满充厚度反弹率、第二活性部的满充厚度反弹率以及第三活性部的满充厚度反弹率分别为α1、α2以及α3，其中α1＞α2，α3＞α2。
在上述负极极片中，通过对负极活性层的第一活性部、第二活性部以及第三活性部的满充厚度反弹率进行设计，使得第一活性部的满充厚度反弹率大于第二活性部的满充厚度反弹率，第三活性部的满充厚度反弹率大于第二活性部的满充厚度反弹率，在充电过程中第一活性部和第三活性部的膨胀程度大于第二活性部的膨胀程度，可以减小充电之后第一活性部、第二活性部以及第三活性部之间的厚度差异，有利于改善负极极片的表面平整度，进而改善电池的循环性能。
可以理解的是，满充厚度反弹率可以通过以下方法测试：测量负极极片的原始厚度，记为H0。然后对组装后的电满充后进行拆解，测量满充后的负极极片的厚度，记为H1。厚度反弹率α=（H1-H0）/H0×100%。
可以理解的是，在测量第一活性部、第二活性部以及第三活性部的厚度反弹率时，可以分别对应测量满充前后第一活性部、第二活性部以及第三活性部对应位置的厚度，再分别计算第一活性部、第二活性部以及第三活性部的厚度反弹率。
可以理解的是，负极集流体的极耳区可以作为极耳使用，也可以在极耳区外接极耳。负极集流体的活性区用于形成负极活性层。可选地，可以通过涂布的方式在负极集流体的活性区形成负极活性层。
可以理解的是，在卷绕电芯中，随着循环的进行，在负极极片的宽度方向上负极活性层中间部分较其边缘部分具有更加明显的厚度变化。采用本实施方式中的负极极片作为卷绕电芯的负极极片，有利于降低负极活性层中间部分和其边缘部分的厚度差异，改善负极极片的表面平整度，进而改善电池的循环性能。
在一些实施方式中，1＜α1/α2≤2。1＜α3/α2≤2。α1/α2、α3/α2在对应的范围内，第一活性部、第二活性部以及第三活性部的膨胀能够更好地匹配，进一步改善负极极片的表面平整度。可选地，α1/α2可以是1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。α3/α2可以是1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
在一些实施方式中，在沿极耳区至活性区的方向上，第一活性部的宽度、第二活性部的宽度以及第三活性部的宽度分别为D1、D2以及D3。0.2≤D2/（D1+D2+D3）≤0.8。0.1≤D1/（D1+D2+D3）≤0.4。0.1≤D3/（D1+D2+D3）≤0.4。可选地，D2/（D1+D2+D3）可以是0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。可选地，D1/（D1+D2+D3）可以是0.1、0.2、0.3、0.4以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。可选地，D3/（D1+D2+D3）可以是0.1、0.2、0.3、0.4以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。进一步可选地，D1=D3。
请参阅图4和图5，其中对二次电池中负极极片的结构进行了示意性的展示。负极极片3包括负极集流体和位于负极集流体至少一个表面之上的负极活性层33，负极集流体包括极耳区31和活性区32，负极活性层33位于活性区32，在沿极耳区31至活性区32的方向上，负极活性层33包括依次分布的第一活性部331、第二活性部332以及第三活性部333。
在图4和图5所示的示例中，极耳区31至活性区32的方向表示为Y方向，厚度方向表示为Z方向。可选地，Y方向表示负极极片的宽度方向，Z方向表示负极极片的厚度方向，X表示负极极片的长度方向。
在图4所示的示例中，对第一活性部的宽度D1、第二活性部的宽度D2、第三活性部的宽度D3进行了展示。
在一些实施方式中，第一活性部包含第一活性材料，第二活性部包含第二活性材料，第三活性部包含第三活性材料。第一活性材料的满充反弹率、第二活性材料的满充反弹率以及第三活性材料的满充反弹率分别为α1’、α2’以及α3’，其中α1’＞α2’，α3’＞α2’。在对负极极片进行设计时，可以通过相应满充反弹率的第一活性材料、第二活性材料以及第三活性材料进行选择来得到具有相应满充反弹率的第一活性部、第二活性部以及第三活性部。
可以理解的是，第一活性材料、第二活性材料以及第三活性材料的满充反弹率可以通过负极极片中第一活性部、第二活性部以及第三活性部的满充厚度反弹率来表示。例如，可以分别将包括第一活性材料、第二活性材料以及第三活性材料的活性浆料采用斑马涂布的方式得到对应的第一活性部、第二活性部以及第三活性部，然后通过上文中第一活性部、第二活性部以及第三活性部的满充厚度反弹率的方式来测量分别测量第一活性部、第二活性部以及第三活性部的满充厚度反弹率，进而来分别表示第一活性材料、第二活性材料以及第三活性材料的满充反弹率。
在一些实施方式中，第一活性材料包括硅基材料和锡基材料中的至少一种。第三活性材料包括硅基材料和锡基材料中的至少一种。硅基材料和锡基材料具有较大的克容量，可以提高负极极片的能量密度。同时，由于硅基材料和锡基材料具有较大的嵌锂数，在电池的循环过程中可以容纳较多的锂离子，有利于改善负极极片的边缘析锂问题。
可以理解的是，第一活性材料还可以包括石墨和无定形碳中的至少一种。第三活性材料还可以包括石墨和无定形碳中的至少一种。通过在第一活性材料和第三活性材料中搭配石墨和/或无定形碳使用，有利于缓冲硅基材料和/或锡基材料在循环过程中的膨胀，降低硅基材料和/或锡基材料膨胀时压伤负极集流体的风险。
可选地，第一活性材料中硅的质量百分数为5%~90%。硅含量在该范围内可以使负极极片兼顾较高的能量密度和较为合适的厚度反弹率。可选地，第一活性材料中硅的质量百分数可以是5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
可选地，第三活性材料中硅的质量百分数为5%~90%。硅含量在该范围内可以使负极极片兼顾较高的能量密度和较为合适的厚度反弹率。可选地，第三活性材料中硅的质量百分数可以是5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
在一些实施方式中，第二活性材料包括石墨和无定形碳中的至少一种。石墨和无定形碳具有较好的循环稳定性，通过石墨和无定形碳的使用，可以改善电池的循环性能。可以理解的是，无定形碳包括软碳和硬碳中的至少一种。
在一些实施方式中，硅基材料包括单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。可选地，硅氧化合物包括化学式为SiOx的材料，其中0＜x＜2。比如，0.5≤x≤1.5。再比如，硅氧化合物包括SiO。可选地，硅碳复合物包括多孔碳材料和位于多孔碳材料的孔隙中的单质硅。可选地，单质硅包括纳米硅。可选地，硅氮复合物包括Si3N4。
在一些实施方式中，锡基材料包括单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。可选地，锡合金包括锡元素和其它合金元素，其它合金元素包括锂元素、铜元素、铁元素、钴元素、镍元素、锰元素以及锑元素中的至少一种。通过锂元素、铜元素、铁元素、钴元素、镍元素、锰元素以及锑等的引入，可以稳定锡基材料的结构，降低锡基材料粉化的风险，有利于提高电池的循环性能。
可选地，锡合金包括Li2Sn5、Li7Sn3、Li7Sn2以及Li22Sn5中的至少一种。进一步可选地，锡合金还包括铜元素、铁元素、钴元素、镍元素、锰元素以及锑元素中的至少一种。
在一些实施方式中，锡合金中锡的质量百分数为10%~80%。可选地，锡合金中锡元素的质量百分数可以是10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
在一些实施方式中，第一活性材料包括锡基材料和碳基材料。可选地，碳基材料占第一活性材料的质量百分数为10%~80%。进一步可选地，碳基材料包括石墨和无定形碳中的至少一种。进一步可选地，碳基材料占第一活性材料的质量百分数可以是10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
在一些实施方式中，第三活性材料包括锡基材料和碳基材料。可选地，碳基材料占第三活性材料的质量百分数为10%~80%。进一步可选地，碳基材料包括石墨和无定形碳中的至少一种。进一步可选地，碳基材料占第一活性材料的质量百分数为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
在一些实施方式中，第一活性部的面密度为第二活性部的面密度的50%~80%。通过第一活性部和第二活性部进行面密度的搭配，可以对第一活性部和第二活性部的膨胀进行更好地匹配，进一步改善电池的循环性能。可选地，第一活性部的面密度为第二活性部的面密度的50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
在一些实施方式中，第三活性部的面密度为第二活性部的面密度的50%~80%。通过第三活性部和第二活性部进行面密度的搭配，可以对第三活性部和第二活性部的膨胀进行调配，使两者更好地匹配，进一步改善电池的循环性能。可选地，第三活性部的面密度为第二活性部的面密度的50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
可选地，第二活性部的面密度为0.1g/（1540.25mm2）~0.5g/（1540.25mm2）。比如，第二活性部的面密度可以是0.1g/（1540.25mm2）、0.2g/（1540.25mm2）、0.3g/（1540.25mm2）、0.4g/（1540.25mm2）、0.5g/（1540.25mm2）以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
可选地，第一活性部的面密度为0.05g/（1540.25mm2）~0.4g/（1540.25mm2）。比如，第一活性部的面密度可以是0.05g/（1540.25mm2）、0.08g/（1540.25mm2）、0.1g/（1540.25mm2）、0.2g/（1540.25mm2）、0.25g/（1540.25mm2）、0.3g/（1540.25mm2）、0.4g/（1540.25mm2）以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
可选地，第三活性部的面密度为0.05g/（1540.25mm2）~0.4g/（1540.25mm2）。比如，第三活性部的面密度可以是0.05g/（1540.25mm2）、0.08g/（1540.25mm2）、0.1g/（1540.25mm2）、0.2g/（1540.25mm2）、0.25g/（1540.25mm2）、0.3g/（1540.25mm2）、0.4g/（1540.25mm2）以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
可选地，第一活性部的面密度与第三活性部的面密度相等。
在一些实施方式中，第一活性部的厚度为第二活性部的厚度的30%~50%。相对于第二活性部，第一活性部采用相对较小的厚度，可以缩小充电膨胀后第一活性部和第二活性部之间的厚度差异，进一步改善负极极片的表面平整度。可选地，第一活性部的厚度可以是第二活性部的厚度的30%、35%、40%、45%、50%以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
在一些实施方式中，第三活性部的厚度为第二活性部的厚度为30%~50%。相对于第二活性部，第三活性部采用相对较小的厚度，可以缩小充电膨胀后第三活性部和第二活性部之间的厚度差异，进一步改善负极极片的表面平整度。可选地，第三活性部的厚度可以是第二活性部的厚度的30%、35%、40%、45%、50%以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
请参阅图5，其中，对第一活性部331的厚度T1、第二活性部332的厚度T2、第三活性部333的厚度T3进行了展示。对应地，30%≤T1/T2≤50%，30%≤T3/T2≤50%。
在一些实施方式中，第二活性部的厚度为0.1cm~0.3cm。可选地，第二活性部的厚度可以是0.1cm、0.15cm、0.2cm、0.25cm、0.3cm以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
在一些实施方式中，第一活性部的厚度为0.03cm~0.15cm。可选地，第一活性部的厚度可以是0.03cm、0.04cm、0.05cm、0.06cm、0.07cm、0.08cm、0.09cm、0.1cm、0.11cm、0.12cm、0.13cm、0.14cm、0.15cm以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
在一些实施方式中，第三活性部的厚度为0.03cm~0.15cm。可选地，第三活性部的厚度可以是0.03cm、0.04cm、0.05cm、0.06cm、0.07cm、0.08cm、0.09cm、0.1cm、0.11cm、0.12cm、0.13cm、0.14cm、0.15cm以及由上述任意两个数值构成的范围内的任意值。
可选地，第一活性部的厚度和第三活性部的厚度相等。
本申请还有一实施方式提供了一种二次电池。该二次电池包括上述负极极片。
本申请还有一实施方式提供了一种用电装置。该用电装置包括上述负极极片和上述二次电池中的至少一种。
以下适当参照附图对本申请的二次电池和用电装置进行说明。
通常情况下，二次电池包括正极极片、负极极片、电解质和隔离膜。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。
正极极片
正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜层，所述正极膜层包括正极活性材料。
作为非限制性示例，正极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。
在一些实施方式中，所述正极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获得。所述正极集流体中，该金属材料的非限制性示例可以包括铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等中的一种或多种。所述正极集流体中，该高分子材料基材的非限制性示例可以包括聚丙烯（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）等基材中的一种或多种。
在其中一些实施例中，正极活性材料可采用本领域公知的用于电池的正极活性材料。作为非限制性示例，正极活性材料可包括以下材料中的一种或多种：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、锂锰氧化物、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、锂镍钴铝氧化物及其改性化合物等中的一种或多种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的非限制性示例可包括但不限于磷酸铁锂、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中一种或多种。锂钴氧化物的非限制性示例可以包括LiCoO2；锂镍氧化物的非限制性示例可以包括LiNiO2；锂锰氧化物的非限制性示例可以包括LiMnO2、LiMn2O4等；锂镍钴锰氧化物的非限制性示例可以包括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）等。锂镍钴铝氧化物的非限制性示例可以包括LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。
在其中一些实施例中，正极活性材料层还可选地包括粘结剂。作为非限制性示例，粘结剂可以包括聚偏氟乙烯（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-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的一种或多种。
在其中一些实施例中，正极活性材料层还可选地包括导电剂。作为非限制性示例，导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或多种。
在其中一些实施例中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体的至少一侧表面上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极极片。溶剂的种类可以选自但不限于前述实施方式中的任一种，例如N-甲基吡咯烷酮（NMP）。正极浆料所涂覆的正极集流体表面可以为正极集流体的单个表面上，也可以为正极集流体的两个表面上。正极浆料所涂覆的正极集流体表面可以为正极集流体的单个表面上，也可以为正极集流体的两个表面上。正极浆料的固含量可以为40wt%~80wt%。正极浆料在室温下的粘度可以调整到5000mPa·s~25000mPa·s。涂覆正极浆料时，以干重计（扣除溶剂）的涂布单位面密度可以为15mg/cm2~35mg/cm2。正极极片的压实密度可以为3.0g/cm3~3.6g/cm3，可选为3.3g/cm3~3.5g/cm3。
负极极片
负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料。
作为非限制性示例，负极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负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
在其中一些实施例中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。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材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获得。所述负极集流体中，该金属材料的非限制性示例可以包括铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等中的一种或多种。所述负极集流体中，该高分子材料基材的非限制性示例可以包括聚丙烯（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）等基材中的一种或多种。
在其中一些实施例中，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为非限制性示例，负极活性材料可包括以下材料中的一种或多种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。硅基材料可以包括单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的一种或多种。锡基材料可以包括单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的一种或多种。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负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。
在其中一些实施例中，负极活性材料层还可选地包括粘结剂。粘结剂可以包括丁苯橡胶（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）中的一种或多种。
在其中一些实施例中，负极活性材料层还可选地包括导电剂。导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或多种。
在其中一些实施例中，负极活性材料层还可选地包括其他助剂，例如增稠剂（如羧甲基纤维素钠（CMC-Na））等。
在其中一些实施例中，可以通过以下方式制备负极极片：将上述用于制备负极极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂（溶剂的非限制性示例如去离子水）中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体的至少一侧表面上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极极片。负极浆料所涂覆的负极集流体表面可以为负极集流体的单个表面上，也可以为负极集流体的两个表面上。负极浆料的固含量可以为40wt%~60wt%。负极浆料在室温下的粘度可以调整到2000mPa·s~10000mPa·s。负极极片的压实密度可以为1.0g/cm3~1.8g/cm3。
电解质
电解质具有在正极极片和负极极片之间传导离子的作用。本申请对电解质的种类没有特别的限制，可根据需求进行选择。例如，电解质可以是液态的、凝胶态的或全固态的。
在一些实施方式中，所述电解质采用电解液。所述电解液包括电解质盐和溶剂。
在其中一些实施例中，电解质盐可以包括六氟磷酸锂（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）、二氟磷酸锂（LiPO2F2）、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）、二草酸硼酸锂（LiBOB）、二氟二草酸磷酸锂（LiDFOP）及四氟草酸磷酸锂（LiTFOP）中的一种或多种。
在其中一些实施例中，溶剂可以包括碳酸乙烯酯（EC，）、碳酸丙烯酯（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）、碳酸丁烯酯（/>）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的一种或多种。
在其中一些实施例中，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。
在一些实施方式中，电解液中的添加剂可以包括但不限于氟代碳酸乙烯酯（FEC）、二氟碳酸乙烯酯（DFEC）、三氟甲基碳酸乙烯酯（TFPC）等中的一种或多种。
隔离膜
在其中一些实施例中，二次电池中还包括隔离膜。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。
在其中一些实施例中，隔离膜的材质可以包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的一种或多种。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。
在一些实施方式中，所述隔离膜的厚度为6μm~40μm，可选为12μm~20μm。
在其中一些实施例中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。
在其中一些实施例中，二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。
在其中一些实施例中，二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，进一步地，塑料的非限制性示例可以包括聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等中的一种或多种。
二次电池中包括至少一个电池单体。二次电池可以包括1个或多个电池单体。
在本申请中，如无其他说明，“电池单体”指能够实现化学能和电能相互转化的基本单元，进一步地，通常而言至少包括正极极片、负极极片和电解质。在电池充放电过程中，活性离子在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。电解质在正极极片和负极极片之间起到传导活性离子的作用。
本申请对电池单体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1。
在其中一些实施例中，参照图2，外包装可包括壳体11和盖板13。其中，壳体11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11具有与容纳腔连通的开口，盖板13能够盖设于开口，以封闭容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件12。电极组件12封装于容纳腔内。电解液浸润于电极组件12中。电池单体1所含电极组件12的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据实际需求进行选择。
二次电池可以为电池模块或电池包。
电池模块包括至少一个电池单体。电池模块所含电池单体的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量选择合适的数量。
在电池模块中，多个电池单体可以是沿电池模块的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个电池单体进行固定。
可选地，电池模块还可以包括具有容纳空间的外壳，多个电池单体容纳于该容纳空间。
在其中一些实施例中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据电池包的应用和容量选择合适的数量。
在电池包中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块。电池箱包括上箱体和下箱体，上箱体能够盖设于下箱体，并形成用于容纳电池模块的封闭空间。多个电池模块可以按照任意的方式排布于电池箱中。
另外，本申请还提供一种用电装置，用电装置包括本申请提供的二次电池。二次电池可以用作用电装置的电源，也可以用作用电装置的能量存储单元。用电装置可以包括移动设备、电动车辆、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。其中，移动设备例如可以是手机、笔记本电脑等；电动车辆例如可以是纯电动车、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，但不限于此。
作为用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池。
图3是作为一个示例的用电装置2。该用电装置为纯电动车、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对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
作为另一个示例的装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该装置通常要求轻薄化，可以采用二次电池作为电源。
为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚，以下将结合实施例和附图对本申请进行进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本申请保护的范围。
实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
负极极片的制备
将第一活性材料、导电剂、水性粘结剂、增稠剂按质量比为97:0.7:1.1:1.2加入去离子水中，在真空搅拌机作用下搅拌均匀获得第一活性浆料。第一活性材料为SiOx和石墨，其中SiOx和石墨的质量比为9:95。
将第二活性材料、导电剂、水性粘结剂、增稠剂按质量比为97:0.7:1.1:1.2加入去离子水中，在真空搅拌机作用下搅拌均匀获得第二活性浆料。第二活性材料为石墨。
将第三活性材料、导电剂、水性粘结剂、增稠剂按质量比为97:0.7:1.1:1.2加入去离子水中，在真空搅拌机作用下搅拌均匀获得第三活性浆料。第三活性材料为SiOx和石墨，其中SiOx和石墨的质量比为9:95。
采用斑马涂布设备将第一活性浆料、第二活性浆料以及第三活性浆料涂布在铜箔上，干燥、冷压得到负极极片。其中，在沿集流体的极耳区至活性区的方向上，负极活性层包括依次分布的第一活性部、第二活性部以及第三活性部。第一活性浆料、第二活性浆料以及第三活性浆料分别对应第一活性部、第二活性部以及第三活性部。第一活性部、第二活性部以及第三活性部的相关参数如表1中所示。
实施例2~实施例5
实施例2~实施例5中第一活性部、第二活性部以及第三活性部的相关参数如表1中所示。
对比例1
与实施例1相比，本对比例的不同在于，将第一活性浆料和第三活性浆料均替换成第二活性浆料。
二次电池的制备
（1）正极极片的制备
将正极活性材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、导电剂炭黑、粘结剂聚偏氟乙烯和溶剂N-甲基吡咯烷酮（NMP）按重量比96:2:2:100均匀搅拌，得到混合均匀的正极浆料。将正极浆料涂覆在铝箔集流体上，经烘干、冷压，得到正极极片。
（2）电解液的制备
将碳酸亚乙酯（EC）、聚碳酸脂(PC)、碳酸二甲酯(DMC)按体积比1:1:1混合，然后将LiPF6均匀溶解在上述溶液中，得到电解液。该电解液中，LiPF6的浓度为1 mol/L。
（4）隔离膜
以厚度为12μm的聚乙烯膜（PE）作为隔离膜。
（5）二次电池的制备
将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序堆叠并卷绕，得到电极组件；将电极组件放入壳体中，加入电解液，经封装、静置、化成、老化等工序后，得到二次电池。
测试例
（1）负极极片满充厚度反弹率测试：测量负极极片的原始厚度，记为H0。然后对组装后的电满充后进行拆解，测量满充后的负极极片的厚度，记为H1。厚度反弹率α=（H1-H0）/H0×100%。
（2）电池循环性能测试：将电池进行1C倍率充电和1C倍率放电的循环，直到容量衰减为初始容量的80%，记录此时对应的循环圈数，即对应电池的循环性能。
（3）循环膨胀力测试：将电池装配到钢板夹具中，使电池的底部及4个侧面紧贴钢板夹具，调节钢板预紧力2000N，在钢板夹具和电池之间放置压力传感器，连接到电脑。测试电池在循环过程中的膨胀力，单位为kgf。
表1
表1中，当活性材料包括两种材料时，数值比值表示两种材料的质量比。面密度单位为g/（1540.25mm2）。厚度的单位为cm。宽度表示对应活性部与三个活性部的总宽度的比值。Sn-Co表示锡合金。
实施例1和对比例1中电池的循环性能对比如图6所示。由图6可以看出，实施例1中电池的循环性能优于对比例1中电池的循环性能。
实施例1和对比例1中电池的循环膨胀力增长的对比如图7所示。由图7可以看出，实施例1中的电池具有更小的循环膨胀力。
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。

Claims (15)

1.一种负极极片，其特征在于，包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一个表面之上的负极活性层，所述负极集流体包括极耳区和活性区，所述负极活性层位于所述活性区，在沿所述极耳区至所述活性区的方向上，所述负极活性层包括依次分布的第一活性部、第二活性部以及第三活性部；所述第一活性部的满充厚度反弹率、所述第二活性部的满充厚度反弹率以及所述第三活性部的满充厚度反弹率分别为α1、α2以及α3，其中α1＞α2，α3＞α2。
2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，1＜α1/α2≤2；和/或，1＜α3/α2≤2。
3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，在沿所述极耳区至所述活性区的方向上，所述第一活性部的宽度、所述第二活性部的宽度以及第三活性部的宽度分别为D1、D2以及D3；0.2≤D2/（D1+D2+D3）≤0.8，和/或0.1≤D1/（D1+D2+D3）≤0.4，和/或0.1≤D3/（D1+D2+D3）≤0.4。
4.根据权利要求3所述的负极极片，其特征在于，D1=D3。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述第一活性部包含第一活性材料，所述第二活性部包含第二活性材料，所述第三活性部包含第三活性材料；所述第一活性材料的满充反弹率、所述第二活性材料的满充反弹率以及所述第三活性材料的满充反弹率分别为α1’、α2’以及α3’，其中α1’＞α2’，α3’＞α2’。
6.根据权利要求5所述的负极极片，其特征在于，所述第一活性材料包括硅基材料和锡基材料中的至少一种；和/或，
所述第二活性材料包括石墨和无定形碳中的至少一种；和/或，
所述第三活性材料包括硅基材料和锡基材料中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的负极极片，其特征在于，所述硅基材料包括单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种；和/或，
所述锡基材料包括单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的负极极片，其特征在于，所述锡合金包括锡元素和其它合金元素，所述其它合金元素包括锂元素、铜元素、铁元素、钴元素、镍元素、锰元素以及锑元素中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的负极极片，其特征在于，所述锡合金中锡元素的质量百分数为10%~80%。
10.根据权利要求5所述的负极极片，其特征在于，所述第一活性部的面密度为所述第二活性部的面密度的50%~80%；和/或，
所述第三活性部的面密度为所述第二活性部的面密度的50%~80%。
11.根据权利要求10所述的负极极片，其特征在于，所述第一活性部的面密度为0.05g/（1540.25mm2）~0.4g/（1540.25mm2）；和/或，
所述第二活性部的面密度为0.1g/（1540.25mm2）~0.5g/（1540.25mm2）；和/或，
所述第三活性部的面密度为0.05g/（1540.25mm2）~0.4g/（1540.25mm2）。
12.根据权利要求5所述的负极极片，其特征在于，所述第一活性部的厚度为所述第二活性部的厚度的30%~50%；和/或，
所述第三活性部的厚度为所述第二活性部的厚度为30%~50%。
13.根据权利要求12所述的负极极片，其特征在于，所述第一活性部的厚度为0.03cm~0.15cm；和/或，
所述第二活性部的厚度为0.1cm~0.3cm；和/或，
所述第三活性部的厚度为0.03cm~0.15cm。
14.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求1~13中任一项所述的负极极片。
15.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求1~13中任一项所述的负极极片和权利要求14所述的二次电池中的至少一种。
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