本发明属于锂离子电池,具体涉及一种负极片、卷芯和电池。
背景技术:
1、随着新能源汽车和便携式消费类电子产品的快速发展,对电池的能量密度和快充性能提出了更高的要求。目前大多通过在活性物质层中掺入高比容量的硅基材料来提升电池的能量密度,然而,常规的电极片通常将活性材料浆料均一涂覆在集流体上以形成活性物质层,在充放电过程中,电极片越靠近极耳电流密度会越大,也就是说,电极片靠近极耳的区域附近电流密度较大,电极片远离极耳的区域附近电流密度较小,导致电池内部电化学反应差异大,使活性材料的性能难以充分利用,容易出现近端充满而远端欠充的问题,不利于提高电池的快充性能。因此,如何兼顾提升电池的能量密度和快充性能是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明提供一种负极片,以解决现有技术中电化学反应差异大而导致的活性材料的性能难以充分利用的问题,从而兼顾提升电池的能量密度和快充性能。
2、本发明还提供一种卷芯,由于包括上述负极片,将该卷芯应用于电池中,能够兼顾提升电池的能量密度和快充性能。
3、本发明还提供一种电池,由于包括上述卷芯,该电池具有优异的能量密度和快充性能,尤其在首效、容量和倍率放电性能等方面表现优异。
4、本发明的第一方面,提供一种负极片,包括负极集流体、活性物质层和负极耳;所述负极集流体包括沿所述负极集流体长度方向依次相连的n个活性材料区,n≥3;
5、所述活性物质层设置在所述活性材料区的功能表面上;所述负极耳设置在所述负极集流体上;
6、在所述负极集流体长度方向上,由靠近所述负极耳的一端至远离所述负极耳的一端,n个活性材料区上活性物质层中的硅基材料质量含量依次递减;
7、所述活性物质层中包括氟元素和磷元素;在所述负极集流体长度方向上,由靠近所述负极耳的一端至远离所述负极耳的一端,n个活性材料区上活性物质层中的氟元素和磷元素质量含量依次递减。
8、如上所述的负极片,其中,每两个相邻的活性物质层中的氟元素的质量含量的差值为d1,满足0.4%≤d1≤5%;
9、和/或,每两个相邻的活性物质层中的磷元素的质量含量的差值为d2,满足0.1%≤d2≤1%。
10、如上所述的负极片,其中,所述负极集流体还包括空箔区,所述空箔区和n个活性材料区依次相连;
11、所述负极耳设置在所述空箔区;
12、和/或,所述负极耳设置在活性材料区。
13、如上所述的负极片,其中,每两个相邻的活性物质层中的硅基材料质量含量的差值为d3,满足10%≤d3≤50%。
14、如上所述的负极片,其中,最靠近所述负极耳的活性材料区上活性物质层中的硅基材料质量含量为m1,满足50≤m1≤100%;
15、和/或,最远离所述负极耳的活性材料区上活性物质层中的硅基材料质量含量为m2,满足0≤m2≤40%。
16、如上所述的负极片,其中,所述硅基材料包括硅碳、硅氧中的至少一种。本发明的第二方面,提供一种卷芯,包括第一方面提供的负极片,其中,n个活性材料区沿由内而外的卷绕方向依次分布。
17、如上所述的卷芯,其中,所述卷芯包括平直段和分别位于平直段两侧的弯折段;
18、所述平直段和所述弯折段的连接处形成分界线;
19、每个活性材料区上的活性物质层的端部均位于所述分界线处。
20、如上所述的卷芯,其中,负极耳位于所述平直段上,至少两个所述活性材料区的活性物质层在第一平面上的正投影覆盖所述负极耳在第一平面上的正投影;其中,所述第一平面平行于所述卷芯中所述平直段。
21、本发明的第三方面,提供一种电池,包括第二方面所述的卷芯。
22、本发明的实施,至少具有以下有益效果:
23、本发明提供的负极片,通过设置硅基材料质量含量梯度变化以及氟元素和磷元素质量含量梯度变化的活性物质层,使得极耳近端电流密度较大的位置硅基材料较多,而极耳远端电流密度较小的位置硅基材料较少,根据不同电流密度的实际情况对活性物质层不同区域进行针对性设计使得快充电性能和电流密度匹配,使负极片在充放电过程中稳定性好,将该负极片应用于电池中,避免了电化学反应差异较大而导致的活性材料难以充分利用的问题,能够兼顾提升电池的能量密度和快充性能;同时,有利于减少在充放电过程中sei膜频繁破裂的次数,减少充放电过程中活性锂的损失,有利于性能的发挥,有利于提高首次库伦效率。
1.一种负极片,其特征在于,包括负极集流体、活性物质层和负极耳;所述负极集流体包括沿所述负极集流体长度方向依次相连的n个活性材料区,n≥3;
2.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,每两个相邻的活性物质层中的氟元素的质量含量的差值为d1,满足0.4%≤d1≤5%;
3.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,所述负极集流体还包括空箔区,所述空箔区和n个活性材料区依次相连;
4.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,每两个相邻的活性物质层中的硅基材料质量含量的差值为d3,满足10%≤d3≤50%。
5.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,最靠近所述负极耳的活性材料区上活性物质层中的硅基材料质量含量为m1,满足50≤m1≤100%;
6.根据权利要求1-5任一项所述的负极片,其特征在于,所述硅基材料包括硅碳、硅氧中的至少一种。
7.一种卷芯,其特征在于,包括权利要求1-6任一项所述的负极片,其中,n个活性材料区沿由内而外的卷绕方向依次分布。
8.根据权利要求7所述的卷芯,其特征在于,所述卷芯包括平直段和分别位于平直段两侧的弯折段;
9.根据权利要求7或8所述的卷芯,其特征在于,负极耳位于所述平直段上,至少两个所述活性材料区的活性物质层在第一平面上的正投影覆盖所述负极耳在第一平面上的正投影;其中,所述第一平面平行于所述卷芯中所述平直段。
10.一种电池,其特征在于,包括权利要求7-9任一项所述的卷芯。
