本技術(shù)涉及電池，并且更具體地，涉及一種負極極片、電池單體、電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，例如風力、水力、火力發(fā)電和太陽能電站等儲能電源領(lǐng)域，以及電動自行車、電動摩托車、電動汽車、軍事裝備、航天航空等多個領(lǐng)域。在鋰離子電池取得極大發(fā)展的同時，對其各方面性能都提出了更高的要求。

2、因此，如何提高鋰離子電池的循環(huán)性能，是一個亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)是鑒于上述課題而進行的，其目的是提供一種負極極片、電池單體、電池和用電裝置，提高了電池的循環(huán)性能。

2、第一方面，提供了一種負極極片，包括負極集流體和設(shè)于所述負極集流體至少一側(cè)的負極膜層；所述負極膜層包括負極活性材料和粘結(jié)劑，所述負極活性材料包括硅基材料；其中，所述粘結(jié)劑包括以下官能團中的至少一種：羥基、羧基、氨基、氰基、脂基、乙烯基。

3、本技術(shù)實施例中，負極極片包括負極膜層；并且，負極膜層包括負極活性材料和粘結(jié)劑，負極活性材料包括硅基材料。其中，所述粘結(jié)劑包括羥基、羧基、氨基、氰基、脂基、乙烯基中的至少一種官能團。通過在負極膜層中添加硅基材料和粘結(jié)劑，一方面硅基材料的理論比容量較高，有利于提升電池的能量密度；另一方面，硅基材料材質(zhì)較硬，在被冷壓時不易被壓碎，且顆粒形狀較為不規(guī)則，顆粒與顆粒之間具有一定的空隙，因此含有硅基材料的負極極片一般都具有較大的孔隙率，含有羥基、羧基、氨基、氰基、脂基、乙烯基中至少一種官能團的粘結(jié)劑具有較好的粘結(jié)力，在負極膜層中添加粘結(jié)力較好的粘結(jié)劑，使粘結(jié)劑填充于硅基材料的大孔隙中，可以提高負極極片的內(nèi)聚力和負極膜層與負極集流體之間的粘接力，以抑制硅基材料在電池循環(huán)過程中嚴重的體積膨脹和減小負極極片的脫模及掉粉，從而提高電池的循環(huán)性能。

4、在一種可能的實施方式中，所述粘結(jié)劑的體積平均粒徑dv50為0.1μm-0.8μm；可選地，所述粘結(jié)劑的體積粒徑分布dv50為0.3μm-0.7μm；可選地，所述粘結(jié)劑的體積平均粒徑dv50為0.35μm-0.45μm。

5、本技術(shù)實施例中，為了提高負極極片的粘結(jié)力和內(nèi)聚力，改善極片脫模和掉粉現(xiàn)象，在負極膜層中添加含有羥基、羧基、氨基、氰基、脂基、乙烯基中的至少一種官能團的粘結(jié)劑，以填充在硅基材料較大的空隙中。另外，通過使粘結(jié)劑的體積平均粒徑dv50為0.1μm-0.8μm，進一步地，為0.3μm-0.7μm，更進一步地，為0.35μm-0.45μm，粒徑適中的粘結(jié)劑填充在硅基材料較大的間隙中，可以增強負極活性材料之間的內(nèi)聚力以及負極活性材料和負極集流體之間的粘結(jié)力，從而進一步的減少極片的脫模及掉粉，和提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

6、在一種可能的實施方式中，所述粘結(jié)劑的體積平均粒徑dv50為0.5μm-0.7μm。

7、本技術(shù)實施例中，為了提高負極極片的粘結(jié)力，改善極片脫模和掉粉現(xiàn)象，在負極膜層中添加含有羥基、羧基、氨基、氰基、脂基、乙烯基中的至少一種官能團的粘結(jié)劑，以填充在硅基材料較大的空隙中。更進一步地，通過使粘結(jié)劑的體積平均粒徑dv50為0.5μm-0.7μm，也可以增強負極極片中的粘結(jié)力，減少極片的脫模及掉粉，和提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

8、在一種可能的實施方式中，所述粘結(jié)劑的交聯(lián)度為50-100，可選地，所述粘結(jié)劑的交聯(lián)度為80-98。

9、本技術(shù)實施例中，若粘結(jié)劑的交聯(lián)度較高時，其吸收電解液的量就會越少，進而使負極膜層的漿料成膜就越慢，粘結(jié)劑的強度越高。因此，通過使粘結(jié)劑的交聯(lián)度保持為50-100，特別是80-98，可以提升粘結(jié)劑的強度和耐電解液的性能，維持粘結(jié)劑的高強度有利于抑制負極的膨脹和提高負極極片中活性材料與活性材料之間的結(jié)合力，以減少負極極片的掉粉及脫模的概率。

10、在一種可能的實施方式中，所述粘結(jié)劑的溶脹率為5％-80％，可選地，所述粘結(jié)劑的溶脹率為10％-50％。

11、本技術(shù)實施例中，粘結(jié)劑通常會有溶脹現(xiàn)象，若溶脹超出一定程度會影響活性物質(zhì)和集流體之間的導(dǎo)電性和粘結(jié)力，進而會對電池容量和循環(huán)性能等造成影響。因此，通過限定粘結(jié)劑的溶脹率為5％-80％，特別是10％-50％，溶脹率適中的粘結(jié)劑可以起到較好的粘結(jié)效果，從而進一步減少負極極片的掉粉及脫模的概率。

12、在一種可能的實施方式中，所述粘結(jié)劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-20℃-60℃，可選地，所述粘結(jié)劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-10℃-40℃。

13、本技術(shù)實施例中，若玻璃化轉(zhuǎn)變溫度過高會影響負極極片脆性，進而導(dǎo)致負極極片在電池循環(huán)過程中的脫模掉粉現(xiàn)象。因此，通過使粘結(jié)劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度保持在-20℃-60℃，特別是-10℃-40℃，可以進一步降低負極極片的脆性。

14、在一種可能的實施方式中，所述粘結(jié)劑的伸長率為50％-400％，可選地，所述粘結(jié)劑的伸長率為100％-200％。

15、本技術(shù)實施例中，在負極極片反復(fù)膨脹的過程中，具有一定伸長率的粘結(jié)劑可以抑制負極極片的膨脹，進而降低極片的破裂或脫粉等。通過使粘結(jié)劑的伸長率為50％-400％，特別是100％-200％，可以使粘結(jié)劑具有較強的抗形變性能。

16、在一種可能的實施方式中，基于100重量份的所述負極膜層計，所述粘結(jié)劑的重量份為1重量份-10重量份，可選地，所述粘結(jié)劑的重量份為2重量份-8重量份。

17、本技術(shù)實施例中，為了減小負極極片的脫模及掉粉現(xiàn)象，在負極膜層中添加了含有特定官能團的粘結(jié)劑，使粘結(jié)劑填充在負極活性材料中較大的孔隙中。通過使粘結(jié)劑在負極膜層中的質(zhì)量占比為1％-10％，尤其是4％-8％，既可以提高負極活性材料之間的粘接力，以抑制負極極片的體積膨脹，又可以降低因粘結(jié)劑含量過多而導(dǎo)致的電池能量密度降低。

18、在一種可能的實施方式中，所述粘結(jié)劑包括丁苯及其改性物、苯丙及其改性物、聚氨酯及其改性物，聚偏氟乙烯及其改性物，丙烯酸酯及其改性物中的至少一種。

19、本技術(shù)實施例中，通過采用粘結(jié)力較好的丁苯及其改性物、苯丙及其改性物、聚氨酯及其改性物，聚偏氟乙烯及其改性物，丙烯酸酯及其改性物中的至少一種作為粘結(jié)劑，有助于進一步提高負極活性材料與負極集流體之間的粘結(jié)力。

20、在一種可能的實施方式中，所述硅基材料包括硅氧材料和硅碳材料中的至少一種；可選地，所述硅氧材料包括siox，其中，0.4≤x≤1.6；可選地，所述硅碳材料包括硅碳復(fù)合物，基于所述硅碳復(fù)合物的總質(zhì)量計，所述硅碳復(fù)合物中的碳元素的質(zhì)量含量b和硅元素的質(zhì)量含量a的比值為1.3≤b/a≤2。

21、本技術(shù)實施例中，通過在負極活性材料中添加硅基材料，特別是硅氧材料或硅碳材料，有利于提高電池的能量密度。硅基材料中的硅氧材料不僅理論容量高、具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，還具有低成本、無毒、環(huán)境友好的優(yōu)點；硅碳材料具備較高的理論容量和較好的循環(huán)性能。通過采用硅氧材料，尤其是siox，其中，0.4≤x≤1.6，或者采用硅元素占硅碳復(fù)合物的質(zhì)量占比a和碳元素占硅碳復(fù)合物的質(zhì)量占比b的比值為1.3≤b/a≤2的硅碳材料，可以進一步提高電池性能。

22、在一種可能的實施方式中，所述負極活性材料還包括石墨；其中，基于100重量份的所述負極膜層計，所述石墨的重量份為45重量份-70重量份，可選地，所述石墨的重量份為55重量份-65重量份。

23、本技術(shù)實施例中，硅基材料具備較高的理論容量，但是其導(dǎo)電性能較差，因此若只選用硅基材料作為電池的負極活性材料時，電池的導(dǎo)電性能會很差。通過在負極活性材料中添加導(dǎo)電性能較好的石墨，并使石墨在負極膜層中的質(zhì)量占比為45％-70％，特別是55％-65％，可以維持電池較好的循環(huán)性能。

24、在一種可能的實施方式中，所述負極極片的壓實密度為1.0g/cm3-2.5g/cm3，可選地，所述負極極片的壓實密度為1.2g/cm3-1.8g/cm3。

25、本技術(shù)實施例中，通過使負極極片的壓實密度為1.0g/cm3-2.5g/cm3，特別是1.2g/cm3-1.8g/cm3，可以進一步提高電池的能量密度。

26、在一種可能的實施方式中，所述負極極片的厚度為60μm-150μm，可選地，所述負極極片的厚度為90μm-130μm。

27、本技術(shù)實施例中，通過使負極極片的厚度為60μm-150μm，特別是90μm-130μm，可以進一步提高電池的能量密度。

28、本技術(shù)的第二方面提供了一種電池單體，包括本技術(shù)第一方面中任一實施方式中所述的負極極片。

29、在一種可能的實施方式中，所述電池單體還包括正極極片，所述正極極片包括正極集流體和設(shè)于所述正極集流體至少一側(cè)的正極膜層，所述正極膜層包括正極活性材料。

30、在一種可能的實施方式中，所述正極活性材料包括lix(niacobmnc)1-dmdo2-yay，其中m包括zr、al、b、ta、mo、w、nb、sb、la中的至少一種，0.2＜x≤1.2，0.5≤a<1.0，0≤b<0.5，0≤c<1，0≤d<1，0≤y<0.02。

31、本技術(shù)的第三方面提供了一種電池，包括本技術(shù)第二方面所述的電池單體。

32、本技術(shù)的第四方面提供了一種用電裝置，包括根據(jù)本技術(shù)第三方面所述的電池。