本技術屬于二次電池，尤其涉及一種負極極片及其制備方法、電池單體和用電裝置。

背景技術：

1、近年來，以鋰離子電池為代表的二次電池的應用范圍越來越廣泛，二次電池廣泛應用于水力、火力、風力和太陽能電站等儲能電源系統，以及電動工具、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、軍事裝備、航空航天等多個領域。由于二次電池取得了極大的發展，因此對其循環性能和安全性能等也提出了更高的要求。

2、目前，在以鋰離子電池為代表的二次電池中，負極極片作為二次電池的重要組成部分，對二次電池的循環性能和壽命有較大影響。因此，尋求能夠提高二次電池的循環性能和壽命的負極極片是研究人員重點關注的方向之一。

3、上述的陳述僅用于提供與本技術有關的背景技術信息，而不必然地構成現有技術。

技術實現思路

1、本技術的目的在于提供一種負極極片及其制備方法、電池單體和用電裝置，旨在提高二次電池的循環性能和壽命的問題。

2、為實現上述申請目的，本技術采用的技術方案如下：

3、第一方面，本技術實施例提供一種負極極片，包括負極集流體和設置于負極集流體至少一個表面上的負極活性層，在負極活性層遠離負極集流體的一側的表面上設置有界面層，界面層的材料的滿足以下條件：

4、理論還原電位為0～0.8v；

5、鋰離子電導率≥2×10-8s/cm。

6、本技術實施例界面層通過對所采用的材料的理論還原電位和鋰離子電導率的選擇，使得該界面層具有較寬的電化學窗口和較高的鋰離子電導率，從而有利于在負極活性層表面形成穩定的鋰離子和電子傳輸通路，進一步提高電池包括循環性能等電化學性能，使得電池表現出較高的循環壽命。

7、一些實施例中，負極極片還包括混合層，混合層位于負極活性層與界面層之間，混合層包括負極活性層所含物質以及界面層的材料。該混合層的存在，使得界面層的材料可以充分包覆在負極活性層所含的負極活性物質、粘結劑等組分的表面，進一步提高負極活性層的鋰離子傳輸速率。

8、一些實施例中，界面層的材料的鋰離子電導率g滿足：2.4×10-8s/cm≤g≤1×10-4s/cm。界面層材料在該鋰離子電導率范圍內，使得該界面層具有優良的鋰離子傳輸能力，有利于提高電池的循環容量保持率。

9、一些實施例中，界面層的材料包括含鋰化合物。該界面層材料有利于構筑穩定的鋰離子傳輸通道，從而提高電池的循環性能。

10、一些實施例中，界面層的材料包括鋯酸鋰、磷酸鋰、硅酸鋰、偏鋁酸鋰、硼酸鋰中的至少一種。該界面層材料的理論還原電位低，鋰離子電導率高，可以在負極活性層表面構筑穩定的用以傳輸鋰離子和電子的界面層。

11、一些實施例中，界面層的材料包括無定形材料。該界面層材料呈無定形狀態，在該無定形界面的晶界之間有利于鋰離子的傳輸。

12、一些實施例中，界面層以連續的層狀形態包覆在負極活性層表面。該界面層為連續的層狀形態，可以在負極活性層表面形成穩定的包覆層，從而有利于提高負極活性層中所含的負極活性物質在循環過程中的穩定性，減少負極活性物質副反應的發生。

13、一些實施例中，界面層的材料的理論氧化電位為2v～4.5v。對界面層材料的理論氧化電位進行選擇，使得該界面層材料具有較寬的電化學窗口，可以在電池充放電過程中穩定存在，從而在負極活性層表面形成穩定的鋰離子和電子傳輸通路。

14、一些實施例中，界面層的厚度為0.5nm～5nm。

15、一些實施例中，界面層的厚度為0.5nm～2.5nm。

16、通過對界面層厚度的控制和選擇，提高界面層的穩定性，從而有利于建立穩定的鋰離子傳輸通路。

17、一些實施例中，負極活性層的壓實密度為1.45～1.65g·cm-3。通過對負極活性層壓實密度的優選和控制，有利于在負極活性表面沉積穩定的界面層。

18、一些實施例中，負極活性層含有負極活性物質，負極活性物質包括天然石墨、膨脹石墨、人造石墨、高取向石墨和三維石墨中的至少一種。該負極活性物質具有較高的導電性和循環性能以及較低的成本低，有利于負極極片保持較高循環穩定性和電子傳輸速率。

19、第二方面，本技術實施例提供一種負極極片的制備方法，至少包括以下步驟：

20、在負極集流體的至少一個表面上制備負極活性層，得到初始負極極片；

21、在負極活性層遠離負極集流體的一側的表面上采用氣相沉積法制備界面層，得到本技術實施例負極極片。

22、本技術實施例提供的制備方法可以有效得到在負極活性層表面設置有界面層的負極極片，從而有利于提高電池包括循環穩定性的電化學性能。

23、一些實施例中，氣相沉積法包括原子層沉積法和化學氣相沉積法中的至少一種。該氣相沉積方法可以有效在負極活性層表面形成用以提高負極極片循環穩定性的界面層。

24、一些實施例中，在負極活性層遠離負極集流體的一側的表面上采用原子層沉積法制備界面層的步驟包括：

25、將初始負極極片置于反應腔中，然后依次進行如下脈沖循環：

26、將第一氣相前驅體注入所述反應腔；

27、停止通入第一氣相前驅體，將第二氣相注入反應腔；

28、停止通入第二氣相，將第三氣相前驅體注入反應腔；

29、停止通入第三氣相前驅體，將第二氣相注入所述反應腔，待第二氣相注入結束，停止通入第二氣相；

30、其中，第一氣相前驅體包括鋰源或m源，第二氣相包括水蒸氣，第三氣相前驅體包括鋰源或m源，且第一氣相前驅體與第三氣相前驅體不同，其中，m源包括金屬源或非金屬源中的至少一種。

31、采用原子層沉積法可以使得各反應原料實現原子層級的反應，從而在負極活性層表面構筑連續且穩定的界面層，更有利于提高負極極片的結構穩定性，從而使得電池具有較高的循環穩定性。

32、一些實施例中，在進行脈沖循環前，先將反應腔抽真空，并注入氮氣，調節反應腔的壓力為0.1mpa～0.2mpa。在該壓力條件下，更有利于第一氣相前驅體、第二氣相與第三氣相前驅體之間的反應，并沉積在負極活性層表面形成界面層。

33、一些實施例中，第一氣相前驅體的單次注入時間與第三氣相前驅體的單次注入時間相同，第二氣相的單次注入時間≥第一氣相前驅體的單次注入時間；第一氣相前驅體的單次注入時間為10ms～30ms，第二氣相的單次注入時間為10ms～30ms。在該條件下，可以使得各原料包括第一氣相前驅體、第二氣相和第三氣相前驅體之間反應完全，從而使得脈沖循環中沉積的膜層的厚度相同，進一步獲得均勻且連續的界面層。

34、一些實施例中，脈沖循環的次數為5～50次。在該脈沖循環條件下，可以在負極活性層表面形成適當厚度的界面層。

35、第三方面，本技術實施例提供一種電池單體，該電池單體包括上述實施例中的負極極片或上述實施例中負極極片的制備方法制備的負極極片。

36、本技術實施例中電池單體所含的負極極片具有穩定的鋰離子和電子傳輸通路，從而提高電池單體的循環壽命。

37、一些實施例中，負極活性層的至少部分表面覆蓋有sei膜，sei膜包括覆蓋于負極活性層的至少部分表面的內層sei膜以及覆蓋于內層sei膜的外層sei膜，內層sei膜包括含鋰無機化合物，含鋰無機化合物包括界面層的材料，外層sei膜包括含鋰有機化合物。

38、在化成過程中，負極極片表面形成sei膜，由于負極活性層表面設置有界面層，由此，可以實現對該sei膜組分的優化，從而有利于提高電池循環過程中sei膜的結構穩定性。

39、第四方面，本技術實施例提供一種電池，該電池包括上述實施例中的電池單體。該電池通過設置該電池單體，提高了電池的包括循環性能等電化學性能。

40、第五方面，本技術實施例提供一種用電裝置，該用電裝置包括上述實施例中的電池。該用電裝置通過設置該電池，電池的壽命比較長，更換頻率比較低。