负极极片、二次电池、电池模块、电池包及用电装置的制作方法

本申请涉及二次电池，具体涉及一种负极极片、二次电池、电池模块、电池包及用电装置。

背景技术：

1、近些年来，随着新能源汽车、储能、通信等领域的快速发展，推动了大容量二次电池的需求，并且这些领域对二次电池的能量密度提出了更高的要求。

2、目前，二次电池中的电芯主要通过叠片和卷绕工艺制作而成，上述工艺需要电芯的极片具有较好的柔韧性，若极片弯曲时极易开裂，则会导致电芯失效。因此，在提升二次电池能量密度的同时，亟需提升电芯极片的柔韧性。

技术实现思路

1、本申请提供了一种负极极片、二次电池、电池模块、电池包及用电装置，该负极极片在具有较好柔韧性的同时，还能够提升二次电池的能量密度。

2、第一方面，本申请提供了一种负极极片，包括：

3、负极集流体；

4、负极活性物质层，设置在所述负极集流体的至少一个表面，基于所述负极活性物质层的总重量,所述负极活性物质层中包含如下重量比的组分:

5、负极活性物质，90.0％～98.6％；

6、聚合物粘结剂，1.0％～5.0％；

7、增韧纤维，0.2％～4.0％。

8、本申请的技术方案中，一方面，负极活性物质层中所包含适量的聚合物粘结剂具有良好的粘结性，能够有效的锁住负极活性物质来提升负极极片的强度。另一方面，负极活性物质层中所含有适量的聚合物粘结剂和适量的增韧纤维，两者相互协同以减少负极极片的开裂，从而达到提升负极极片的柔韧性的效果。同时，负极极片的负极活性物质层中含有适量的增韧纤维和适量的聚合物粘结剂，可使二次电池具有较低的电池阻抗，达到提升二次电池能量密度的效果。

9、在本申请的一些实施例中，所述聚合物粘结剂具有三维交联网状结构。具有三维交联网状结构的聚合物粘结剂具有更好的粘结性，使其更有效的锁住负极活性物质，以提升负极极片的强度。此外，聚合物粘结剂的三维交联网状结构能够更好地与增韧纤维发挥协同作用，进一步减少负极极片的开裂，从而使负极极片具有良好的柔韧性。

10、在本申请的一些实施例中，所述聚合物粘结剂为含有多个极性官能团的共聚物。极性官能团间可相互作用形成氢键，使聚合物粘结剂内形成三维交联网状结构。并且氢键的形成可有助于聚合物粘结剂减少负极极片的开裂，从而提升负极极片的柔韧性。

11、在本申请的一些实施例中，所述极性官能团包含羧基、氰基、酰胺、氨基和羟基中的至少一种。上述极性官能团间容易形成氢键，进而使聚合物粘结剂内更容易形成三维交联网状结构，以减少负极极片的开裂来提升负极极片的柔韧性。

12、在本申请的一些实施例中，所述共聚物的重均分子量大于或等于300000。共聚物的重均分子量在上述范围内，可以有助于提升聚合物粘结剂的性能，例如三维交联网状结构的强度、拉伸强度和粘结力等。

13、在本申请的一些实施例中，所述共聚物选自聚丙烯酸-丙烯腈共聚物及其衍生物、丙烯酸-丙烯酰胺及其衍生物和丙烯酸-丙烯酸酯共聚物中的至少一种。聚丙烯酸-丙烯腈共聚物中的羧基与氰基以及丙烯酸-丙烯酸酯共聚物中的羧基间可形成氢键，它们所形成的强分子间力可有效的改善负极极片的开裂，达到提升负极极片柔韧性的效果。

14、在本申请的一些实施例中，所述增韧纤维的直径在0.1μm至50μm范围内，所述增韧纤维的长径比大于或等于20。增韧纤维的直径在上述范围内，有利于提升负极极片的柔韧性。同时，增韧纤维的长径比大于或等于20，也可进一步提升负极极片的柔韧性。

15、在本申请的一些实施例中，所述增韧纤维选自芳纶纤维、塑料纤维和碳纤维中的至少一种。上述这些纤维能够与聚合物粘结剂更好地发挥协同作用，以减少负极极片的开裂来使负极极片具有良好的柔韧性。

16、在本申请的一些实施例中，所述塑料纤维选自聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或多种组合；所述碳纤维选自聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维一种或多种组合。上述这些纤维能够与聚合物粘结剂更好地发挥协同作用，以减少负极极片的开裂来使负极极片具有良好的柔韧性。

17、第二方面，本申请提供了一种二次电池，包括：

18、正极极片；

19、负极极片，所述负极极片为上述任一项实施例中所述的负极极片；

20、隔离膜，设置在所述正极极片和所述负极极片之间；

21、电解质。

22、本申请的技术方案中，二次电池包括上述实施例中的负极极片，该负极极片通过合理选择负极活性物质层中的组分及其含量，使其不仅能够提升负极极片的柔韧性，而且还能够提升二次电池的能量密度。因此，该二次电池具有较好的强度以及较高的能量密度。

23、第三方面，本申请还提供了一种电池模块，所述电池模块包括上述实施例中所述的二次电池。

24、本申请的技术方案中，由于电池模块包括上述实施例中的二次电池，因此，该电池模块具有较高的能量密度。

25、第四方面，本申请还提供了一种电池包，所述电池包包括上述实施例中所述的电池模块。

26、本申请的技术方案中，由于电池包包括上述实施例中的电池模块，因此，该电池包具有较高的能量密度。

27、第五方面，本申请还提供了一种用电装置，所述用电装置包括上述任一项实施例所述的二次电池、上述实施例中所述的电池模块或上述实施例中所述的电池包。

28、本申请的技术方案中，用电装置包括上述实施例的二次电池、上述实施例中的电池模块或上述实施例中的电池包，因此，该用电装置具有较长的续航能力。

29、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种负极极片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述聚合物粘结剂具有三维交联网状结构。

3.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述聚合物粘结剂为含有多个极性官能团的共聚物。

4.根据权利要求3所述的负极极片，其特征在于，所述极性官能团包含羧基、氰基、酰胺、氨基和羟基中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的负极极片，其特征在于，所述共聚物的重均分子量大于或等于300000。

6.根据权利要求3所述的负极极片，其特征在于，所述共聚物选自聚丙烯酸-丙烯腈共聚物及其衍生物、丙烯酸-丙烯酰胺及其衍生物和丙烯酸-丙烯酸酯共聚物及其衍生物中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述增韧纤维的直径在0.1μm至50μm范围内，所述增韧纤维的长径比大于或等于20。

8.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述增韧纤维选自芳纶纤维、塑料纤维和碳纤维中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的负极极片，其特征在于，所述塑料纤维选自聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚对苯撑苯并双噁唑纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或多种组合；

10.一种二次电池，其特征在于，包括：

11.一种电池模块，其特征在于，所述电池模块包括权利要求10中所述的二次电池。

12.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括权利要求11中所述的电池模块。

13.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求10中所述的二次电池、权利要求11中所述的电池模块或权利要求12中所述的电池包。

技术总结
本申请提供了一种负极极片、二次电池、电池模块、电池包及用电装置，该负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，其中，负极活性物质层设置在负极集流体的至少一个表面，基于负极活性物质层的总重量，负极活性物质层中包含如下重量比的组分:负极活性物质，90.0％～98.6％；聚合物粘结剂，1.0％～5.0％；增韧纤维，0.2％～4.0％。该负极极片在具有较好柔韧性的同时，还能够提升二次电池的能量密度。

技术研发人员：邓凯明,陆雷,王亚龙,贾海,戴顺浩
受保护的技术使用者：宁德时代新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14