负极极片及其制备方法、二次电池和用电装置与流程

本申请涉及二次电池，特别是涉及一种负极极片及其制备方法、二次电池和用电装置。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本申请有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

2、近年来，随着二次电池的应用范围越来越广泛，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、电动汽车等多个领域。

3、由于二次电池取得了极大的发展，因此对其快充性能也提出了更高的要求。快充性能优异的电池对负极极片具有很高的要求。因此，寻求能够提高二次电池的快充性能的负极极片是本领域技术人员重点关注的方向之一。

技术实现思路

1、本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的之一在于，提供一种负极极片，其能够提高二次电池的快充性能。

2、为了达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种负极极片，包括负极集流体以及设于所述负极集流体的至少一侧表面上的负极膜层，所述负极膜层中包括具有负热膨胀性能的多金属氧化物；基于所述负极膜层的总质量，所述多金属氧化物的质量分数≤2.0%。

3、本申请上述的负极极片通过在负极膜层中采用质量分数≤2.0%的具有负热膨胀性能的多金属氧化物，该多金属氧化物具有“冷胀热缩”的负热膨胀效应，使得负极膜层容易反复膨胀和收缩，从而可以增加负极膜层内的孔隙，有利于锂离子在负极膜层中的传输，增强电池的动力学性能，提高电池的快充性能；且该多金属氧化物对锂离子具有较大的磁场吸附力，可以依附在负极活性材料表面，加快锂离子的去溶剂化过程，降低锂离子的脱溶剂化能垒，增强电池的动力学性能，提高电池的快充性能。

4、在其中一些实施方式中，所述多金属氧化物的质量分数为0.2%~2.0%。如此，不仅能够更加有效地提升电池动力学、提高电池的快充性能，而且过多地降低负极活性材料的占比，不会对电池的能量密度造成不利影响，有利于兼顾动力学和能量密度。

5、在其中一些实施方式中，所述多金属氧化物的质量分数为1.0%~2.0%。如此，能够进一步提升电池的动力学、提高电池的快充性能。

6、在其中一些实施方式中，所述多金属氧化物包括钨酸锆、钼酸锆和铌钨氧化物中的一种或多种。如此，这些多金属氧化物在合适的温度范围内具有明显的负热膨胀效应，能够有效地提高电池的动力学性能，有效提高电池的快充性能。

7、在其中一些实施方式中，所述钨酸锆为掺杂改性钨酸锆，所述钨酸锆中的掺杂元素包括磷元素、氮元素、硅元素、硼元素和稀土元素中的一种或多种。如此，掺杂元素可增强钨酸锆的磁场吸附力，进一步降低锂离子的脱溶剂化能垒，提高电池的快充性能。

8、在其中一些实施方式中，所述钼酸锆为掺杂改性钼酸锆，所述钼酸锆中的掺杂元素包括磷元素、氮元素、硅元素、硼元素、铌元素和稀土元素中的一种或多种。如此，掺杂元素可增强钼酸锆的磁场吸附力，进一步降低锂离子的脱溶剂化能垒，提高电池的快充性能。

9、在其中一些实施方式中，所述铌钨氧化物为掺杂改性铌钨氧化物，所述铌钨氧化物中的掺杂元素包括磷元素、氮元素、硅元素、硼元素和稀土元素中的一种或多种。如此，掺杂元素可增强铌钨氧化物的磁场吸附力，进一步降低锂离子的脱溶剂化能垒，提高电池的快充性能。

10、在其中一些实施方式中，所述多金属氧化物的体积平均粒径dv50为0.5 μm~15 μm。如此，可避免多金属氧化物在负极浆料中的团聚和沉降，提高多金属氧化物在负极膜层中的分散均匀性，提升电池动力学。

11、在其中一些实施方式中，所述多金属氧化物的体积平均粒径dv50为5 μm~10 μm。如此，可以进一步避免多金属氧化物在负极浆料中的团聚或沉降，进一步提升电池动力学。

12、本申请的第二方面提供了一种本申请第一方面的负极极片的制备方法，包括如下步骤：

13、制备负极浆料，所述负极浆料包括具有负热膨胀性能的多金属氧化物；及

14、将所述负极浆料涂覆在负极集流体上形成负极膜层；

15、其中，基于所述负极膜层的总质量，所述多金属氧化物的质量分数≤2.0%。

16、本申请的负极极片制备方法通过在负极浆料中添加具有负热膨胀性能的多金属氧化物，将该负极浆料涂覆在负极集流体上形成负极膜层中含有质量分数≤2.0%的该多金属氧化物的负极极片，可以有效地改善采用该负极极片的电池的动力学性能，提高电池的快充性能。

17、在其中一些实施方式中，所述多金属氧化物的制备方法包括如下步骤：

18、将组成所述多金属氧化物的各种单一金属氧化物混合球磨，得到混合粉末；及

19、将所述混合粉末进行烧结、粉碎，得到所述多金属氧化物。

20、该多金属氧化物的制备方法工艺简单、成本低。

21、在其中一些实施方式中，在制备负极浆料之前，所述制备方法还包括如下步骤：

22、将所述多金属氧化物与含有掺杂元素的盐或含有掺杂元素的氧化物混合球磨，得到混合粉末；及

23、将所述混合粉末进行压制、烧结和淬火，得到掺杂改性多金属氧化物；

24、其中，所述掺杂元素包括磷元素、氮元素、硅元素、硼元素、铌元素和稀土元素中的一种或多种。

25、本申请的第三方面提供了一种二次电池，包括本申请第一方面的负极极片，或者包括本申请第二方面的制备方法制得的负极极片。如此，该二次电池具有较低的dcr，具有较好的快充性能。

26、本申请的第四方面提供了一种用电装置，包括本申请第三方面的二次电池。

27、本申请的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本申请的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。

技术特征：

1.一种负极极片，其特征在于，包括负极集流体以及设于所述负极集流体的至少一侧表面上的负极膜层，所述负极膜层中包括具有负热膨胀性能的多金属氧化物；基于所述负极膜层的总质量，所述多金属氧化物的质量分数≤2.0%。

2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述多金属氧化物的质量分数为0.2%~2.0%。

3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述多金属氧化物的质量分数为1.0%~2.0%。

4.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述多金属氧化物包括钨酸锆、钼酸锆和铌钨氧化物中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的负极极片，其特征在于，所述钨酸锆为掺杂改性钨酸锆，所述钨酸锆中的掺杂元素包括磷元素、氮元素、硅元素、硼元素和稀土元素中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的负极极片，其特征在于，所述钼酸锆为掺杂改性钼酸锆，所述钼酸锆中的掺杂元素包括磷元素、氮元素、硅元素、硼元素、铌元素和稀土元素中的一种或多种。

7.根据权利要求4所述的负极极片，其特征在于，所述铌钨氧化物为掺杂改性铌钨氧化物，所述铌钨氧化物中的掺杂元素包括磷元素、氮元素、硅元素、硼元素和稀土元素中的一种或多种。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述多金属氧化物的体积平均粒径dv50为0.5 μm~15 μm。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的负极极片，其特征在于，所述多金属氧化物的体积平均粒径dv50为5 μm~10 μm。

10.一种负极极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

11.根据权利要求10所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述多金属氧化物的制备方法包括如下步骤：

12.根据权利要求10或11所述的负极极片的制备方法，其特征在于，在制备负极浆料之前，所述制备方法还包括如下步骤：

13.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的负极极片，或者包括权利要求10至12中任一项所述的制备方法制得的负极极片。

14.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求13所述的二次电池。

技术总结
本申请提供了一种负极极片及其制备方法、二次电池和用电装置。该负极极片包括负极集流体以及设于负极集流体的至少一侧表面上的负极膜层，负极膜层中包括具有负热膨胀性能的多金属氧化物；基于负极膜层的总质量，多金属氧化物的质量分数≤2.0%。本申请的负极极片通过在负极膜层中采用特定含量的具有负热膨胀性能的多金属氧化物，可以提升采用该负极极片的二次电池的动力学性能，提高二次电池的快充性能。

技术研发人员：陈小飞
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