本申請(qǐng)涉及電極材料，具體涉及一種負(fù)極極片及其篩選方法、電池和用電設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、目前二次電池(如鋰離子電池和鈉離子電池)由于其具有較高的能量密度，壽命長(zhǎng)，沒(méi)有記憶效應(yīng)，較低的自放電率等優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于電動(dòng)交通工具，便攜式移動(dòng)設(shè)備，航空航天等領(lǐng)域。

2、現(xiàn)在的二次電池都在追求更高的能量密度以及倍率性能，而負(fù)極極片的壓實(shí)密度與鋰離子電池的能量密度有很大關(guān)系，因此極片需要具有較高的壓密來(lái)保證電池的能量密度，但壓密的上升又會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力學(xué)的損失。所以如何平衡負(fù)極極片中負(fù)極活性顆粒的壓實(shí)密度以及動(dòng)力學(xué)關(guān)系成為了關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的是提供一種負(fù)極極片及其篩選方法、電池和用電設(shè)備。

2、為實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)的目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝巳缦碌募夹g(shù)方案：

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N負(fù)極極片，包括集流體以及設(shè)置在所述集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極活性物質(zhì)層中具有負(fù)極活性顆粒，所述負(fù)極活性顆粒的球形規(guī)則度滿足關(guān)系式：0.7≤r50/dv50≤0.95；其中，r50為所述負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑，dv50為通過(guò)激光散射法的粒度分布測(cè)量中累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50％時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。

4、本申請(qǐng)通過(guò)將負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑與中值粒徑的比值控制在上述范圍內(nèi)，可以將負(fù)極極片的能量密度和動(dòng)力學(xué)性能控制到平衡狀態(tài)，從而獲得具有高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的電池。當(dāng)r50/dv50超過(guò)上述范圍時(shí)，負(fù)極活性顆粒的形狀雖然更加規(guī)則(越趨近于球形)，但是負(fù)極極片的動(dòng)力學(xué)性能也會(huì)下降，導(dǎo)致活性離子傳輸效率降低；當(dāng)r50/dv50低于上述范圍時(shí)，負(fù)極活性顆粒的形狀不規(guī)則，負(fù)極極片所能達(dá)到的壓實(shí)密度會(huì)下降，不利于電池能量密度的提升。

5、一種實(shí)施方式中，所述負(fù)極活性顆粒具有孔隙，所述負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑r50滿足關(guān)系式：r50＝√(4π×(s1-s2)/n)；其中，s1為平面上預(yù)設(shè)區(qū)域的面積，s2為所述預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)中的所述孔隙在所述平面上的正投影的面積，n為所述預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的所述負(fù)極活性顆粒的數(shù)量。本申請(qǐng)通過(guò)上述關(guān)系式統(tǒng)計(jì)的等效球形粒徑，不會(huì)統(tǒng)計(jì)顆粒內(nèi)部中的孔隙，可以規(guī)避顆粒中的內(nèi)部孔隙造成的對(duì)r50造成的影響，從而充分衡量顆粒結(jié)構(gòu)的不規(guī)則度對(duì)于材料壓實(shí)密度和倍率性能以及循環(huán)性能的影響。所以，負(fù)極活性顆粒滿足上述關(guān)系式統(tǒng)計(jì)的等效球形粒徑計(jì)算的球形規(guī)則度，并用此負(fù)極活性顆粒組裝的電池在循環(huán)過(guò)程中的膨脹較小，同時(shí)使得電池的高溫循環(huán)和存儲(chǔ)性能優(yōu)異。

6、一種實(shí)施方式中，所述負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑r50滿足：1.4μm≤r50≤4.75μm。將負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑控制在上述范圍，并滿足上述關(guān)系式，可以控制負(fù)極活性顆粒的dv50粒徑，從而可以確保負(fù)極極片的能夠具有合適的壓實(shí)密度以及電池容量。

7、一種實(shí)施方式中，所述負(fù)極活性顆粒的粒徑dv50滿足：5μm≤dv50≤20μm。將負(fù)極活性顆粒的中值粒徑控制在上述范圍，可以確保負(fù)極極片的能夠具有合適的壓實(shí)密度以及電池容量。

8、一種實(shí)施方式中，所述負(fù)極活性顆粒為石墨，軟碳，硬碳，硅基化合物，鈦酸鋰中的一種或多種。

9、一種實(shí)施方式中，所述負(fù)極活性顆粒在所述負(fù)極活性物質(zhì)層中的質(zhì)量占比為90％～99.5％。

10、第二方面，本申請(qǐng)還提供一種負(fù)極極片的篩選方法，包括：提供負(fù)極極片，所述負(fù)極極片包括集流體以及設(shè)置在所述集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極活性物質(zhì)層中具有負(fù)極活性顆粒，測(cè)量所述負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑r50；測(cè)量所述負(fù)極活性顆粒的dv50粒徑，dv50為通過(guò)激光散射法的粒度分布測(cè)量中累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50％時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑；篩選出所述負(fù)極活性顆粒的球形規(guī)則度滿足關(guān)系式0.7≤r50/dv50≤0.95的負(fù)極極片。

11、通過(guò)上述篩選方法得到的負(fù)極活性顆粒的球形規(guī)則度，通過(guò)將一次顆粒的等效球型化粒徑與中值粒徑的比值控制在上述范圍內(nèi)，可以將負(fù)極活性顆粒的能量密度和動(dòng)力學(xué)性能控制到平衡狀態(tài)，從而獲得具有高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的電池。

12、一種實(shí)施方式中，測(cè)量所述一次顆粒的等效球型化粒徑r50，包括：測(cè)量所述負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑r50，包括：沿垂直所述集流體方向做截面，所得到的負(fù)極極片的截面為預(yù)設(shè)區(qū)域，所述預(yù)設(shè)區(qū)域的面積記為s1；對(duì)所述預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的負(fù)極活性顆粒進(jìn)行投影，所述負(fù)極活性顆粒中的孔隙的投影面積記為s2；計(jì)算所述負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑r50，r50＝√(4π×(s1-s2)/n)，n為所述預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的所述負(fù)極活性顆粒的數(shù)量。

13、通過(guò)上述篩選方法統(tǒng)計(jì)的等效球形粒徑，不會(huì)統(tǒng)計(jì)顆粒內(nèi)部中的孔隙，可以規(guī)避顆粒中的內(nèi)部孔隙造成的對(duì)r50造成的影響，從而充分衡量顆粒結(jié)構(gòu)的不規(guī)則度對(duì)于材料壓實(shí)密度和倍率性能以及循環(huán)性能的影響。

14、第三方面，本發(fā)明還公開(kāi)了一種電池，所述電池包括電解液、正極極片、隔膜和如上述第一方面所述的負(fù)極極片。其中，所述正極極片至少部分浸漬于所述電解液中；隔膜位于所述正極極片的一側(cè)，且至少部分浸漬于所述電解液中，所述負(fù)極極片設(shè)置于所述隔膜背離所述正極極片的一側(cè)且至少部分浸漬于所述電解液中?？梢岳斫獾氖牵哂腥缟鲜龅谝幻娣矫嫠龅呢?fù)極極片的全部技術(shù)效果，此處不再贅述。

15、第四方面，本發(fā)明還公開(kāi)了一種用電設(shè)備，包括如上述第三方面所述的電池。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)極極片，其特征在于，包括集流體以及設(shè)置在所述集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層，所述負(fù)極活性物質(zhì)層中具有負(fù)極活性顆粒，所述負(fù)極活性顆粒的球形規(guī)則度滿足關(guān)系式：0.7≤r50/dv50≤0.95；其中，r50為所述負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑，dv50為通過(guò)激光散射法的粒度分布測(cè)量中累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50％時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述負(fù)極活性顆粒具有孔隙，所述負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑r50滿足關(guān)系式：其中，s1為平面上預(yù)設(shè)區(qū)域的面積，s2為所述預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)中的所述孔隙在所述平面上的正投影的面積，n為所述預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的所述負(fù)極活性顆粒的數(shù)量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑r50滿足：1.4μm≤r50≤4.75μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述負(fù)極活性顆粒的粒徑dv50滿足：5μm≤dv50≤20μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述負(fù)極活性顆粒為石墨，軟碳，硬碳，硅基化合物，鈦酸鋰中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述負(fù)極活性顆粒在所述負(fù)極活性物質(zhì)層中的質(zhì)量占比為90％～99.5％。

7.一種負(fù)極極片的篩選方法，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的篩選方法，其特征在于，測(cè)量所述負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑r50，包括：

9.一種電池，其特征在于，包括：電解液，

10.一種用電設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求9所述的電池。

技術(shù)總結(jié)
一種負(fù)極極片及其篩選方法、電池和用電設(shè)備，負(fù)極極片包括集流體以及設(shè)置在集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層，負(fù)極活性物質(zhì)層中具有負(fù)極活性顆粒，負(fù)極活性顆粒滿足關(guān)系式：0.7≤R50/Dv50≤0.95；其中，R50為負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑，Dv50為通過(guò)激光散射法的粒度分布測(cè)量中累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50％時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。本申請(qǐng)通過(guò)將負(fù)極活性顆粒的等效球型化粒徑與中值粒徑的比值控制在上述范圍內(nèi)，可以將負(fù)極極片的能量密度和動(dòng)力學(xué)性能控制到平衡狀態(tài)，從而獲得具有高能量密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的電池。

技術(shù)研發(fā)人員：雷順,張芹,范嗣欽,劉曉慶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門海辰儲(chǔ)能科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2