本申請(qǐng)涉及一種負(fù)極極片、電化學(xué)裝置、電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
1、鋰離子電池由于其能量密度高、工作電壓高、負(fù)載特性好、充電速度快等優(yōu)點(diǎn)，迅速在移動(dòng)電話、微型相機(jī)、掌上電腦、筆記本電腦等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
2、然而，隨著下游應(yīng)用對(duì)電池能量和功率性能的需求不斷提升，對(duì)鋰離子電池循環(huán)性能也提出了更高的要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、傳統(tǒng)鋰電池的石墨負(fù)極能量密度已經(jīng)接近理論極限，而si作為最有希望替換石墨的材料，具有低成本、原料易得、高能量密度等優(yōu)點(diǎn)。
2、同時(shí)si負(fù)極應(yīng)用最大的挑戰(zhàn)是si顆粒脫嵌鋰過程300％以上的體積膨脹和收縮，會(huì)導(dǎo)致電池的巨大膨脹，造成循環(huán)后ed損失，限制了si負(fù)極在鋰電池中的應(yīng)用。
3、基于以上考慮，本申請(qǐng)的目的在于提供一種電化學(xué)裝置、電子設(shè)備；在不降低電化學(xué)裝置能量密度的前提下，降低循環(huán)過程中電池的體積膨脹。
4、本申請(qǐng)的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：
5、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種負(fù)極極片，負(fù)極極片包括：負(fù)極集流體、第一膜層和第二膜層。第一膜層包括第一負(fù)極活性材料，第一負(fù)極活性材料為石墨。第二膜層包括第二負(fù)極活性材料，第二負(fù)極活性材料包括硅碳材料。相對(duì)于第二膜層，第一膜層形成在靠近所述負(fù)極集流體表面的一層。第二膜層的納米壓痕測(cè)試滿足：可恢復(fù)位移為60％～100％。
6、將si應(yīng)用于鋰離子電池時(shí)，可以通過在負(fù)極集流體表面涂覆si和石墨的混合涂層。然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將si和石墨完全混合后直接應(yīng)用于鋰離子電池，si膨脹會(huì)造成極片膨脹增大立即反饋到電池厚度增長(zhǎng)。
7、經(jīng)過研究，將石墨層和含si層分層涂布在負(fù)極集流體表面，有利于改善si膨脹帶來的電池厚度增長(zhǎng)。進(jìn)一步研究，通過控制第二膜層的納米壓痕測(cè)試的可恢復(fù)位移在一定的范圍內(nèi)，可以在降低電池循環(huán)過程膨脹的同時(shí)兼顧不降低電池的能量密度。
8、上述技術(shù)方案，通過控制第二膜層可恢復(fù)位移為60％～100％；可以在降低電池循環(huán)過程膨脹的同時(shí)兼顧不降低電池的能量密度。
9、在一些可選的實(shí)施方案中，上述的負(fù)極極片，可恢復(fù)位移為80％～100％。
10、上述技術(shù)方案中，通過進(jìn)一步限縮第二膜層的納米壓痕測(cè)試滿足：可恢復(fù)位移為80％～100％；可以進(jìn)一步地降低電池循環(huán)過程膨脹的同時(shí)兼顧不降低電池的能量密度。
11、在一些可選的實(shí)施方案中，上述的負(fù)極極片，第二膜層中si元素的質(zhì)量百分比含量10％≤w1≤25％；第二膜層包括：粘結(jié)劑；粘結(jié)劑包括：聚氨酯、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺中的至少一種；以第二膜層質(zhì)量百分比計(jì)，第二膜層包括：2％～12％粘結(jié)劑。
12、上述技術(shù)方案中，聚氨酯、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺類粘結(jié)劑為高韌性的粘結(jié)劑；此類粘結(jié)劑特征元素是n，在負(fù)極極片中與si表面的si-oh形成氫鍵、共價(jià)鍵，提高了負(fù)極極片的粘結(jié)強(qiáng)度和韌性；有利于提高負(fù)極極片的壓縮后的回彈性能。
13、在一些可選的實(shí)施方案中，以第二膜層的質(zhì)量百分比計(jì)，第二膜層中si元素的質(zhì)量百分比含量為w1；15％≤w1≤25％；第二膜層包括：6％～10％粘結(jié)劑。在一些可選的實(shí)施方案中，上述的負(fù)極極片，第二膜層的涂布重量與第一膜層的涂布重量之比為0.10～0.50。
14、上述技術(shù)方案中，通過控制第二膜層的涂布重量與第一膜層的涂布重量之比在上述的范圍內(nèi)，進(jìn)一步有利于在降低電池循環(huán)過程膨脹的同時(shí)兼顧不降低電池的能量密度。
15、在一些可選的實(shí)施方案中，第二膜層的涂布重量與第一膜層的涂布重量之比為0.10～0.20。
16、在一些可選的實(shí)施方案中，上述的負(fù)極極片，硅碳材料的dn10為3.7μm～5.0μm。
17、硅碳材料的dn10其可以反映材料顆粒中小顆粒(或細(xì)粉)部分的含量。通常，dn10越小，負(fù)極極片的電子電導(dǎo)越好，負(fù)極膜片中小顆粒(或細(xì)粉)部分含量也越高，負(fù)極多孔電極孔道被堵塞的概率也越高，不利于負(fù)極極片的離子傳導(dǎo)；副反應(yīng)概率也會(huì)增加。經(jīng)過研究，當(dāng)控制dn10為3.7μm～5.0μm時(shí)，負(fù)極極片整體的電子電導(dǎo)和離子電導(dǎo)均可保持較優(yōu)，負(fù)極極片具有較小的電荷交換電阻以及較高的電化學(xué)反應(yīng)速度，負(fù)極極片可具有優(yōu)異的動(dòng)力學(xué)性能，有利于在降低電池循環(huán)過程膨脹的同時(shí)兼顧不降低電池的能量密度。
18、在一些可選的實(shí)施方案中，硅碳材料的dn10為3.7μm～4.0μm。
19、在一些可選的實(shí)施方案中，上述的負(fù)極極片，硅碳材料的dv10為5.1μm～6.1μm。
20、dv10表示材料累計(jì)體積分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到10％時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。太小粒徑的硅碳材料會(huì)增加硅碳與電解液的副反應(yīng)，副產(chǎn)物的增加惡化循環(huán)膨脹；太大的粒徑會(huì)惡化材料動(dòng)力學(xué)，循環(huán)析鋰導(dǎo)致循環(huán)膨脹惡化。因此不僅需要管控dn10，還需要管控dv10。
21、上述技術(shù)方案中，通過進(jìn)一步控制硅碳材料的dv10在上述的范圍內(nèi)，可以與硅碳材料的dn10為3.4μm～5.0μm協(xié)同配合；dv10可以控制小顆粒占整體的活性物質(zhì)的比例，dn10在dv10要求的基礎(chǔ)上進(jìn)一步控制更小粒徑的數(shù)量，起到降低材料與電解液的副反應(yīng)，有利于在降低電池循環(huán)過程膨脹的同時(shí)兼顧不降低電池的能量密度。
22、在一些可選的實(shí)施方案中，上述的負(fù)極極片，硅碳材料的dv50為8.3μm～10.3μm。
23、上述技術(shù)方案中，通過控制硅碳材料的dv50在上述的范圍內(nèi)，進(jìn)一步有利于在降低電池循環(huán)過程膨脹的同時(shí)兼顧不降低電池的能量密度。
24、在一些可選的實(shí)施方案中，上述的負(fù)極極片，硅碳材料滿足以下特征中的至少一者：
25、(1)硅碳材料的dv90為13.5μm～16.5μm；
26、(2)硅碳材料的dv99小于等于25.0μm；
27、(3)硅碳材料的比表面積為1.00m2/g～3.50m2/g；
28、(4)硅碳材料的振實(shí)密度為0.85g/cm3～1.05g/cm3。
29、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種電化學(xué)裝置，該電化學(xué)裝置包括：前述第一方面提供的負(fù)極極片。
30、第三方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包含前述第二方面提供的電化學(xué)裝置。
1.一種負(fù)極極片，其特征在于，所述負(fù)極極片包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述可恢復(fù)位移為80％～100％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極極片，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的負(fù)極極片，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片，其特征在于，
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片，其特征在于，
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片，其特征在于，
11.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片，其特征在于，所述硅碳材料滿足以下特征中的至少一者：
12.一種電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電化學(xué)裝置包括：權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的負(fù)極極片。
13.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包含權(quán)利要求12所述的電化學(xué)裝置。