一种负极片、电极组件、锂离子电池以及用电设备的制作方法

1.本技术涉及锂离子电池制造领域，具体而言，涉及一种负极片、电极组件、锂离子电池以及用电设备。


背景技术：

2.现有技术中，硅材料由于具有较高的储锂容量，被认为是最有潜力的下一代锂离子电池负极材料，但是，由于其存在高膨胀和稳定性较差等缺点，在实际应用过程中，通常与碳基材料复配使用，然而，现有的硅基材料和碳基材料复配以后（特别是硅基材料质量占比较低的复配体系），存在对应的锂离子电池的倍率性能和循环性能等欠佳的问题，使得硅基材料在锂电池领域中的推广和应用受到限制。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种负极片、电极组件、锂离子电池以及用电设备，能够改善硅基材料和碳基材料复配以后对应锂离子电池倍率性能和循环性能等欠佳的问题。
4.本技术的实施例是这样实现的：第一方面，本技术实施例提供一种负极片，包括依次层叠分布的负极集流体、富碳活性层和富硅活性层；富碳活性层包括第一碳基活性材料、第一导电剂和第一粘结剂，富硅活性层包括第一硅基活性材料、第二碳基活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；其中，第一硅基活性材料包括硅氧材料和硅碳材料；硅氧材料和硅碳材料的质量比为1：（0.5~1.5）。
5.上述技术方案中，一方面，硅基负极片按照特定的顺序设置多层结构（即负极片包括依次叠加分布的负极集流体、富碳活性层和富硅活性层），可以平衡硅基材料和碳基材料的充放电平台，使得两个平台融合，减少硅基平台单独充放电造成的“超倍率”现象（即当硅基材料容量发挥与碳基材料容量占比相差悬殊时，在恒定倍率下，硅基材料对应的充放电平台上实际的倍率会以容量比例放大，使得对应电池的倍率性能受到影响），从而改善硅基材料和碳基材料复配以后对应锂离子电池倍率性能欠佳的问题，同时，该设置还能降低对应电池在快充过程中的析锂风险，从而兼顾解决对应电池循环性能欠佳的问题。另一方面，第一硅基活性材料同时包括硅氧材料和硅碳材料，其中，硅碳材料对应的电池具有较好的倍率性能但容易膨胀（会导致对应电池的循环性能受到影响），硅氧材料具有和碳基材料的电化学平台差异较小且不易膨胀的优势，将硅氧材料和硅碳材料的混合体系作为第一硅基活性材料，能够借助硅氧材料的优势来改善硅碳材料易膨胀以及与碳基材料的电化学平台差异较大带来的不利影响，从而更好地提升对应电池的倍率性能和循环性能；并且，将硅氧材料和硅碳材料的质量比限定在特定范围内，能够更好地兼顾对应电池的倍率性能和循环性能。
6.在一些可选的实施方案中，硅氧材料包括氧化亚硅和预锂化氧化亚硅中的至少一种，和/或，硅碳材料包括研磨法硅碳和气相沉积法硅碳中的至少一种。
7.上述技术方案中，上述种类的硅氧材料能够较为有效地抑制充放电过程中的电池
膨胀问题，从而使得对应电池具有较好的循环性能，同时，上述类型的硅碳材料由于氧化程度低，导电性好，能够使得对应电池具有较为优异的倍率性能。
8.在一些可选的实施方案中，研磨法硅碳的硅晶粒为60~100 nm，氧化亚硅和/或预锂化氧化亚硅的硅晶粒为2~6 nm。
9.上述技术方案中，当研磨法硅碳和硅氧材料复配使用时，分别将二者的硅晶粒限定在在特定范围内，能够进一步地降低硅基材料和碳基材料的电化学平台差异，以使得对应的锂离子电池具有更好的倍率性能和循环性能。
10.在一些可选的实施方案中，气相沉积法硅碳的硅晶粒为2~4 nm，氧化亚硅和/或预锂化氧化亚硅的硅晶粒为6~10 nm。
11.上述技术方案中，当气相沉积法硅碳和硅氧材料复配使用时，分别将二者的硅晶粒限定在在特定范围内，能够进一步地降低硅基材料和碳基材料的电化学平台差异，以使得对应的锂离子电池具有更好的倍率性能。
12.在一些可选的实施方案中，第一硅基活性材料和第二碳基活性材料的质量比为（5~30）：（65~90）。
13.上述技术方案中，将第一硅基活性材料和第二碳基活性材料的质量比限定在特定范围内，以使得富硅活性层中具有适宜质量占比的硅基材料，相较于二者的质量占比不在特定范围内，能够更为有效地降低硅基材料和碳基材料的电化学平台差异，以使得对应的锂离子电池具有更好的倍率性能。
14.在一些可选的实施方案中，第一碳基活性材料和第二碳基活性材料各自独立地包括一次颗粒人造石墨和碳包覆二次颗粒人造石墨的混合物。
15.上述技术方案中，碳基活性材料包括一次颗粒人造石墨和碳包覆二次颗粒人造石墨的混合物，是由于碳包覆二次颗粒人造石墨对应的电池具有更好的倍率性能但其加工性能较差（容易导致极片掉粉脱落，从而影响对应电池的循环性能），而一次颗粒人造石墨的加工性能较好，故将一次颗粒人造石墨和碳包覆二次颗粒人造石墨的混合物作为碳基活性材料，能够更好地兼顾对应电池的倍率性能和循环性能。
16.在一些可选的实施方案中，第一碳基活性材料的混合物中，碳包覆二次颗粒人造石墨的质量占比为10~90%。
17.上述技术方案中，在第一碳基活性材料中，将碳包覆二次颗粒人造石墨在对应混合物中的质量占比限定在特定范围内，其中，将下限设置在较低的范围内（即将一次颗粒的上限设置在较大的范围），能够借助一次颗粒加工性能好的特性，使得位于中间的富碳活性层能够将负极集流体和富硅活性层均较为牢固地结合在一起，从而使得整个负极片的结构更为稳定。
18.在一些可选的实施方案中，第二碳基活性材料的混合物中，碳包覆二次颗粒人造石墨的质量占比为50~90%。
19.上述技术方案中，在第二碳基活性材料中，将碳包覆二次颗粒人造石墨在对应混合物中的质量占比限定在特定范围内，其中，将下限设置在较大的范围内（即将一次颗粒的上限设置在较小的范围），能够使得对应的电池具有更好的倍率性能。
20.在一些可选的实施方案中，富碳活性层还包括第二硅基活性材料，且第二硅基活性材料和第一碳基活性材料的质量比为（0.1~5）：（93~98）。
21.上述技术方案中，在富碳活性层中按照特定的质量占比加入第二硅基活性材料，能够在第一碳基活性材料容量较低的情况下，通过加入容量较高的第二硅基活性材料来提升对应电池的容量，以便满足对应电池对于高容量的应用需求。
22.在一些可选的实施方案中，满足以下条件a~c中的至少一者：a 负极集流体的厚度为4~18 μm。
23.b 富碳活性层的厚度为20~60 μm。
24.c 富硅活性层的厚度为20~60 μm。
25.上述技术方案中，将负极集流体、富碳活性层和富硅活性层的厚度分别限定在特定范围内，能够使得负极片的整体尺寸以及负极片中的多层结构均具有较为适宜的厚度尺寸。
26.在一些可选的实施方案中，负极片还包括界面修饰层，界面修饰层位于富硅活性层远离负极集流体的一侧，其中，界面修饰层包括第三碳基活性材料、第三导电剂和第三粘结剂。
27.上述技术方案中，负极片增设界面修饰层，引入的界面修饰层能够稳定在电池负极形成的sei膜，从而提升对应电池的循环性能，同时，也有助于提升对应电池的倍率性能。
28.在一些可选的实施方案中，第三碳基活性材料包括碳包覆人造石墨。
29.上述技术方案中，采用碳包覆人造石墨作为第三碳基活性材料，能够使得对应的电池兼具较好的倍率性能以及较高的电池首效。
30.在一些可选的实施方案中，碳包覆人造石墨的制备原料包括各向同性焦。
31.上述技术方案中，采用各向同性焦作为碳包覆人造石墨的制备原料，能够使得对应的电池具有更好的倍率性能。
32.在一些可选的实施方案中，满足以下条件d~g中的至少一者：d 负极集流体的厚度为4~18 μm。
33.e 富碳活性层的厚度为15~40 μm。
34.f 富硅活性层的厚度为20~60 μm。
35.g 界面修饰层的厚度为10~20 μm。
36.上述技术方案中，当负极片中设置有界面修饰层时，将负极集流体、富碳活性层、富硅活性层和界面修饰层的厚度分别限定在特定范围内，能够使得负极片的整体尺寸以及负极片中的多层结构均具有较为适宜的厚度尺寸。
37.第二方面，本技术实施例提供一种电极组件，包括如第一方面实施例提供的负极片、正极片以及位于正极片和负极片之间的隔膜。
38.第三方面，本技术实施例提供一种锂离子电池，包括如第二方面实施例提供的电极组件、电解液和壳体，电极组件和电解液均容纳于壳体内。
39.第四方面，本技术实施例提供一种用电设备，包括如第三方面实施例提供的锂离子电池。
附图说明
40.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对
范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
41.图1为本技术实施例提供的一种负极片的结构示意图。
42.图标：10-负极片；11-负极集流体；12-富碳活性层；13-富硅活性层；14-界面修饰层。
具体实施方式
43.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
44.需要说明的是，本技术中的“和/或”，如“特征1和/或特征2”，均是指可以单独地为“特征1”、单独地为“特征2”、“特征1”加“特征2”，该三种情况。
45.另外，在本技术的描述中，除非另有说明，“一种或多种”中的“多种”的含义是指两种及两种以上；“数值a~数值b”的范围包括两端值“a”和“b”，“数值a~数值b+计量单位”中的“计量单位”代表“数值a”和“数值b”二者的“计量单位”。
46.现有技术中，硅基材料和碳基材料在复配使用的过程中，通常是将二者直接混合在一起用于制备负极活性层（特别是对于硅基材料质量占比较低的复配体系），由于硅基材料和碳基材料的电化学平台差异较大，在脱嵌锂过程中存在先后顺序，具体表现为“在嵌锂过程中，硅基材料会优先嵌锂，而在脱锂过程中，碳基材料会优先脱锂”，这种异常现象会导致“超倍率”现象出现，从而影响对应电池的倍率性能和循环性能。
47.基于此，发明人研究发现，通过对负极活性层进行拆分，按照特定的功能层顺序构建多层结构，能够降低硅基材料和碳基材料的电化学平台差异，从而改善硅基材料和碳基材料复配以后对应锂离子电池倍率性能和循环性能等欠佳的问题。
48.下面对本技术实施例的一种负极片、电极组件、电池以及用电设备进行具体说明。
49.第一方面，本技术实施例提供一种负极片，包括依次层叠分布的负极集流体、富碳活性层和富硅活性层；富碳活性层包括第一碳基活性材料、第一导电剂和第一粘结剂，富硅活性层包括第一硅基活性材料、第二碳基活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；其中，第一硅基活性材料包括硅氧材料和硅碳材料；硅氧材料和硅碳材料的质量比为1：（0.5~1.5）。
50.本技术中，一方面，硅基负极片按照特定的顺序设置多层结构（即负极片包括依次叠加分布的负极集流体、富碳活性层和富硅活性层），可以平衡硅基材料和碳基材料的充放电平台，使得两个平台融合，减少硅基平台单独充放电造成的“超倍率”现象（即当硅基材料容量发挥与碳基材料容量占比相差悬殊时，在恒定倍率下，硅基材料对应的充放电平台上实际的倍率会以容量比例放大，使得对应电池的倍率性能受到影响），从而改善硅基材料和碳基材料复配以后对应锂离子电池倍率性能欠佳的问题，同时，该设置还能降低对应电池在快充过程中的析锂风险，从而兼顾解决对应电池循环性能欠佳的问题。另一方面，第一硅基活性材料同时包括硅氧材料和硅碳材料，其中，硅碳材料对应的电池具有较好的倍率性能但容易膨胀（会导致对应电池的循环性能受到影响），硅氧材料具有和碳基材料的电化学平台差异较小且不易膨胀的优势，将硅氧材料和硅碳材料的混合体系作为第一硅基活性材
料，能够借助硅氧材料的优势来改善硅碳材料易膨胀以及与碳基材料的电化学平台差异较大带来的不利影响，从而更好地提升对应电池的倍率性能和循环性能；并且，将硅氧材料和硅碳材料的质量比限定在特定范围内，能够更好地兼顾对应电池的倍率性能和循环性能。
51.需要说明的是，硅氧材料和硅碳材料的具体类型不做限定，可以按照本领域常规选择进行设置。
52.作为一种示例，硅氧材料包括氧化亚硅和预锂化氧化亚硅中的至少一种，和/或，硅碳材料包括研磨法硅碳和气相沉积法硅碳中的至少一种。
53.需要说明的是，研磨法硅碳指的是通过机械研磨（包括但不限于球磨）将硅纳米化并进行碳和/或石墨包覆的硅碳材料，气相沉积法硅碳指的是通过气相沉积的方式将硅沉积在多孔碳基底内的硅碳材料，两种类型的材料均为本领域中常见类型的硅基材料。
54.还需要注意的是，研磨法硅碳和预锂化氧化亚硅结合使用，相较于使用单一的预锂化氧化亚硅作为负极材料，还能有效降低负极片的制备成本（大概能降低30~40%的制备成本），更有利于进行推广和应用。
55.该实施方式中，上述种类的硅氧材料能够较为有效地抑制充放电过程中的电池膨胀问题，从而使得对应电池具有较好的循环性能，同时，上述类型的硅碳材料由于氧化程度低，导电性好，能够使得对应电池具有较为优异的倍率性能。
56.可以理解的是，对于混合体系，不同类型材料之间的理化性能的匹配关系与对应的最终的电池性能相关。
57.作为一种示例，研磨法硅碳的硅晶粒为60~100 nm，例如但不限于硅晶粒为60 nm、70 nm、80 nm、90 nm和100 nm中的任意一者点值或任意二者之间的范围值；氧化亚硅和/或预锂化氧化亚硅的硅晶粒为2~6 nm，例如但不限于硅晶粒为2 nm、3 nm、4 nm、5 nm和6 nm中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
58.需要说明的是，硅晶粒指的是硅基负极材料中活性硅的晶粒大小；并且，本技术实施例中提到的硅晶粒指的是通过x射线衍射经谢乐公式计算得到的。
59.该实施方式中，当研磨法硅碳和硅氧材料复配使用时，分别将二者的硅晶粒限定在在特定范围内，能够进一步地降低硅基材料和碳基材料的电化学平台差异，以使得对应的锂离子电池具有更好的倍率性能和循环性能。
60.作为一种示例，气相沉积法硅碳的硅晶粒为2~4 nm，例如但不限于硅晶粒为2 nm、3 nm和4 nm中的任意一者点值或任意二者之间的范围值；氧化亚硅和/或预锂化氧化亚硅的硅晶粒为6~10 nm，例如但不限于硅晶粒为6 nm、7 nm、8 nm、9 nm和10 nm中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
61.该实施方式中，当气相沉积法硅碳和硅氧材料复配使用时，分别将二者的硅晶粒限定在在特定范围内，能够进一步地降低硅基材料和碳基材料的电化学平台差异，以使得对应的锂离子电池具有更好的倍率性能。
62.可以理解的是，硅氧材料和硅碳材料的质量比与对应电池的电学性能相关。
63.可以理解的是，在富硅活性层中，第一硅基活性材料和第二碳基活性材料的质量比与对应电池的电学性能相关。
64.作为一种示例，第一硅基活性材料和第二碳基活性材料的质量比为（5~30）：（65~90），例如但不限于质量比为5：65、5：80、5：90、30：65、30：80和30：90中的任意一者点值或任
意二者之间的范围值。
65.该实施方式中，将第一硅基活性材料和第二碳基活性材料的质量比限定在特定范围内，以使得富硅活性层中具有适宜质量占比的硅基材料，相较于二者的质量占比不在特定范围内，能够更为有效地降低硅基材料和碳基材料的电化学平台差异，以使得对应的锂离子电池具有更好的倍率性能。
66.需要说明的是，第一、第二碳基活性材料的类型不做限定，可以按照本领域常规选择进行设置。
67.作为一种示例，第一碳基活性材料和第二碳基活性材料各自独立地包括一次颗粒人造石墨和碳包覆二次颗粒人造石墨的混合物。
68.需要说明的是，一次颗粒人造石墨指的是骨料直接石墨化的人造石墨，碳包覆二次颗粒人造石墨指的是骨料经粘接后石墨化或一次颗粒人造石墨进行粘接造粒的人造石墨。
69.该实施方式中，碳基活性材料包括一次颗粒人造石墨和碳包覆二次颗粒人造石墨的混合物，是由于碳包覆二次颗粒人造石墨对应的电池具有更好的倍率性能但其加工性能较差（容易导致极片掉粉脱落，从而影响对应电池的循环性能），而一次颗粒人造石墨的加工性能较好，故将一次颗粒人造石墨和碳包覆二次颗粒人造石墨的混合物作为碳基活性材料，能够更好地兼顾对应电池的倍率性能和循环性能。
70.在其他可能的实施方式中，第一碳基活性材料和第二碳基活性材料可以是一次颗粒人造石墨、碳包覆二次颗粒人造石墨、天然石墨和中间相炭微球中的至少一种。
71.可以理解的是，由于混合物中的两种人造石墨的理化性能存在差异，二者在富碳活性层和富硅活性层中的对应质量占比可以根据实际需要进行调整。
72.作为一种示例，第一碳基活性材料的混合物中，碳包覆二次颗粒人造石墨的质量占比为10~90%，例如但不限于质量占比为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
73.该实施方式中，在第一碳基活性材料中，将碳包覆二次颗粒人造石墨在对应混合物中的质量占比限定在特定范围内，其中，将下限设置在较低的范围内（即将一次颗粒的上限设置在较大的范围），能够借助一次颗粒加工性能好的特性，使得位于中间的富碳活性层能够将负极集流体和富硅活性层均较为牢固地结合在一起，从而使得整个负极片的结构更为稳定。
74.作为一种示例，第二碳基活性材料的混合物中，碳包覆二次颗粒人造石墨的质量占比为50~90%，例如但不限于质量占比为50%、60%、70%、80%和90%中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
75.该实施方式中，在第二碳基活性材料中，将碳包覆二次颗粒人造石墨在对应混合物中的质量占比限定在特定范围内，其中，将下限设置在较大的范围内（即将一次颗粒的上限设置在较小的范围），能够使得对应的电池具有更好的倍率性能。
76.作为一种示例，富碳活性层还包括第二硅基活性材料，且第二硅基活性材料和第一碳基活性材料的质量比为（0.1~5）：（93~98），例如但不限于质量比为0.1：93、0.1：95、0.1：98、5：93、5：95和5：98中的任意一者点值或任意二者之间的范围值。
77.需要说明的是，第二硅基活性材料的具体选择与第一硅基活性材料相同。
78.该实施方式中，在富碳活性层中按照特定的质量占比加入第二硅基活性材料，能够在第一碳基活性材料容量较低的情况下，通过加入容量较高的第二硅基活性材料来提升对应电池的容量，以便满足对应电池对于高容量的应用需求。
79.作为一种示例，满足以下条件a~c中的至少一者：a 负极集流体的厚度为4~18 μm。
80.b 富碳活性层的厚度为20~60 μm。
81.c 富硅活性层的厚度为20~60 μm。
82.该实施方式中，将负极集流体、富碳活性层和富硅活性层的厚度分别限定在特定范围内，能够使得负极片的整体尺寸以及负极片中的多层结构均具有较为适宜的厚度尺寸。
83.作为一种示例，负极片还包括界面修饰层，界面修饰层位于富硅活性层远离负极集流体的一侧，其中，界面修饰层包括第三碳基活性材料、第三导电剂和第三粘结剂。
84.该实施方式中，负极片增设界面修饰层，引入的界面修饰层能够稳定在电池负极形成的sei膜，从而提升对应电池的循环性能，同时，也有助于提升对应电池的倍率性能。
85.可以理解的是，第三碳基活性材料的类型与对应电池的电学性能相关。
86.作为一种示例，第三碳基活性材料包括碳包覆人造石墨。
87.该实施方式中，采用碳包覆人造石墨作为第三碳基活性材料，能够使得对应的电池兼具较好的倍率性能以及较高的电池首效。
88.可以理解的是，碳包覆人造石墨的准备原料的类型众多，不同原料制备得到的碳包覆人造石墨的理化性能存在差异，考虑到对应电池的电学性能，可以对碳包覆人造石墨的准备原料的类型进行限定。
89.作为一种示例，碳包覆人造石墨的制备原料包括各向同性焦。
90.该实施方式中，采用各向同性焦作为碳包覆人造石墨的制备原料，能够使得对应的电池具有更好的倍率性能。
91.可以理解的是，负极片增设界面修饰层后，考虑到对应电池的电学性能，可以对负极片中对应的各个功能层的厚度进行调整。
92.作为一种示例，满足以下条件d~g中的至少一者：d 负极集流体的厚度为4~18 μm。
93.e 富碳活性层的厚度为15~40 μm。
94.f 富硅活性层的厚度为20~60 μm。
95.g 界面修饰层的厚度为10~20 μm。
96.该实施方式中，当负极片中设置有界面修饰层时，将负极集流体、富碳活性层、富硅活性层和界面修饰层的厚度分别限定在特定范围内，能够使得负极片的整体尺寸以及负极片中的多层结构均具有较为适宜的厚度尺寸。
97.需要注意的是，对于负极片中未做特别说明的结构和材料选择均不做限定，可以按照本领域常规选择进行设置。
98.作为一种示例，第一导电剂、第二导电剂和第三导电剂分别独立包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的至少一种。
99.作为一种示例，富碳活性层中，第一碳基活性材料、第一导电剂和第一粘结剂的质
量比为（93~98）：（1~3）：（1~10）。
100.作为一种示例，富硅活性层中，第二碳基活性材料、第二导电剂和第二粘结剂的质量比为（65~90）：（1~3）：（1~10）。
101.作为一种示例，界面修饰层中，第三碳基活性材料、第三导电剂和第三粘结剂的质量比为（90~98）：（1~3）：（1~10）。
102.作为一种示例，第一碳基活性材料的混合物和第二碳基活性材料的混合物中，混合颗粒的中值粒径为9~18 μm。
103.为了更好地理解技术方案，此处通过具体的结构示意图进行说明。
104.作为一种示例，负极片的结构示意图示例性地如图1所示。
105.需要说明的是，负极片的制备工艺不做限定，可以按照本领域常规选择进行设置。
106.作为一种示例，负极片的制备包括以下步骤：分别按照富碳活性层、富硅活性层和界面修饰层中的各个组分的质量比配置浆料，然后，依次将富碳活性层浆料、富硅活性层浆料和界面修饰层浆料涂覆在负极集流体上，然后，依次进行烘干、辊压、分条和切片，以形成负极片。
107.第二方面，本技术实施例提供一种电极组件，包括如第一方面实施例提供的负极片、正极片以及位于正极片和负极片之间的隔膜。
108.需要说明的是，电极组件中的各个功能单元的形式不做限定，可以按照本领域常规选择进行设置。
109.第三方面，本技术实施例提供一种锂离子电池，包括如第二方面实施例提供的电极组件、电解液和壳体，电极组件和电解液均容纳于壳体内。
110.需要说明的是，电池中的各个功能单元的形式不做限定，可以按照本领域常规选择进行设置。
111.作为一种示例，电解液中的有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚戊酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯及四氢呋喃中的至少一种。
112.作为一种示例，电解液中的锂盐包括lipf6、libf4、lin(so2f)2、lin(cf3so2)2、liclo4、liasf6、lib(c2o4)2、libf2c2o4和lipf2o2中的至少一种。
113.第四方面，本技术实施例提供一种用电设备，包括如第三方面实施例提供的锂离子电池。
114.需要注意的是，用电设备的类型不做限定，例如为手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具、储能装置和电动工具等。
115.以下结合实施例对本技术的特征和性能作进一步的详细描述。
116.实施例1本技术实施例提供一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：s1 富碳浆料层的制备将第一碳基活性材料(一次颗粒人造石墨与碳包覆二次颗粒人造石墨的复合品，中值粒径14 μm，其中，碳包覆二次颗粒的质量占比为50%)、导电炭黑(super-p)、羧甲基纤维素钠(cmc)和丁苯橡胶(sbr)按照质量比95：1.5：1.5：2.0进行混合，加入溶剂去离子水，在真空条件下搅拌混合均匀。
117.s2 富硅浆料层的制备将第一硅基活性材料（研磨法硅碳和预锂化氧化亚硅的质量比为1：1的混合体系，其中，研磨法硅碳的硅晶粒为80 nm，预锂化氧化亚硅的硅晶粒为4 nm）、第二碳基活性材料（一次颗粒人造石墨与碳包覆二次颗粒人造石墨的复合品，中值粒径14 μm，其中，碳包覆二次颗粒的质量占比为60%）、单壁碳纳米管、导电碳黑(super-p)、羧甲基纤维素钠(cmc)和丁苯橡胶(sbr)按照质量比11.4：83.6：0.06：1.45：1.5：2.0进行混合，加入溶剂去离子水，在真空条件下搅拌混合均匀。
118.s3 界面修饰层浆料的制备将第三碳基活性材料（各向同性焦制备成的碳包覆人造石墨，中值粒径6 μm）、羧甲基纤维素钠(cmc)和丁苯橡胶(sbr)按照质量比95：1.5：1.5：2.0进行混合，加入溶剂去离子水，在真空条件下搅拌混合均匀。
119.s4 负极极片制备采用具有三腔模头的挤压涂布机将上述三种浆料涂覆于8 μm厚的铜箔表面，其中，富碳活性层位于最下层，而后依次为富硅活性层和界面修饰层，在80~140℃下烘干，并经辊压后得到压实密度为1.65 g/cm3的复合硅负极，其中，三种功能层的厚度依次为25 μm、40 μm和15 μm，负极片的n/p比为1.15。
120.s5 正极极片制备将正极活性材料锂镍钴锰（lini
0.8
co
0.1
mn
0.1
o2）与导电剂（super-p、cnt）和粘接剂（pvdf）按照质量比97：1.8：0.1：1.1混合均匀，加入n-甲基吡咯烷酮(nmp)，经真空搅拌机搅拌混合均匀得正极活性材料浆料；将上述浆料均匀涂覆在铝箔(厚度13 μm)集流体两面上，经过烘干、冷压、分切后得正极极片。
121.s6 锂离子电池组装将隔离膜置于上述正极极片和负极极片之间，通过叠片的方式制备得到裸电芯，然后，用铝塑膜复合材料作为包装袋（壳体），将裸电芯放入包装袋中封装后得干电芯，干电芯依次经过烘烤除水、注液、封口、静置、化成、除气封装以及分容等工序后得到锂离子电芯；其中，电解液组成为：碳酸乙烯酯(ec)：碳酸丙烯酯(pc)：碳酸二乙酯(dec)＝2：3：5的有机溶剂，lipf6为1 mol/l的锂盐，并加入10%的氟代碳酸乙烯酯(fec)作为电解液添加剂。
122.后续实施例和对比例中的锂离子电池的制备方法的工艺均按照实施例1进行。
123.为了更好地理解各个实施例和对比例的区别，以下通过表格的形式进行汇总说明。
124.表1 各实施例和对比例的区别汇总表
表2 各实施例和对比例的区别汇总表
表3 各实施例和对比例的区别汇总表此外，为了更好地说明本技术实施例提供的特定结构的负极片与常规负极片的性能差异，本技术还提供对比例5。
125.对比例5对比例5与实施例1的区别仅在于负极片上的活性层为传统单层结构，活性层浆料的制备方法如下：s1 活性层浆料制备将研磨法硅碳（硅晶粒100 nm）、人造石墨（一次颗粒人造石墨与碳包覆二次颗粒人造石墨的复合品，中值粒径14 μm，其中，碳包覆二次颗粒的质量占比为60%）、单壁碳纳米管、导电碳黑(super-p)、羧甲基纤维素钠(cmc)、丁苯橡胶(sbr)以质量比5.7：89.3：0.06：1.45：1.5：2.0进行混合，加入溶剂去离子水，在真空条件下搅拌混合均匀。
126.试验例1锂离子电池的性能测试测试方法：分别按照实施例1~14以及对比例1~5中的锂离子电池的制备方法进行锂离子电池
的制备，然后，对各个样品进行编号并测试各个样品的1c充放电循环性能、1~5c的倍率充放电性能和电池首效；其中，电池首效测试方法如下：将装配好的电池以0.33c充电后再以0.33c放电，通过放电容量比充电容量得到电池首效。
127.电池循环性能测试方法如下：将评测过电池首效的上述电池以1c充电后以1c放电，进行1c/1c循环充放电测试，并通过放电容量衰减至首次放电容量的80%时的循环圈数。
128.倍率性能测试方法如下：将评测过电池首效的上述电池以1~5c的不同倍率进行循环充放电，并通过不同倍率下容量发挥与0.33c下容量发挥的比值用于评测电池倍率性能；相同倍率下，容量占比越高，电池倍率性能越好。
129.表4 各实施例的性能汇总表表5 各对比例的性能汇总表
参阅表4和表5，由实施例1~实施例4的测试结果可知，当研磨法硅碳和预锂化氧化亚硅复配使用时，将二者的硅晶粒的适配范围控制在本技术实施例的范围内，相较于不在适配范围内，前者对应的电池具有更好的倍率性能和循环性能。
130.由实施例1和对比例1~对比例2的测试结果可知，当研磨法硅碳和预锂化氧化亚硅复配使用时，相较于仅采用单一的研磨法硅碳或单一的预锂化氧化亚硅，前者对应的电池能够兼具较好的倍率性能和循环性能。
131.由实施例1和对比例5的测试结果可知，采用本技术实施例提供的负极片，相较于采用现有结构的负极片，前者对应的电池具有更好的倍率性能和循环性能。
132.由实施例5~实施例8的测试结果可知，当气相沉积法硅碳和预锂化氧化亚硅复配使用时，将二者的硅晶粒的适配范围控制在本技术实施例的范围内，相较于不在适配范围内，前者对应的电池具有更好的倍率性能和循环性能。
133.由实施例5和对比例3~对比例4的测试结果可知，当气相沉积法硅碳和预锂化氧化亚硅复配使用时，相较于仅采用单一的气相沉积法硅碳或单一的预锂化氧化亚硅，前者对应的电池能够兼具较好的倍率性能和循环性能。
134.由实施例1和实施例9~10的测试结果可知，当一次颗粒人造石墨和碳包覆二次颗粒人造石墨复配使用作为第一碳基活性材料时，相较于仅采用单一的一次颗粒人造石墨或单一的碳包覆二次颗粒人造石墨，前者对应的电池兼顾较好的倍率性能和循环性能。
135.由实施例1和实施例11~12的测试结果可知，当一次颗粒人造石墨和碳包覆二次颗粒人造石墨复配使用作为第一碳基活性材料时，将一次颗粒人造石墨的质量占比的下限控制在本技术实施例的范围内，相较于低于本技术实施例的范围下限，前者对应的电池具有更好的循环性能。
136.由实施例1和实施例13的测试结果可知，将各向同性焦制备成的碳包覆人造石墨作为第三碳基活性材料，相较于将硬碳作为第三碳基活性材料，前者对应的电池具有更高的电池首效。
137.由实施例1和实施例14的测试结果可知，将各向同性焦作为第三碳基活性材料的制备原料，相较于将其他原料作为第三碳基活性材料的制备原料，前者对应的电池具有更好的倍率性能。
138.以上所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。

技术特征：
1.一种负极片，其特征在于，包括依次层叠分布的负极集流体、富碳活性层和富硅活性层；所述富碳活性层包括第一碳基活性材料、第一导电剂和第一粘结剂，所述富硅活性层包括第一硅基活性材料、第二碳基活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；其中，所述第一硅基活性材料包括硅氧材料和硅碳材料；所述硅氧材料和所述硅碳材料的质量比为1：（0.5~1.5）。2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述硅氧材料包括氧化亚硅和预锂化氧化亚硅中的至少一种，和/或，所述硅碳材料包括研磨法硅碳和气相沉积法硅碳中的至少一种。3. 根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，所述研磨法硅碳的硅晶粒为60~100 nm，所述氧化亚硅和/或所述预锂化氧化亚硅的硅晶粒为2~6 nm。4. 根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，所述气相沉积法硅碳的硅晶粒为2~4 nm，所述氧化亚硅和/或所述预锂化氧化亚硅的硅晶粒为6~10 nm。5.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述第一硅基活性材料和所述第二碳基活性材料的质量比为（5~30）：（65~90）。6.根据权利要求1~5中任一项所述的负极片，其特征在于，所述第一碳基活性材料和所述第二碳基活性材料各自独立地包括一次颗粒人造石墨和碳包覆二次颗粒人造石墨的混合物。7.根据权利要求6所述的负极片，其特征在于，所述第一碳基活性材料的所述混合物中，所述碳包覆二次颗粒人造石墨的质量占比为10~90%。8.根据权利要求6所述的负极片，其特征在于，所述第二碳基活性材料的所述混合物中，所述碳包覆二次颗粒人造石墨的质量占比为50~90%。9.根据权利要求1~5中任一项所述的负极片，其特征在于，所述富碳活性层还包括第二硅基活性材料，且所述第二硅基活性材料和所述第一碳基活性材料的质量比为（0.1~5）：（93~98）。10.根据权利要求1~5中任一项所述的负极片，其特征在于，满足以下条件a~c中的至少一者：a 所述负极集流体的厚度为4~18 μm；b 所述富碳活性层的厚度为20~60 μm；c 所述富硅活性层的厚度为20~60 μm。11.根据权利要求1~5中任一项所述的负极片，其特征在于，所述负极片还包括界面修饰层，所述界面修饰层位于所述富硅活性层远离所述负极集流体的一侧，其中，所述界面修饰层包括第三碳基活性材料、第三导电剂和第三粘结剂。12.根据权利要求11所述的负极片，其特征在于，所述第三碳基活性材料包括碳包覆人造石墨。13.根据权利要求12所述的负极片，其特征在于，所述碳包覆人造石墨的制备原料包括各向同性焦。14.根据权利要求11所述的负极片，其特征在于，满足以下条件d~g中的至少一者：d 所述负极集流体的厚度为4~18 μm；e 所述富碳活性层的厚度为15~40 μm；
f 所述富硅活性层的厚度为20~60 μm；g 所述界面修饰层的厚度为10~20 μm。15.一种电极组件，其特征在于，包括如权利要求1~14中任一项所述的负极片、正极片以及位于所述正极片和所述负极片之间的隔膜。16.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求15所述的电极组件、电解液和壳体，所述电极组件和所述电解液均容纳于所述壳体内。17.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求16所述的锂离子电池。

技术总结
本申请提供一种负极片、电极组件、锂离子电池以及用电设备，属于锂离子电池制造领域。负极片包括依次层叠分布的负极集流体、富碳活性层和富硅活性层；富碳活性层包括第一碳基活性材料、第一导电剂和第一粘结剂，富硅活性层包括第一硅基活性材料、第二碳基活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；其中，第一硅基活性材料包括硅氧材料和硅碳材料；硅氧材料和硅碳材料的质量比为1：（0.5~1.5），该负极片能够改善硅基材料和碳基材料复配以后对应锂离子电池倍率性能和循环性能等欠佳的问题。倍率性能和循环性能等欠佳的问题。倍率性能和循环性能等欠佳的问题。


技术研发人员：刘明尧 王忠明 顾晓瑜 李进 冯志钰 李涛 廖程 孟超
受保护的技术使用者：广汽埃安新能源汽车股份有限公司
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/8/16