本發明涉及電池，具體涉及一種負極極片、電池和用電裝置。

背景技術：

1、鋰離子電池由于具有高的工作電壓、能量密度高、環境友好等優點，被廣泛應用在消費電池、動力電池和儲能電池領域。隨著人們對生活品質的提高，對各類電子設備的充電速率、循環壽命和能量密度的要求也越來越高。但現有的鋰離子電池無法兼顧高充電速率、長循環壽命和高能量密度，因此，如何使電池兼顧高充電速率、長循環壽命和高能量密度成為重要的研究課題，也面臨著重大挑戰。

技術實現思路

1、鑒于背景技術中存在的問題，本發明的提供一種負極極片，該負極極片能夠使電池兼顧高充電速率、長循環壽命和高能量密度。

2、具體地，本發明第一方面提供一種負極極片，包括負極集流體和設置于所述負極集流體至少一側的負極涂層，所述負極涂層包括：靠近所述負極集流體的第一活性層，設置于第一活性層上的第二活性層，依次類推，設置于第n-1活性層上的第n活性層，n為2至5的整數；各活性層中的負極活性物質各自為石墨；

3、其中，從所述第一活性層至所述第n活性層，活性層的增厚率δt依次遞減，δt＝(t100％soc－t0％soc)÷t0％soc，t100％soc表示100％荷電狀態下活性層的厚度，t0％soc表示0％荷電狀態下活性層的厚度；并且所述第一活性層的增厚率為12％以上，所述第二活性層至第n活性層的增厚率均為12％以下。

4、本發明在負極集流體上涂覆不同增厚率的活性層，從靠近負極集流體到遠離負極集流體的方向，控制活性層的增厚率依次遞減，且控制第一活性層的增厚率在12％以上，第二活性層至第n活性層的增厚率在12％以下，從而使得負極極片在充電過程中靠上層的活性層獲得較小的厚度變化和孔隙率變化，保證電池的能量密度；同時靠下層的活性層獲得較大的厚度變化和孔隙率變化，產生對電解液的吸收作用，利用電解液對流傳質來降低電極敷料內層li+的擴散極化，從而在保證電池的能量密度和容量發揮的同時，提高電池的充電速率和循環壽命。

5、根據本發明的一些實施例，n為2，所述第一活性層的增厚率δt’大于所述第二活性層的增厚率δt”，δt’＝(t’100％soc－t’0％soc)÷t’0％soc，t’100％soc表示100％荷電狀態下所述第一活性層的厚度，t’0％soc表示0％荷電狀態下所述第一活性層的厚度；δt”＝(t”100％soc－t”0％soc)÷t”0％soc，t”100％soc表示100％荷電狀態下所述第二活性層的厚度，t”0％soc表示0％荷電狀態下所述第二活性層的厚度。

6、優化活性層的層數，有利于降低生產工藝的難度，簡化工藝過程，節約生產成本，同時保證電池的能量密度和容量發揮并提高電池的充電速率和循環壽命。

7、根據本發明的一些實施例，所述第一活性層的增厚率δt’為12％～18％；所述第二活性層的增厚率δt”為6％～12％；優選地，所述第一活性層的增厚率δt’為15％～18％；所述第二活性層的增厚率δt”為6％～10％。

8、增厚率影響活性層的能量密度以及吸液性能，優化增厚率在本發明范圍內，有利于在保證電池的能量密度和容量發揮的同時，提高電池的充電速率和循環壽命。

9、根據本發明的一些實施例，所述第一活性層的原料包括第一分散劑和第一粘結劑，所述第二活性層的原料包括第二分散劑和二粘結劑，依次類推，所述第n活性層的原料包括第n分散劑和第n粘結劑；由第一分散劑和第一粘結劑形成的膠膜的彈性模量小于由第二分散劑和第二粘結劑形成的膠膜的彈性模量；依此類推，由第n-1分散劑和第n-1粘結劑形成的膠膜的彈性模量小于由第n分散劑和第n粘結劑形成的膠膜的彈性模量。彈性模量在一定程度上影響活性層的增厚率，進而影響充電過程中活性層的厚度變化和孔隙率變化。

10、根據本發明的一些實施例，n為2；第一分散劑和第一粘結劑的質量比為(0.1～1.2):(1.8～3.8)；第一分散劑和第一粘結劑在所述第一活性層的原料中的總質量占比為1.9％-5.0％；由第一分散劑和第一粘結劑形成的膠膜的彈性模量為10mpa～50mpa；第二分散劑和第二粘結劑的質量比為(0.3～1.4):(0.2～2.3)；第二分散劑和第二粘結劑在所述第二活性層的原料中的質量占比為0.5％-3.7％；由第二分散劑和第二粘結劑形成的膠膜的彈性模量為55mpa～100mpa。分散劑和粘結劑的用量和比例關系影響彈性模量，彈性模量又在一定程度上影響活性層的增厚率，通過優化分散劑和粘結劑的用量和比例關系，有利于在保證電池的能量密度和容量發揮的同時，進一步提高電池的充電速率和循環壽命。

11、根據本發明的一些實施例，第一分散劑和第一粘結劑的質量比為(1～1.2):(2～3)；第一分散劑和第一粘結劑在所述第一活性層的原料中的總質量占比為3％-4.2％；由第一分散劑和第一粘結劑形成的膠膜的彈性模量為10mpa～20mpa；第二分散劑和第二粘結劑的質量比為(0.3～0.7):(1.3～2.3)；第二分散劑和第二粘結劑在所述第二活性層的原料中的質量占比為1.6％-3.0％；由第二分散劑和第二粘結劑形成的膠膜的彈性模量為60mpa～80mpa。

12、根據本發明的一些實施例，所述第一粘結劑、所述第二粘結劑、依次類推至第n粘結劑各自包括丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、海藻酸鈉、聚甲基丙烯酸及羧甲基殼聚糖中的一種或多種。所述第一分散劑、所述第二分散劑、依次類推至第n分散劑各自包括羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鋰中的一種或多種。

13、根據本發明的一些實施例，n為2，所述第一活性層的原料包括石墨、第一導電劑、第一分散劑和第一粘結劑；石墨、第一導電劑、第一分散劑和第一粘結劑的質量比為(93.4～97.4):(0.3～1.6):(0.1～1.2):(1.8～3.8)；所述第二活性層的原料包括石墨、第二導電劑、第二分散劑和第二粘結劑；石墨、第二導電劑、第二分散劑和第二粘結劑的質量比為(96.6～98.9):(0～0.8):(0.3～1.4):(0.2～2.3)。優化活性層中原料的配比，有利于控制活性層的增厚率。

14、本發明第二方面提供一種電池，包括本發明第一方面的負極極片。由于使用了本發明第一方面的負極極片，因此，本發明的電池能夠兼顧高充電速率、長循環壽命和高能量密度。

15、本發明第三方面提供一種用電裝置，包括本發明第二方面的電池。由于使用了本發明第一方面的負極極片，因此本發明的用電裝置同樣具有兼顧高充電速率、長循環壽命和高能量密度的優點。

16、本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

技術特征：

1.一種負極極片，其特征在于，包括負極集流體和設置于所述負極集流體至少一側的負極涂層，所述負極涂層包括：靠近所述負極集流體的第一活性層，設置于第一活性層上的第二活性層，依次類推，設置于第n-1活性層上的第n活性層，n為2至5的整數；各活性層中的負極活性物質各自為石墨；

2.根據權利要求1所述的負極極片，其特征在于，n為2，所述第一活性層的增厚率δt’大于所述第二活性層的增厚率δt”，

3.根據權利要求2所述的負極極片，其特征在于，所述第一活性層的增厚率為12％～18％，所述第二活性層的增厚率為6％～12％；

4.根據權利要求1-3中任一項所述的負極極片，其特征在于，所述第一活性層的原料包括第一分散劑和第一粘結劑，所述第二活性層的原料包括第二分散劑和二粘結劑，依次類推，所述第n活性層的原料包括第n分散劑和第n粘結劑；由第一分散劑和第一粘結劑形成的膠膜的彈性模量小于由第二分散劑和第二粘結劑形成的膠膜的彈性模量；依此類推，由第n-1分散劑和第n-1粘結劑形成的膠膜的彈性模量小于由第n分散劑和第n粘結劑形成的膠膜的彈性模量。

5.根據權利要求4所述的負極極片，其特征在于，第一分散劑和第一粘結劑的質量比為(0.1～1.2):(1.8～3.8)；第一分散劑和第一粘結劑在所述第一活性層的原料中的總質量占比為1.9％-5.0％；由第一分散劑和第一粘結劑形成的膠膜的彈性模量為10mpa～50mpa；

6.根據權利要求5所述的負極極片，其特征在于，第一分散劑和第一粘結劑的質量比為(1～1.2):(2～3)；第一分散劑和第一粘結劑在所述第一活性層的原料中的總質量占比為3％-4.2％；由第一分散劑和第一粘結劑形成的膠膜的彈性模量為10mpa～20mpa；

7.根據權利要求4所述的負極極片，其特征在于，所述第一粘結劑、所述第二粘結劑、依次類推至第n粘結劑各自包括丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、海藻酸鈉、聚甲基丙烯酸及羧甲基殼聚糖中的一種或多種；

8.根據權利要求1-3中任一項所述的負極極片，其特征在于，n為2，所述第一活性層的原料包括石墨、第一導電劑、第一分散劑和第一粘結劑；石墨、第一導電劑、第一分散劑和第一粘結劑的質量比為(93.4～97.4):(0.3～1.6):(0.1～1.2):(1.8～3.8)；

9.一種電池，其特征在于，包括權利要求1-8中任一項所述的負極極片。

10.一種用電裝置，其特征在于，包括權利要求9所述的電池。

技術總結
本發明公開了一種負極極片、電池和用電裝置，該負極極片的負極集流體上涂覆有不同增厚率的活性層，各活性層中的負極活性物質各自為石墨，從靠近負極集流體到遠離負極集流體的方向，控制活性層的增厚率依次遞減，并且控制第一活性層的增厚率在12％以上，第二活性層至第n活性層的增厚率在12％以下，從而使得負極極片在充電過程中靠上層的活性層獲得較小的厚度變化和孔隙率變化，保證電池的能量密度；同時靠下層的活性層獲得較大的厚度變化和孔隙率變化，產生對電解液的吸收作用，利用電解液對流傳質來降低電極敷料內層Li<supgt;+</supgt;的擴散極化，從而在保證電池的能量密度和容量發揮的同時，提高電池的充電速率和循環壽命。

技術研發人員：馬亦恒,熊永創,袁文靜,楊慧敏,朱陽陽,王彥彥,牛棒棒,朱志強
受保護的技術使用者：北京新能源汽車股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28