本发明涉及电池领域,具体涉及一种负极片及电池。
背景技术:
1、随着科技的发展,电动汽车、智能手机等设备对电池的需求日益增长,其中,快充循环性能是电池的重要指标之一,与此同时,对快充型电池的能量密度也有了越来越高的要求,硅基材料相对石墨具有更高的容量,因此,通过在电池的负极片中引入硅基材料(如硅、硅氧、硅碳等),即采用掺硅负极片,是提升电池能量密度的有效手段。然而,硅基材料在充放电过程中的体积变化较大,容易引发负极片的导电网络失效、活性物质颗粒破碎、以及由此导致的掺硅负极体系的动力学降低和容量快速衰减等问题,举例来说,掺硅负极在电池充放电过程中严重的体积膨胀易导致负极片界面恶化,使得负极片与隔膜接触变差,从而使活性离子扩散速率受阻,电池动力学下降,此外,快充型电池的高倍率充放电会加剧硅基材料的体积膨胀效应,导致在负极片表面形成不稳定的sei膜,而负极片不稳定的界面引发的副反应不仅会加剧电池高温自放电和产气风险、以及由此导致的电池体积膨胀率增大等问题,而且副反应的产生会使活性物质损失加快,使得电池的循环稳定性变差。
2、因此,如何降低采用掺硅负极的电池的循环膨胀率,并降低电池内阻,提高电池的快充循环稳定性等性能,是本领域技术人员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及电池,能够降低采用掺硅负极的电池的循环膨胀率,并降低电池内阻,提高电池的快充循环稳定性等性能,有效克服现有技术存在的缺陷。
2、本发明的一方面,提供一种负极片,包括负极集流体、以及存在于所述负极集流体的至少一侧表面的负极活性物质层,所述负极活性物质层包括负极活性物质、第一导电剂和第一粘结剂;所述负极活性物质包括硅基材料,所述第一导电剂包括碳纳米管,所述硅基材料的平均粒径d50与所述碳纳米管的长度之比为(2~7):1;所述第一粘结剂包括聚丙烯酸类粘结剂和丁苯橡胶类粘结剂,所述聚丙烯酸类粘结剂和所述丁苯橡胶类粘结剂的质量比为(0.5~5):1。
3、根据本发明的一实施方式,所述碳纳米管的长径比为400-2000;和/或,所述碳纳米管的比表面积为60m2/g~100m2/g,优选为60m2/g~85m2/g;和/或,所述第一导电剂中,所述碳纳米管的质量百分含量为5~20%,优选为7~15%;和/或,所述第一导电剂还包括乙炔黑、科琴黑、碳纤维、石墨烯中的一种或多种。
4、根据本发明的一实施方式,所述负极活性物质还包括石墨;优选地,所述负极活性物质层满足30≤a/b≤300,其中,a为所述硅基材料的质量,b为所述碳纳米管的质量,b的单位是mg;优选地,所述硅基材料的质量占所述负极活性物质的总质量的3%~15%;优选地,所述石墨的粒径为12~17μm,比表面积为0.8~1.4m2/g,振实密度为0.8~1.1g/cm3。
5、根据本发明的一实施方式,所述负极片的电阻率为0.9~1.95ω·cm;和/或,所述负极活性物质层与所述负极集流体的90°剥离力为7~18n/m。
6、根据本发明的一实施方式,所述负极片还包括位于所述负极集流体与所述负极活性物质层之间的底涂层,所述底涂层包括第二导电剂和第二粘结剂。
7、本发明的另一方面,提供一种电池,包括正极片、上述负极片、以及位于所述正极片和所述负极片之间的隔膜。
8、根据本发明的一实施方式,所述电池满足0.9≤i1/i2≤1.2,i1为所述电池的dq/dv曲线中于3.4v~3.6v电压区间的第一特征峰的峰面积,i2为所述电池的dq/dv曲线中于4.0v~4.3v电压区间的第二特征峰的峰面积。
9、根据本发明的一实施方式,所述正极片包括正极集流体、以及位于所述正极集流体的至少一侧表面的正极活性物质层,所述正极活性物质层包括正极活性物质,所述正极活性物质包括正极三元材料和磷酸铁锂;优选地,所述正极活性物质中,所述磷酸铁锂的质量百分含量为1%~10%。
10、根据本发明的一实施方式,所述隔膜的孔隙率为35%~45%;和/或,所述隔膜包括基膜、以及设于所述基膜面向所述正极片的一侧表面和/或设于所述基膜面向所述负极片的一侧表面的粘接层;优选地,所述粘接层包括第三粘结剂,所述第三粘结剂包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
11、根据本发明的一实施方式,所述电池还包括电解液,所述电解液包括成膜添加剂,所述成膜添加剂包括低阻抗添加剂和高温改善添加剂;优选地,所述电解液中,所述低阻抗添加剂的质量百分含量为2%~5%;优选地,所述低阻抗添加剂包括锂盐类添加剂、不饱和酯类、含硫有机物、含卤素有机物、其中的一种或多种;优选地,所述锂盐类添加剂包括双(氟磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟草酸磷酸锂、双(三氟甲基磺酸酰)亚氨锂、二氟草酸硼酸锂中的一种或多种;优选地,所述不饱和酯类包括醋酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或多种;优选地,所述含硫有机物包括1,3-丙磺内酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯中的一种或多种;优选地,所述电解液中,所述高温改善添加剂的质量百分含量为1%~4%;优选地,所述高温改善添加剂包括三(六氟异丙基)磷酸盐、苯并羟肟酸锂、五氟苯基二苯基膦的一种或多种。
12、本发明提供的负极片及电池,负极片(掺硅负极)中引入硅基材料作为负极活性物质,能够提高电池的能量密度;同时,通过引入碳纳米管(cnt)作为导电剂,并控制硅基材料粒径和cnt的长度之比为(2~7):1,并引入特定配比的聚丙烯酸类粘结剂和丁苯橡胶类粘结剂作为粘结剂,能够抑制在电池循环过程中硅基材料的体积膨胀,避免负极活性物质层的导电网络被破坏、以及由此导致的电池动力学快速衰减和容量快速衰减等问题,从而可降低电池的循环膨胀率,同时兼顾降低电池内阻,提高电池的快充循环稳定性和循环寿命等性能。
1.一种负极片,其特征在于,包括负极集流体、以及存在于所述负极集流体的至少一侧表面的负极活性物质层,所述负极活性物质层包括负极活性物质、第一导电剂和第一粘结剂;
2.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,
3.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,所述负极活性物质还包括石墨;
4.根据权利要求1所述的负极片,其特征在于,
5.根据权利要求1-4任一项所述的负极片,其特征在于,所述负极片还包括位于所述负极集流体与所述负极活性物质层之间的底涂层,所述底涂层包括第二导电剂和第二粘结剂。
6.一种电池,其特征在于,包括正极片、权利要求1-5任一项所述的负极片、以及位于所述正极片和所述负极片之间的隔膜。
7.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,所述电池满足0.9≤i1/i2≤1.2,i1为所述电池的dq/dv曲线中于3.4v~3.6v电压区间的第一特征峰的峰面积,i2为所述电池的dq/dv曲线中于4.0v~4.3v电压区间的第二特征峰的峰面积。
8.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,所述正极片包括正极集流体、以及位于所述正极集流体的至少一侧表面的正极活性物质层,所述正极活性物质层包括正极活性物质,所述正极活性物质包括正极三元材料和磷酸铁锂;
9.根据权利要求6所述的电池,其特征在于,
10.根据权利要求6-9任一项所述的电池,其特征在于,所述电池还包括电解液,所述电解液包括成膜添加剂,所述成膜添加剂包括低阻抗添加剂和高温改善添加剂;
