[发明专利]负极极片及电池

说明书

本发明提供了一种负极极片及电池，所述负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上且包括负极活性材料的负极膜片，所述负极活性材料包括石墨，且所述负极极片满足：0.27≤P×1.1/G+2/V_OI≤1.3，其中，P为负极膜片的孔隙率，G为负极活性材料的石墨化度，V_OI为负极膜片的OI值。本发明的电池能兼具循环寿命长、能量密度高以及动力学性能优异的特点。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种负极极片及电池。

背景技术

以锂离子电池为代表的可充电电池具有重量轻、能量密度高、无污染、无记忆效应、使用寿命长等突出特点，目前被广泛应用于新能源汽车。然而，充电时间较长是限制新能源汽车快速普及的重要因素之一。从技术原理来说，电池快充技术的核心是通过化学体系调和及设计优化来提升锂离子在正负极间的移动速度。如果负极无法承受大电流充电，在快充时负极会有锂金属析出，同时在负极表面还会产生大量副产物，影响电池的循环寿命和安全性。因此，快充技术的关键在于负极活性材料以及负极极片的设计。

目前行业内研发的快充型电池使用的负极活性材料以钛酸锂和无定形碳为主，其虽然倍率性能较好，但选用这两种负极活性材料制成电池后能量密度较低，无法满足当前的使用需求。

因此如何在不牺牲能量密度的前提下获得快速充电的能力，是电池设计的关键所在。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种负极极片及电池，其能兼具循环寿命长、能量密度高以及动力学性能优异的特点。

为了达到上述目的，在本发明的一方面，本发明提供了一种负极极片，其包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上且包括负极活性材料的负极膜片。所述负极活性材料包括石墨，且所述负极极片满足：0.27≤P×1.1/G+2/V_OI≤1.3，其中，P为负极膜片的孔隙率，G为负极活性材料的石墨化度，V_OI为负极膜片的OI值。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种电池，其包括正极极片、负极极片、电解液以及隔离膜，其中负极极片为根据本发明第一方面所述的负极极片。

相对于现有技术，本发明至少包括如下所述的有益效果：

本发明通过匹配负极活性材料的石墨化度、负极膜片的孔隙率、负极膜片的OI值之间的关系，得到了兼具循环寿命长、能量密度高以及动力学性能优异特点的电池。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的负极极片及电池。

首先说明根据本发明第一方面的负极极片，其包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上且包括负极活性材料的负极膜片。所述负极活性材料包括石墨，且所述负极极片满足：0.27≤P×1.1/G+2/V_OI≤1.3，其中，P为负极膜片的孔隙率，G为负极活性材料的石墨化度，V_OI为负极膜片的OI值。

在电池充电过程中，对于负极极片来说，需要经过如下的3个电化学过程：(1)从正极活性材料中脱出的活性离子(例如锂离子、钠离子等)进入电解液中，并随着电解液进入负极膜片孔道中，完成活性离子在孔道中的液相传导，液相传导包括液相扩散与电迁移；(2)活性离子与电子在负极活性材料表面完成电荷交换；(3)活性离子从负极活性材料表面固相传导至负极活性材料晶体内部。

电池的能量密度与负极活性材料的石墨化度有关，石墨化度越高，负极活性材料晶体结构越接近理想石墨的完整层状结构，有序化程度越高，晶体中层错和位错等缺陷越少，克容量越高，电池设计时仅需要较少量负极活性材料就能达到设计容量目标，故负极活性材料的石墨化度越高，越有利于电池能量密度的提升。但是石墨化度越高，活性离子的固相传导受到影响，活性离子的进出越困难，电池的动力学性能较差，不利于电池的大倍率充电。