本申請涉及儲能領(lǐng)域。具體地，本申請涉及一種負(fù)極極片、二次電池和裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著鋰離子電池向電動汽車、可再生能源儲能系統(tǒng)等大型應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，對鋰離子電池的能量密度、功率密度以及長壽命等性能指標(biāo)提出了更高的要求。動力電池作為一種新型能源類型，其快速的迭代發(fā)展可以減少人類對化石燃料的依賴，能夠為綠色環(huán)保出行提供可靠的清潔能源。鋰離子電池的性能很大程度上取決于其內(nèi)部電池組件的質(zhì)量和穩(wěn)定性，其中，粘結(jié)劑作為電池組件的關(guān)鍵材料之一，起著固定和連接電池組件、提高電池性能的重要作用。因此，提高粘接性能有利于提升整個電池的綜合性能。目前，電池負(fù)極極片中運用非常廣泛的粘結(jié)劑主要有丁苯橡膠(sbr)、羧甲基纖維素(cmc)和聚丙烯酸(paa)，然而，負(fù)極粘結(jié)劑在應(yīng)用方面仍然可以進(jìn)一步優(yōu)化，以提升電池的性能。

2、因此，目前的負(fù)極極片、二次電池和裝置仍有待改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、目前，動力電池對于快充和長壽命的要求越來越高，所以對材料的動力學(xué)和穩(wěn)定性有更高的要求，尤其對于負(fù)極含硅體系的電池，硅在脫嵌鋰的過程中引起的體積膨脹會造成更多的不可逆的結(jié)構(gòu)變化，從而引起電池穩(wěn)定性的下降，另外，由于石墨和硅基材料的顆粒大小以及比表面積不同，負(fù)極顆粒間以及負(fù)極顆粒與粘結(jié)劑間的接觸效果也會影響電池的穩(wěn)定性，因此開發(fā)高動力學(xué)且高粘結(jié)力的負(fù)極粘結(jié)劑是改善顆粒間接觸電阻、顆粒間及顆粒與集流體間粘結(jié)強度的有效方法。鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N負(fù)極極片、二次電池和裝置，利用丙烯酸-丙烯腈共聚物作為負(fù)極粘結(jié)劑，通過控制丙烯酸-丙烯腈共聚物粘結(jié)劑中堿金屬元素的含量、丙烯腈單元的含量，以及石墨的比表面積，一方面，有效提高鋰離子遷移速率，增加動力學(xué)性能，降低dcr，提升首效；另一方面，通過上述控制，提升了該粘結(jié)劑的穩(wěn)定性以及極片硬度，粘結(jié)劑與集流體的附著力、粘結(jié)劑與負(fù)極石墨顆粒的附著力同步得到提高，該粘結(jié)劑韌性得到增強進(jìn)而緩解了負(fù)極硅基材料膨脹所引起的應(yīng)力，因此整體上延長了利用該負(fù)極極片的二次電池的日歷壽命。

2、本申請一方面提供了一種負(fù)極極片，該負(fù)極極片包括負(fù)極活性材料層，所述負(fù)極活性材料層包括石墨和丙烯酸-丙烯腈共聚物粘結(jié)劑，所述丙烯酸-丙烯腈共聚物粘結(jié)劑包括：第一丙烯酸單元、第二丙烯酸單元和丙烯腈單元，所述第一丙烯酸單元和所述第二丙烯酸單元中的至少之一者含有堿金屬元素，所述堿金屬元素包括li、na和k中的至少一種；所述負(fù)極極片滿足：0.2≤(1-z)×b+w≤3；其中，基于所述丙烯酸-丙烯腈共聚物粘結(jié)劑的質(zhì)量，所述堿金屬元素的質(zhì)量百分比含量為w，所述丙烯腈單元的質(zhì)量百分含量為z；所述石墨的比表面積為b，單位為m2/g。

3、本申請的另一方面提供了一種二次電池，該裝置包括前面所述的負(fù)極極片。

4、本申請的又一方面提供了一種裝置，該裝置包括前面所述的二次電池。

5、本申請的有益效果為：

6、本申請?zhí)峁┑呢?fù)極極片，利用丙烯酸-丙烯腈共聚物作為負(fù)極粘結(jié)劑，通過控制丙烯酸-丙烯腈共聚物粘結(jié)劑中堿金屬元素的含量、丙烯腈單元的含量，以及石墨的比表面積，一方面，有效提高鋰離子遷移速率，增加動力學(xué)性能，降低dcr，提升首效；另一方面，通過上述控制，提升了該粘結(jié)劑的穩(wěn)定性以及極片硬度，粘結(jié)劑與集流體的附著力、粘結(jié)劑與負(fù)極石墨顆粒的粘結(jié)力同步得到提高，該粘結(jié)劑韌性得到增強進(jìn)而緩解了負(fù)極硅基材料膨脹所引起的應(yīng)力，增強了負(fù)極極片在電池壽命周期中的穩(wěn)定性，因此整體上延長了利用該負(fù)極極片的二次電池的日歷壽命。由此，基于以上改善，本申請的負(fù)極極片及二次電池具有以下優(yōu)點的至少之一：優(yōu)異的首次庫倫效率和日歷壽命。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)極極片，其特征在于，包括負(fù)極活性材料層，所述負(fù)極活性材料層包括石墨和丙烯酸-丙烯腈共聚物粘結(jié)劑，所述丙烯酸-丙烯腈共聚物粘結(jié)劑包括：第一丙烯酸單元、第二丙烯酸單元和丙烯腈單元，所述第一丙烯酸單元和所述第二丙烯酸單元中的至少之一者含有堿金屬元素，所述堿金屬元素包括li、na和k中的至少一種；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述丙烯酸-丙烯腈共聚物粘結(jié)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式i所示：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)極極片，其特征在于，b為大于0的整數(shù)；和/或

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述丙烯酸-丙烯腈共聚物粘結(jié)劑包括由第一丙烯酸單體、第二丙烯酸單體和丙烯腈單體共聚反應(yīng)并經(jīng)過堿金屬部分取代形成的共聚物；其中，所述第一丙烯酸單體、所述第二丙烯酸單體和所述丙烯腈單體的摩爾比為1：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)；所述第一丙烯酸單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式ii所示，所述第二丙烯酸單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式ii所示，所述丙烯腈單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如式iv所示：

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項所述的負(fù)極極片，其特征在于，0.5≤(1-z)×b+w≤1.5；和/或

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的負(fù)極極片，其特征在于，2％≤w≤5％；和/或

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，基于所述負(fù)極活性材料層的質(zhì)量，所述丙烯酸-丙烯腈共聚物粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為1％～15％；和/或

8.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)極極片還包括集流體，所述負(fù)極活性材料層設(shè)置在所述集流體的表面，所述負(fù)極極片的電阻率為0.1ω·cm～0.15ω·cm。

9.一種二次電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1～8任一項所述的負(fù)極極片。

10.一種裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的二次電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及本申請涉及一種負(fù)極極片、二次電池和裝置。該負(fù)極極片包括負(fù)極活性材料層，負(fù)極活性材料層包括石墨和丙烯酸?丙烯腈共聚物粘結(jié)劑，丙烯酸?丙烯腈共聚物粘結(jié)劑包括：第一丙烯酸單元、第二丙烯酸單元和丙烯腈單元，第一丙烯酸單元和第二丙烯酸單元中的至少之一者含有堿金屬元素，堿金屬元素包括Li、Na和K中的至少一種；負(fù)極極片滿足：0.2≤(1?Z)×B+W≤3；其中，基于丙烯酸?丙烯腈共聚物粘結(jié)劑的質(zhì)量，堿金屬元素的質(zhì)量百分比含量為W，丙烯腈單元的質(zhì)量百分含量為Z；石墨的比表面積為B，單位為m<supgt;2</supgt;/g。由此，本申請的負(fù)極極片及二次電池具有以下優(yōu)點的至少之一：優(yōu)異的首次庫倫效率和日歷壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：劉娜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蔚來汽車科技（安徽）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6