CN113066962B - 含硅负极片和高能量密度电池 - Google Patents

含硅负极片和高能量密度电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种含硅负极片，包括集流体，涂敷于所述集流体表面的第一涂层，涂敷于所述第一涂层表面的第二涂层，涂敷于所述第二涂层表面的第三涂层；所述第一涂层、第二涂层和第三涂层中均包括含硅活性物质、导电剂和粘结剂，所述含硅活性物质为硅基材料和石墨的混合物，所述第二涂层中的硅基材料的质量同时大于第一涂层中的硅基材料的质量和第三涂层中的硅基材料的质量。本申请还提供了一种高能量密度电池。由于含硅负极片涂层的设置，在充电过程中涂层不易从集流体上脱落，电极表面结构完整，有效减少了电极界面与电解液副反应的发生，使得电池具备较高的能量密度和优异的循环性能。

Description

含硅负极片和高能量密度电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及含硅负极片和高能量密度电池。
背景技术
近年来，为了适应新能源汽车以及智能电网等快速发展的需求，开发出高能量密度、高安全性和长循环寿命的锂离子电池成为当今储能领域的研究热点。电池能量密度的提升主要依靠关键电极材料的发展，如正负极材料容量的提升和负极材料比容量的提升都对电池能量密度的提高有较为显著的作用。硅材料具备较高的理论比容量(＞4000mAh/g)，远高(约10倍)于已接近极限容量的石墨，且对锂电压不高，有望成为高能量密度电池的首选。
目前制约硅材料大规模应用的主要原因是在充放电过程中硅会发生巨大的体积膨胀，导致在循环过程中电极材料粉化、表面开裂、活性物质与集流体之间失去电接触，从而引起容量快速衰减。受限于此，硅在锂电池负极中的添加量很低，行业内当前高能量密度动力电池所使用的含硅负极的容量仅为400～450mAh/g。因此，提供一种高容量含硅负极对于锂离子电池具有重要意义。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种含硅负极片，以解决电池在充放电过程中负极体积膨胀大涂层脱落、循环寿命差的问题，保证电池的能量密度高且循环寿命优异。
本申请提供了一种含硅负极片，其包括集流体和依次叠加于所述集流体表面的第一涂层、第二涂层和第三涂层，其中第二涂层中含有最多的硅基材料，且位于第一涂层和第三涂层之间，不直接与集流体接触，也不会裸露于电极表面，在充放电过程中只在中间层膨胀，极片不会从集流体脱落，表面亦不易开裂掉粉与电解液发生副反应，从而能够保证优异的循环性能。进一步的，与集流体接触的第一涂层中硅含量最少，电池在充放电过程体积变化最小，活性物质不易与集流体分离，可以显著改善活性物质脱落的问题。因此，本申请提供的含硅负极片可以使用较高比例的硅基材料，以保证负极具备较高的容量，同时降低硅负极片的膨胀，避免活性物质从集流体脱落，从而更高的提升电池的能量密度。
附图说明
图1为本发明提供的含硅负极片的结构示意图；
图2为本发明实施例和对比例制备的锂离子电池100圈循环拆解满电状态负极片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于硅材料在电池充放电过程中产生体积膨胀，易脱落进而降低硅含量，最终影响电池容量的问题，本申请提供了一种含硅负极片，该含硅负极片由于设置了三层涂层，且第二涂层中硅基材料含量最高，由此解决了电池在充放电过程中负极体积膨胀大、涂层脱落、循环寿命差的问题，使得到的电池能量密度高且循环寿命优异。具体的，图1为本发明提供的含硅负极片的结构示意图，所述含硅负极片包括集流体A0，涂布于集流体A0上的第一涂层T1，涂布于第一涂层T1表面的第二涂层T2，涂布于第二涂层T2表面的第三涂层T3。更具体地，本发明实施例公开了一种含硅负极片，包括集流体，涂敷于所述集流体表面的第一涂层，涂敷于所述第一涂层表面的第二涂层，涂敷于所述第二涂层表面的第三涂层；
所述第一涂层、第二涂层和第三涂层中均包括含硅活性物质、导电剂和粘结剂，所述含硅活性物质为硅基材料和石墨的混合物，所述第二涂层中的硅基材料的质量同时大于第一涂层中的硅基材料的质量和第三涂层中的硅基材料的质量。
更具体地，所述第二涂层中硅基材料的质量大于第三涂层中的硅基材料的质量大于第一涂层中硅基材料的质量。
第一涂层中硅基材料与石墨的质量比为(1～10)：(90～99)，涂层中只含有极少量的硅基材料，使得与集流体接触的第一涂层在嵌锂过程中膨胀大大降低，活性物质与集流体保持较好的连接，不易脱落。在具体实施例中，所述硅基材料与所述石墨的质量比为(1.5～6.5)：(93.5～98.5)，更具体地，所述硅基材料与所述石墨的质量比为1.9:93.1或4.75:91.25。
第二涂层中硅基材料与石墨的质量比为(10～50)：(25～90)，第二涂层位于负极片涂层的中间部位，可以允许一定程度的膨胀而不会对电极结构造成破坏，第二涂层中大量的硅基材料可以提供更多的负极容量，从而提供电池的能量密度。在具体实施例中，所述硅基材料与所述石墨的质量比为(25～45)：(25～75)，更具体地，所述硅基材料与所述石墨的质量比为28.5:66.5、42.75:52.25或57:38
第三涂层中硅基材料与石墨材料的质量比为(5～35)：(65～95)，第三涂层位于负极片涂层的表面，少量的硅基材料可以在提供一定容量的同时不会因膨胀过大而造成负极片表面开裂，与电解液发生副反应，界面阻抗大，影响电池性能。在具体实施例中，所述硅基材料与所述石墨的质量比为(9～30)：(70～93)，更具体地，所述硅基材料与所述石墨的质量比为9.5：85.5、11.4：83.6或12.8：82.2。
在本申请中，所述第一涂层、第二涂层和第三涂层中的硅基材料、石墨、导电剂和粘结剂可以选择相同的，可以选择不同的，对此本申请没有特别的限制；具体的，所述硅基材料具体选自纳米硅颗粒，硅氧碳复合材料、硅合金材料和纳米硅/二氧化硅复合物的一种或多种；所述石墨选自天然石墨和人造石墨的一种或两种；所述导电剂选自炭黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种；所述粘结剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯腈和海藻酸钠中的一种或多种。所述集流体选自本领域技术人员熟知的集流体，在具体实施例中，所述集流体选自铜箔，其厚度为4～15μm。在本申请中，所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层形成的总涂层中硅基材料、石墨、导电剂、粘结剂分别占总涂层重量的5％～50％、50％～90％、1％～5％、1～5％。
本申请还提供了一种高能量密度电池，其包括正极和负极，其中所述负极为本申请上述方案所述的含硅负极片。本申请中，正极、负极的N/P的设定值为1.02～1.2。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的含硅负极片及高能量密度电池进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
正极片制作：
正极质量比为：镍钴锰三元材料811：导电炭黑：聚偏二氟乙烯＝96.5:1.5：2；将聚偏二氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮溶剂中配制成7％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后加入镍钴锰三元材料811，直至浆料混合分散均匀，加入N-甲基吡咯烷酮调节粘度至5000～8000cp，然后将混合好的浆料均匀的涂布在厚度为12μm的铝箔上，涂布双面面密度为40mg/cm2，并辊压分切得到正极片。
负极片制作：
负极浆料1：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝1.9：93.1：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
负极浆料2：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝28.5：66.5：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
负极浆料3：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝9.5：85.5：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
以对应正极容量过量8％计算对应负极所需要的负极活性物质重量，并设定每一涂层的面密度，保证三个涂层中硅氧碳复合材料与石墨材料的总和为实际所需的总重量。设定第一涂层双面面密度为6.0mg/cm2，第二涂层双面面密度为4.6mg/cm2，第三涂层双面面密度为6.0mg/cm2，并辊压分切得到负极片。用挤压涂布机依次将第一涂层、涂布于6um铜箔上，第二涂层涂布于第一涂层上，第三涂层涂布于第二涂层上；
将正负极片烘烤后进行模切制片，叠片，焊接极耳，铝塑壳封装，注入电解液，化成，老化，抽气封边。
对老化后电池分别检测内阻、容量、能量密度、循环性能各项指标。
实施例2
正极片制作同实施例1完全相同。
负极片制作：
负极浆料1：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝4.75：91.25：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
负极浆料2：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝42.75：52.25：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
负极浆料3：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝11.4：83.6：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
以对应正极容量过量8％计算对应负极所需要的负极活性物质重量，并设定每一涂层的面密度，保证三个涂层中硅氧碳复合材料与石墨材料的总和为实际所需的总重量。设定第一涂层双面面密度为3.4mg/cm2，第二涂层双面面密度为6.0mg/cm2，第三涂层双面面密度为3.4mg/cm2，并辊压分切得到负极片。用挤压涂布机依次将第一涂层、涂布于6um铜箔上，第二涂层涂布于第一涂层上，第三涂层涂布于第二涂层上；
将正负极片烘烤后进行模切制片，叠片，焊接极耳，铝塑壳封装，注入电解液，化成，老化，抽气封边。
对老化后电池分别检测内阻、容量、能量密度、循环性能各项指标。
实施例3
正极片制作同实施例1完全相同。
负极片制作：
负极浆料1：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝4.75：91.25：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
负极浆料2：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝57：38：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
负极浆料3：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝12.8：82.2：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
以对应正极容量过量8％计算对应负极所需要的负极活性物质重量，并设定每一涂层的面密度，保证三个涂层中硅氧碳复合材料与石墨材料的总和为实际所需的总重量。设定第一涂层双面面密度为2.0mg/cm2，第二涂层双面面密度为6.0mg/cm2，第三涂层双面面密度为2.4mg/cm2，并辊压分切得到负极片。用挤压涂布机依次将第一涂层、涂布于6um铜箔上，第二涂层涂布于第一涂层上，第三涂层涂布于第二涂层上；
将正负极片烘烤后进行模切制片，叠片，焊接极耳，铝塑壳封装，注入电解液，化成，老化，抽气封边。
对老化后电池分别检测内阻、容量、能量密度、循环性能各项指标。
对比例1
正极片制作同实施例1完全相同。
负极所使用的硅氧碳复合材料和石墨材料的重量，即负极片所提供的容量与实施例1完全相同，区别如下：
负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝11.7：83.3：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
然后将混合好的浆料均匀的涂布在厚度为6μm的铜箔上，涂布面密度以对应正极容量过量8％计算为16.6mg/cm2，与实施例1负极涂布总面密度相同，辊压分切得到负极片；
将正负极片烘烤后进行模切制片，叠片，焊接极耳，铝塑壳封装，注入电解液，化成，老化，抽气封边。
对老化后电池分别检测内阻、容量、能量密度、循环性能各项指标。
对比例2
正极片制作同实施例1完全相同。
负极所使用的硅氧碳复合材料和石墨材料的重量，即负极片所提供的容量与实施例1完全相同，区别如下：
负极浆料1：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝1.9：93.1：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
负极浆料2：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝18.1：76.9：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
以对应正极容量过量8％计算对应负极所需要的负极活性物质重量，并设定每一涂层的面密度，保证两个涂层中硅氧碳复合材料与石墨材料的总和为实际所需的总重量。设定第一涂层双面面密度为6.0mg/cm2，第二涂层双面面密度为10.6mg/cm2，并辊压分切得到负极片。用挤压涂布机依次将第一涂层涂布于6um铜箔上，第二涂层涂布于第一涂层上；
将正负极片烘烤后进行模切制片，叠片，焊接极耳，铝塑壳封装，注入电解液，化成，老化，抽气封边。
对老化后电池分别检测内阻、容量、能量密度、循环性能各项指标。
对比例3
正极片制作同实施例1完全相同。
负极所使用的硅氧碳复合材料和石墨材料的重量，即负极片所提供的容量与实施例2完全相同，区别如下：
负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝24.7：70.3：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
然后将混合好的浆料均匀的涂布在厚度为6μm的铜箔上，涂布面密度以对应正极容量过量8％计算为12.8mg/cm2，与实施例2负极涂布总面密度相同，辊压分切得到负极片；
将正负极片烘烤后进行模切制片，叠片，焊接极耳，铝塑壳封装，注入电解液，化成，老化，抽气封边。
对老化后电池分别检测内阻、容量、能量密度、循环性能各项指标。
对比例4
正极片制作同实施例1完全相同。
负极所使用的硅氧碳复合材料和石墨材料的重量，即负极片所提供的容量与实施例2完全相同，区别如下：
负极浆料1：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝4.75：91.25：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
负极浆料2：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝31.3：63.7：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
以对应正极容量过量8％计算对应负极所需要的负极活性物质重量，并设定每一涂层的面密度，保证两个涂层中硅氧碳复合材料与石墨材料的总和为实际所需的总重量。设定第一涂层双面面密度为3.4mg/cm2，第二涂层双面面密度为9.4mg/cm2，并辊压分切得到负极片。用挤压涂布机依次将第一涂层涂布于6um铜箔上，第二涂层涂布于第一涂层上；
将正负极片烘烤后进行模切制片，叠片，焊接极耳，铝塑壳封装，注入电解液，化成，老化，抽气封边。
对老化后电池分别检测内阻、容量、能量密度、循环性能各项指标。
对比例5
正极片制作同实施例1完全相同。
负极所使用的硅氧碳复合材料和石墨材料的重量，即负极片所提供的容量与实施例3完全相同，区别如下：
负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝36.6：58.4：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
然后将混合好的浆料均匀的涂布在厚度为6μm的铜箔上，涂布面密度以对应正极容量过量8％计算为10.4mg/cm2，与实施例3负极涂布总面密度相同，辊压分切得到负极片；
将正负极片烘烤后进行模切制片，叠片，焊接极耳，铝塑壳封装，注入电解液，化成，老化，抽气封边。
对老化后电池分别检测内阻、容量、能量密度、循环性能各项指标。
对比例6
正极片制作同实施例1完全相同。
负极所使用的硅氧碳复合材料和石墨材料的重量，即负极片所提供的容量与实施例3完全相同，区别如下：
负极浆料1：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝4.75：91.25：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
负极浆料2：负极质量比为：硅氧碳复合材料：人造石墨：导电炭黑：羧甲基纤维素钠:丁苯橡胶＝44.2：50.8：1.5：1.5：2；将增稠剂羧甲基纤维素钠溶于去离子水中配制成2.5％的胶液，然后加入导电炭黑，分散完全后分批多次加入硅氧碳复合材料和人造石墨，混合均匀后加入粘结剂丁苯橡胶乳液，加水调节粘度至2000～4000cp；
以对应正极容量过量8％计算对应负极所需要的负极活性物质重量，并设定每一涂层的面密度，保证三个涂层中硅氧碳复合材料与石墨材料的总和为实际所需的总重量。设定第一涂层双面面密度为2mg/cm2，第二涂层双面面密度为8.4mg/cm2，并辊压分切得到负极片。用挤压涂布机依次将第一涂层涂布于6um铜箔上，第二涂层涂布于第一涂层上；
将正负极片烘烤后进行模切制片，叠片，焊接极耳，铝塑壳封装，注入电解液，化成，老化，抽气封边。
对老化后电池分别检测内阻、容量、能量密度、循环性能各项指标。
本发明实施例1～3以及对比例1～6所制得的锂离子电池性能测试结果如下：
取各实施例与对比例电池，在常温下以0.33C充电至50％SOC，以1C放电10s，计算电池在50％SOC下的直流内阻；在常温下以0.33C电流充电至满电，恒压截止电流为0.033C，分别测试各组电池0.33C放电容量及放电能量，计算电池的能量密度；按照1C充放电测试流程，测试各组电池的循环性能；将循环100圈后的电池充满电拆解，观察负极片状态；测试结果见下表1：
表1实施例1～3与对比例1～6性能测试对比
Figure BDA0002990400390000111
Figure BDA0002990400390000121
从表1可以看出，本发明提供的锂离子电池，在保证较高的能量密度的同时，电池直流内阻小，尤其在高容量负极上差别明显；具体的，负极容量为500mAh/g时，性能差别不大，这是因为硅含量较低膨胀不明显，对性能影响不大，但当负极容量提高、硅含量增加即负极容量达到650mAh/g、800mAh/g时，本发明提供的方法可以显著提高电池的性能。图2可以看出，满电的负极片不会从集流体脱落，界面无开裂粉化，大大减少了与电解液的副反应，电池循环寿命优异，性能提升显著。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种含硅负极片，包括集流体，涂敷于所述集流体表面的第一涂层，涂敷于所述第一涂层表面的第二涂层，涂敷于所述第二涂层表面的第三涂层；
所述第一涂层、第二涂层和第三涂层中均包括含硅活性物质、导电剂和粘结剂，所述含硅活性物质为硅基材料和石墨的混合物，所述第二涂层中的硅基材料的质量同时大于第一涂层中的硅基材料的质量和第三涂层中的硅基材料的质量；
所述第二涂层中的硅基材料的质量＞第三涂层中的硅基材料的质量＞第一涂层中的硅基材料的质量；
所述第一涂层中的硅基材料与石墨的质量比为(1.5～6.5)：(93.5～98.5)，所述第二涂层中的硅基材料与石墨的质量比为(25～45)：(25～75)，所述第三涂层中的硅基材料与石墨的质量比为(9～30)：(70～93)。
2.根据权利要求1所述的含硅负极片，其特征在于，所述第一涂层、第二涂层和第三涂层形成的涂层中，所述硅基材料的总质量为总涂层质量的5～50wt％，所述石墨的总质量为总涂层质量的50～90wt％，所述导电剂的总质量为总涂层质量的1～5wt％，所述粘结剂的总质量为总涂层质量的1～5wt％。
3.根据权利要求1所述的含硅负极片，其特征在于，所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层的面密度为(1～6)：(1～6)：(1～6)。
4.根据权利要求1所述的含硅负极片，其特征在于，所述硅基材料选自纳米硅颗粒，硅氧碳复合材料、硅合金材料和纳米硅/二氧化硅复合物的一种或多种；所述石墨选自天然石墨和人造石墨的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的含硅负极片，其特征在于，所述导电剂选自炭黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种；所述粘结剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚丙烯腈和海藻酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的含硅负极片，其特征在于，所述集流体为铜箔，厚度为4～15μm。
7.一种高能量密度电池，包括正极和负极，其特征在于，所述负极为权利要求1～6任一项所述的含硅负极片。
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