[发明专利]负极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置

说明书

本申请提供了一种负极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。负极极片包括涂覆层和集流体，涂覆层位于集流体的至少一个表面，涂覆层包括第一涂层和第二涂层，第一涂层涂覆于集流体表面上，第二涂层涂覆于第一涂层表面，其中，第一涂层包含氮掺杂的石墨，第二涂层包含氮掺杂的石墨、未氮掺杂的石墨中的至少一种，第一涂层的总氮含量大于第二涂层的总氮含量。

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种负极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

背景技术

近年来，随着锂离子二次电池的应用范围越来越广泛，锂离子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。由于锂离子二次电池取得了极大的发展，因此对其能量密度、循环性能和安全性能等也提出了更高的要求。

作为负极材料，石墨因其成本低廉、生产方便、实际容量接近理论容量成为了商业锂离子二次电池的负极活性材料的首选。通常作为负极材料，包括天然石墨和人造石墨等，但是随着人们对于二次电池的充电速度的要求越来越高，现有的石墨在实际使用过程中，难以满足二次电池倍率性能的要求。因此，现有的对石墨的改性技术仍有待改进。

发明内容

发明所要解决的技术问题

本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种负极极片，负极极片的中氮元素含量在厚度方向上呈梯度分布，具有良好的亲锂性，从而改善使用该负极极片的二次电池的倍率性能。

用于解决问题的技术方案

为了达到上述目的，本申请提供了一种负极极片、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

本申请的第一方面提供了一种负极极片，包括涂覆层和集流体，涂覆层位于集流体的至少一个表面，涂覆层包括第一涂层和第二涂层，第一涂层涂覆于集流体表面上，第二涂层涂覆于第一涂层表面，其中，第一涂层包含氮掺杂的石墨，第二涂层包含氮掺杂的石墨、未氮掺杂的石墨中的至少一种，第一涂层的总氮含量大于第二涂层的总氮含量。

由此，本申请通过控制石墨中掺杂的氮元素含量，使得第一涂层中的总氮含量高于第二涂层中的总氮含量，氮含量在负极极片的厚度方向呈梯度分布，从而使负极极片具有较好的亲锂性，抑制了锂离子的溶剂化效应，改善了锂离子的传输速率，锂离子可以快速地穿过第二涂层到达第一涂层，进而改善了二次电池的快充性能。本申请发明人推测这是由于氮元素的电负性大于碳元素的电负性，经氮元素掺杂的石墨，具有更多的活性位点，对锂离子有较好的结合能力。

在任意实施方式中，相对于第一涂层的总重量，第一涂层的氮元素的重量比例为1-15％，和/或，相对于第二涂层的总重量，第二涂层的氮元素的重量比例为0-3％。

由此，第一涂层、第二涂层的氮元素的重量比例在上述范围内时，负极极片的总氮元素呈梯度分布，第一涂层中的氮元素含量高，电负性大，对锂离子的结合能力强，锂离子在负极极片中的迁移阻力小，能够快速穿过第二涂层到达第一涂层，改善了负极极片的动力学性能以及二次电池的快充性能。

在任意实施方式中，第一涂层和第二涂层中所包含的石墨中，氮元素与碳元素的重量比为(0-15):100，可选地，(0-6):100。

由此，第一涂层和第二涂层中所包含的石墨中，氮元素与碳元素的重量比在上述范围内时，石墨具有较多的活性位点，对锂离子有着良好的吸附能力，减弱了锂离子因电解液中的溶剂化效应所带来的影响，提高了锂离子在固液界面间的传输能力，因而，提高了二次电池的动力学性能。

在任意实施方式中，石墨的Dv50为7-30μm。