负极极片、二次电池和用电装置的制作方法

本技术涉及二次电池，尤其涉及一种负极极片、二次电池和用电装置。

背景技术：

1、近年来，二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。

2、负极极片的性能对二次电池的性能有关键性影响。目前，负极极片存在诸多缺陷，无法满足新一代电化学体系的应用需要。

技术实现思路

1、本技术是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种负极极片，该负极极片中第一区域的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比小于1.4，降低粘结剂在第一区域中的聚集程度，有利于降低其电池的直流阻抗，提升电池的电学性能。

2、本技术的第一方面提供了一种负极极片，所述负极极片包括负极集流体和位于所述负极集流体至少一侧的负极膜层，所述负极膜层包括粘结剂；

3、其中，所述负极膜层包括第一区域和第二区域，所述第一区域中的粘结剂与所述第二区域中的粘结剂的质量比为0.1～1.4，所述第一区域为所述负极膜层远离所述负极集流体一侧表面向所述负极膜层内部延伸距离在h/2以内的区域，所述第二区域为所述负极膜层靠近所述负极集流体一侧表面向所述第一区域延伸距离在h/2以内的区域，h表示为所述负极膜层的厚度，且所述负极极片为激光加热处理后的负极极片。采用激光加热处理负极极片，进而可控制第一区域中的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比为0.1～1.4，以降低粘结剂在第一区域中的聚集程度，进而减少第一区域中粘结剂对负极活性材料的包覆，以使二次电池中的金属离子更好的在负极极片中进行嵌入和脱出，改善电池的动力学性能，降低其电池的直流阻抗，提升电池的循环性能，譬如，在锂二次电池中，第一区域中的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比控制为0.1～1.4，有利于锂离子在负极极片中的嵌入和脱出，改善锂二次电池的动力学性能，降低其直流阻抗，从而改善负极极片表面的析锂窗口。另外，激光加热成本低、简单易操作，不会对生产工艺增加过多的经济成本和人力成本。

4、在任意实施方式中，所述第一区域中的粘结剂与所述第二区域中的粘结剂的质量比为0.6～1。

5、进一步控制第一区域中的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比为0.6～1，大大减少了粘结剂在第一区域中的聚集，能进一步兼顾负极极片的粘结性能和电池的直流阻抗，综合的提升电池的循环性能。

6、在任意实施方式中，所述粘结剂包括水系粘结剂，所述水系粘结剂包括丁苯橡胶、聚酰胺、聚(丙烯腈-丙烯酸酯)、聚丙烯酸酯、聚(苯乙烯-丙烯酸酯)中的一种或多种；可选地，所述水系粘结剂包括丁苯橡胶。

7、在任意实施方式中，基于所述负极膜层的总质量计，所述第一区域中的粘结剂的质量含量为0.18％～2％，可选为0.3％～1％，所述第二区域中的粘结剂的质量含量为0.32％～3％，可选为0.7％～2％。

8、在任意实施方式中，基于所述负极膜层的总质量计，所述第一区域的粘结剂和所述第二区域的粘结剂的质量含量之和为0.5％～5％，可选为1％～3％。

9、控制第一区域中的粘结剂的质量含量在合适的范围内，既可以使电池具有较低的直流阻抗，又可以粘结负极活性材料以保持负极极片的形态；控制第二区域中的粘结剂的质量含量在合适的范围内，既可以使负极极片具有优异的粘结性能，又可以控制粘结剂的引入对其电池的直流阻抗的影响。

10、在任意实施方式中，所述负极膜层还包括负极活性材料，所述负极活性材料包括人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅碳复合物、钛酸锂、硅氧复合物中的一种或多种。

11、本技术的第二方面还提供一种负极极片的制备方法，包括：

12、在负极集流体的至少一侧制备负极膜层，得到负极极片；

13、采用激光加热处理所述负极极片，得到所述激光加热处理后的所述负极极片；

14、其中，所述激光加热处理后的负极膜层包括第一区域和第二区域，所述第一区域中的粘结剂与所述第二区域中的粘结剂的质量比为0.1～1.4，所述第一区域为所述负极膜层远离所述负极集流体一侧表面向所述负极膜层内部延伸距离在h/2以内的区域，所述第二区域为所述负极膜层靠近所述负极集流体一侧表面向所述第一区域延伸距离在h/2以内的区域，h表示为所述负极膜层的厚度。采用激光加热处理负极极片，进而可控制第一区域中的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比为0.1～1.4，以降低粘结剂在第一区域中的聚集程度，进而减少第一区域中粘结剂对负极活性材料的包覆，以使二次电池中的金属离子更好的在负极极片中进行嵌入和脱出，改善电池的动力学性能，降低其电池的直流阻抗，提升电池的循环性能，譬如，在锂二次电池中，第一区域中的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比控制为0.1～1.4有利于锂离子在负极极片中的嵌入和脱出，改善锂二次电池的动力学性能，降低其直流阻抗，从而改善负极极片表面的析锂窗口。另外，激光加热成本低、简单易操作，不会对生产工艺增加过多的经济成本和人力成本。

15、在任意实施方式中，所述负极极片在激光加热处理前，所述第一区域中的粘结剂与所述第二区域中的粘结剂的质量比为1.5～10。

16、负极极片在激光加热处理前，第一区域中的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比为1.5～10，由于粘结剂在第一区域中的聚集，增加了其电池的直流阻抗，影响电池的电学性能；采用激光加热处理负极极片后，可使第一区域中的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比为0.1～1.4，显著降低了粘结剂在第一区域中的聚集，降低了其电池的直流阻抗，改善电池的性能。

17、在任意实施方式中，所述采用所述激光加热处理所述负极极片包括：

18、将所述负极极片置于发射激光的激光器的一侧并移动；

19、采用激光照射所述负极极片中远离所述负极集流体一侧的表面。

20、采用激光照射负极极片中远离负极集流体一侧的表面，以使负极极片中远离负极集流体一侧表面的温度迅速上升，进而去除第一区域中的部分粘结剂。同时，控制负极极片在激光器的一侧匀速移动，可降低负极极片表面温度过高对负极极片中负极活性材料的影响。

21、在任意实施方式中，采用所述激光加热处理所述负极极片时，激光的功率p与所述负极极片的移动速度v之间满足：0.012＜p/v≤0.15，可选为0.02≤p/v≤0.125。

22、控制激光的功率p，与负极极片的移动速度v之间满足上述关系式，以使负极极片中远离负极集流体一侧的表面具有合适温度，从而能有效地去除第一区域中的部分粘结剂，进而使第一区域中的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比为0.1～1.4，降低其电池的直流阻抗，提升电池的循环性能。

23、在任意实施方式中，采用所述激光加热处理所述负极极片时，激光的功率p为1000w～10000w，可选为3000w～8000w。

24、在任意实施方式中，采用所述激光加热处理所述负极极片时，所述负极极片的移动速度v为10m/min～180m/min，可选为20m/min～150m/min。

25、在任意实施方式中，采用所述激光加热处理所述负极极片时，所述负极极片中远离所述负极集流体一侧的表面温度t为300℃～700℃，可选为400℃～700℃。

26、分别控制激光的功率p、负极极片的移动速度v或负极极片中远离负极集流体一侧的表面温度t在合适的范围内，即能去除第一区域中的部分粘结剂，以使第一区域中第一区域中的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比降至0.1～1.4，又能降低激光加热对负极活性材料的影响。

27、在任意实施方式中，具体步骤包括：

28、将包括负极活性材料和粘结剂的原料与去离子水均匀混合以制备负极浆料，将所述负极浆料涂敷在负极集流体上以制备所述负极膜层，得到所述负极极片；可选地，所述原料还包括羧甲基纤维素钠；

29、将所述负极极片置于发射激光的激光器的一侧并移动；

30、采用激光照射所述负极极片中远离所述负极集流体一侧的表面，得到所述激光加热处理后的所述负极极片。

31、上述经激光加热处理后的负极极片中的第一区域中的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比为0.1～1.4，可有效地降低粘结剂在第一区域中的聚集，降低其电池的直流阻抗，改善电池的性能。

32、在任意实施方式中，所述制备方法还包括压实处理步骤，所述压实处理步骤是在采用所述激光加热处理所述负极极片之前进行或之后进行。

33、在任意实施方式中，所述制备方法还包括模切处理步骤，所述模切步骤在所述压实步骤之后进行，且所述模切处理步骤是在采用所述激光加热处理所述负极极片之前进行或之后进行。

34、激光加热处理负极极片的步骤位于压实处理步骤或模切处理步骤之前或之后均可，均可使负极极片在激光加热处理后，其第一区域中的粘结剂与第二区域中的粘结剂的质量比为0.1～1.4。

35、本技术的第三方面提供一种二次电池，包括本技术第一方面所述的负极极片或本技术第二方面所述的制备方法所制备的负极极片。

36、在任意实施方式中，所述二次电池包括锂二次电池、钠二次电池、钾二次电池中的一种或多种。

37、本技术的第四方面提供一种用电装置，包括本技术第三方面所述的二次电池。