本發(fā)明涉及電池，具體而言，涉及一種負(fù)極極片和電池。

背景技術(shù)：

1、化石能源向新能源的轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為一種趨勢，在此種趨勢下，以鋰電或者氫能源等清潔能源為動力源的新能源汽車應(yīng)運(yùn)而生。由于鋰電與氫能源相比更易于商業(yè)化，目前新能源汽車還是以鋰電為主。然而，雖然新能源汽車的裝機(jī)量占比在逐年上升，但相對油車的占比還是低份額的。這是由于新能源汽車本身性能存在一定的痛點(diǎn)，如用戶對新能源汽車?yán)m(xù)航里程，充電速度，安全性和低溫性能的擔(dān)憂等。

2、為了解決這些問題，需要對動力源即電池本身的性能進(jìn)行提高。在續(xù)航里程方面，就需要提高電池的能量密度，即在相同的體積占比下發(fā)揮更高的能量。這需要從電池整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行提高，就電池負(fù)極材料而言，需要提高負(fù)極的克容量，例如在石墨負(fù)極極片中添加一些硅。雖然硅的理論克容量很高，是石墨的十倍左右，但是硅自身存在體積膨脹、導(dǎo)電性不足等問題。相關(guān)技術(shù)中，在石墨硅負(fù)極電極的使用過程中發(fā)現(xiàn)，通過聯(lián)合使用石墨負(fù)極材料和硅基材料，在能量密度提升的同時(shí)，循環(huán)穩(wěn)定性有了一定的下降，并不能完全滿足電池設(shè)計(jì)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供一種負(fù)極極片和電池，可以在基本不損失能量密度和克容量的情況下，使電池保持良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本申請是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、根據(jù)本申請的一個(gè)方面，本申請實(shí)施例提供了一種負(fù)極極片，所述負(fù)極極片包括：集流體，以及設(shè)置在所述集流體沿厚度方向至少一側(cè)表面上的涂層；

4、所述涂層包括活性物質(zhì)；

5、所述活性物質(zhì)包括石墨和硅基材料，其中所述硅基材料的體積膨脹系數(shù)為a，所述石墨的硬度系數(shù)為b，b的單位為g/cm3；

6、所述a和b滿足：

7、16≤a*b/0.15≤21。

8、另外，根據(jù)本申請的負(fù)極極片，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

9、在其中的一些實(shí)施方式中，所述a為采用硅基材料作為活性物質(zhì)時(shí)負(fù)極極片的滿充膨脹比例，所述a的范圍為1.5~2.0。

10、在其中的一些實(shí)施方式中，所述b為石墨在不同壓力下的壓實(shí)密度的平均值，所述b的范圍為1.55~1.70，單位為g/cm3；

11、所述壓力的范圍為1~5t。

12、在其中的一些實(shí)施方式中，所述硅基材料包括研磨硅、氣相硅碳、氧化亞硅、預(yù)鋰氧化亞硅或預(yù)鎂氧化亞硅中的至少一種。

13、在其中的一些實(shí)施方式中，所述石墨包括人造石墨、天然石墨、改性石墨、快充石墨或等靜壓石墨中的至少一種。

14、在其中的一些實(shí)施方式中，所述硅基材料和石墨的質(zhì)量比為（25~40）：（60~75）。

15、在其中的一些實(shí)施方式中，所述涂層還包括導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。

16、在其中的一些實(shí)施方式中，所述粘結(jié)劑包括聚丙烯酸、聚丙烯腈、羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鋰、丁苯橡膠或改性丁苯聚合物中的至少兩種。

17、在其中的一些實(shí)施方式中，所述導(dǎo)電劑包括單壁碳納米管、寡壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯、石墨炔、乙炔黑或科琴黑中的至少兩種。

18、在其中的一些實(shí)施方式中，所述活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為（93~97）：（2~5）：（0.5~2）。

19、在其中的一些實(shí)施方式中，所述集流體包括銅箔、紫銅箔、多孔銅箔、泡沫鎳箔、泡沫銅箔或涂碳銅箔中至少的一種。

20、根據(jù)本申請的另一個(gè)方面，本申請實(shí)施例提供了一種電池，其包括所述的負(fù)極極片。

21、實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，至少具有以下有益效果：

22、在本申請實(shí)施例中，所提供的負(fù)極極片，能用于電池比如鋰離子電池中的負(fù)極。本申請通過限定負(fù)極極片中硅基材料和石墨的特定參數(shù)，來改善含有較多硅基材料（＞25%）的鋰離子電池循環(huán)穩(wěn)定性較差的問題。

23、從極片層級考慮，當(dāng)負(fù)極極片中存在較多硅基材料時(shí)，會在嵌鋰過程中產(chǎn)生較大的膨脹力，這種膨脹力會擠壓周圍的石墨顆粒，在不斷充放電的過程中，這種膨脹壓力會反復(fù)地?cái)D壓石墨，從而使石墨顆粒發(fā)生剝層，不再能可逆地脫嵌鋰，從而帶來循環(huán)穩(wěn)定性的劣化。

24、本申請根據(jù)不同的硅基材料具有不同的膨脹力，而石墨的硬度也有大有小的特性，通過測量硅基材料的膨脹比例和石墨的硬度，并通過體積膨脹系數(shù)和硬度系數(shù)進(jìn)行量化，使其滿足一定的函數(shù)關(guān)系式，也即，使硅基材料的體積膨脹系數(shù)a和石墨的硬度系數(shù)b滿足：16≤a*b/0.15≤21。由此，可以讓具有更大膨脹力的硅基材料搭配更硬的石墨，讓具有相對更小膨脹力的硅基材料搭配相對更柔軟的石墨，可以在不損失能量密度和克容量發(fā)揮的前提下用較為簡單的方法改善石墨和硅基材料共同使用時(shí)出現(xiàn)的循環(huán)劣化問題。

25、本申請的附加方面和優(yōu)點(diǎn)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(fā)明的實(shí)踐了解到。

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)置在所述集流體沿厚度方向至少一側(cè)表面上的涂層；

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a為采用硅基材料作為活性物質(zhì)時(shí)負(fù)極極片的滿充膨脹比例，所述a的范圍為1.5~2.0。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)極極片，其特征在于，所述b為石墨在不同壓力下的壓實(shí)密度的平均值，所述b的范圍為1.55~1.70，單位為g/cm3；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述硅基材料包括研磨硅、氣相硅碳、氧化亞硅、預(yù)鋰氧化亞硅或預(yù)鎂氧化亞硅中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述石墨包括人造石墨、天然石墨、改性石墨、快充石墨或等靜壓石墨中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述硅基材料和石墨的質(zhì)量比為（25~40）：（60~75）。

7.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述涂層還包括導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種負(fù)極極片，其特征在于，所述活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為（93~97）：（2~5）：（0.5~2）。

9.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述集流體包括銅箔、紫銅箔、多孔銅箔、泡沫鎳箔、泡沫銅箔或涂碳銅箔中的至少一種。

10.一種電池，包括負(fù)極極片，其特征在于，所述負(fù)極極片包括權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)極極片和電池。一種負(fù)極極片，包括集流體，以及設(shè)置在所述集流體沿厚度方向至少一側(cè)表面上的涂層；所述涂層包括活性物質(zhì)；所述活性物質(zhì)包括石墨和硅基材料，其中所述硅基材料的體積膨脹系數(shù)為A，所述石墨的硬度系數(shù)為B，所述B的單位為g/cm3；所述A和B滿足：16≤A*B/0.15≤21。一種電池，包括所述的負(fù)極極片。本申請可以讓具有更大膨脹力的硅基材料搭配更硬的石墨，讓具有相對更小膨脹力的硅基材料搭配相對更柔軟的石墨，可以在不損失能量密度和克容量發(fā)揮的前提下用較為簡單的方法改善石墨和硅基材料共同使用時(shí)出現(xiàn)的循環(huán)劣化問題。

技術(shù)研發(fā)人員：韓定宏,江柯成,張浩,徐曉晴,章文,於洪將
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇正力新能電池技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30