CN116404101A - 一种负极极片、电池、电池包及用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种负极极片、电池、电池包及用电设备。负极极片包括负极集流体以及负极材料层，负极材料层设置于负极集流体的表面，负极材料层包括第一活性材料，第一活性材料包括第一颗粒群和第二颗粒群，第一颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度为P1，第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度为P2，则满足关系式1.0≤P1/P2≤1.5；其中，第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50满足关系式：13μm≤Dv50≤20μm；第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50’满足关系式：5μm≤Dv50’≤12μm。负极极片应用于电池时，电池兼具较高的能量密度以及较好的循环性能。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种负极极片、电池、电池包及用电设备。
背景技术
当前能源危机和环境污染日益严重，二次电池作为一种新型能源转换装置，其应用越加广泛，但是，相关技术中，在提升二次电池的能量密度的时候，往往会损失动力学性能或造成二次电池的循环寿命较短。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种负极极片、电池、电池包及用电设备，所述负极极片应用于电池时，使得电池兼具较高的能量密度以及较好的循环性能。
本申请提供了一种负极极片，所述负极极片包括负极集流体以及负极材料层，所述负极材料层设置于所述负极集流体的表面，所述负极材料层包括第一活性材料，所述第一活性材料包括第一颗粒群和第二颗粒群，所述第一颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度为P1，所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度为P2，则满足关系式1.0≤P1/P2≤1.5；其中，所述第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50满足关系式：13μm≤Dv50≤20μm；所述第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50’满足关系式：5μm≤Dv50’≤12μm。
进一步地，所述第一颗粒群在压实前的比表面积为S1，所述第一颗粒群在压实后的比表面积为S2；所述第二颗粒群在压实前的比表面积为S1’，所述第二颗粒群在压实后的比表面积为S2’，则满足关系式：1.0≤(S2/S1)/(S2’/S1’)≤3.0。
进一步地，所述第一颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P1满足关系式：1.6g/cm3≤P1≤2.0g/cm3。
进一步地，所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P2满足关系式：1.25g/cm3≤P2≤1.7g/cm3。
进一步地，所述第一颗粒群满足关系式：0.5≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.3，其中，Dv90为所述第一颗粒群中体积百分数达90%时对应的粒径的数值，Dv10为所述第一颗粒群中体积百分数达10%时对应的粒径的数值，Dv50为所述第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径的数值。
进一步地，所述第二颗粒群满足关系式：0.8≤(Dv90’-Dv10’)/Dv50’≤1.6，其中，Dv90’为所述第二颗粒群中体积百分数达90%时对应的粒径的数值，Dv10’为所述第二颗粒群中体积百分数达10%时对应的粒径的数值，Dv50’为所述第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径的数值。
进一步地，所述第一颗粒群在压实前的比表面积为S1，所述第一颗粒群在压实后的比表面积为S2，则1.0≤S2/S1≤5.4。
进一步地，所述第二颗粒群在压实前的比表面积为S1’，所述第二颗粒群在压实后的比表面积为S2’，则1.0≤S2’/S1’≤1.8。
本申请还提供了一种电池，所述电池包括电解液、正极极片、隔膜以及本申请提供的负极极片，所述正极极片至少部分浸渍于所述电解液中；所述隔膜位于所述正极极片的一侧，且至少部分浸渍于所述电解液中，所述负极极片设置于所述隔膜背离所述正极极片的一侧且至少部分浸渍于所述电解液中。
本申请还提供了一种电池包，所述电池包包括：箱体以及本申请提供的电池，多个所述电池收容于所述箱体内，多个所述电池的连接方式包括串联、并联中的至少一种。
本申请还提供了一种用电设备，所述用电设备包括：设备本体以及本申请提供的电池，所述设备本体包括设备正极及设备负极；所述电池的正极极片用于电连接设备本体的设备正极，电池的负极极片用于电连接所述设备本体的设备负极，所述电池包用于为所述设备本体进行供电。
在本申请提供的负极极片中，所述负极材料层包括第一活性材料，所述第一活性材料包括第一颗粒群及第二颗粒群，且第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值大于所述第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值，则在同样的压力下，所述第一颗粒群的压实密度大于第二颗粒群的压实密度，则颗粒的粒径与压实密度呈正相关。在本申请中，所述第一颗粒群在5吨压力下的压实密度为P1，所述第二颗粒群在5吨压力下的压实密度为P2，且满足关系式1.0≤P1/P2≤1.5时，所述第一颗粒群的压实密度及所述第二颗粒群的压实密度在合理的范围内，在所述负极极片的制备过程中，所述第一颗粒群及所述第二颗粒群的石墨化程度均在合理的范围内，使得所述负极极片应用于电池时，兼具较高的能量密度及较好的循环性能。当P1/P2的值大于1.5时，一方面，所述第一颗粒群的压实密度P1过大，相应地，所述第一颗粒群的颗粒的粒径过大，则在所述负极极片的制备过程中，所述第一颗粒群的颗粒的石墨化程度偏高，减少了所述负极极片的晶格缺陷，则当负极极片应用于电池且活性离子在所述负极极片进行嵌入和脱出时，活性离子嵌脱的路径变长，使得在电池循环过程中产生极化现象，使得消耗过多的活性离子，继而降低了所述负极极片应用于电池时的循环性能。另一方面，所述第二颗粒群的压实密度P2过小，相应地，所述第二颗粒群的颗粒的粒径过小，则在所述负极极片的制备过程中，所述第二颗粒群由于存在过多的晶界而导致石墨化程度偏低，继而降低了负极极片应用于电池时的首次充放电效率及能量密度。当P1/P2的值小于1.0时，所述第一颗粒群在5吨压力下的压实密度P1小于所述第二颗粒群在5吨压力下的压实密度P2，则证明在所述负极极片的制备过程中，所述第一颗粒群包括掺杂了较多第一粘结剂而形成的大颗粒，而原有的颗粒的粒径较小，在第一颗粒群的石墨化过程中，第一粘结剂将转变为软碳结构，使得所述负极极片存在较多的缺陷，增多了负极极片与电解液的副反应，从而降低了电池的首次充放电性能；再者，所述负极极片存在了较多的缺陷，将消耗更多的活性离子，使得降低电池的循环性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请一些实施方式，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的附图。
图1为本申请一实施例的负极极片的结构示意图；
图2为本申请一实施例的负极极片沿图1中A-A方向的剖视图；
图3为本申请一实施例的电池的结构示意图；
图4为本申请一实施例的电池沿图3中B-B方向的剖视图；
图5为本申请一实施例的正极极片的结构示意图；
图6为本申请一实施例的正极极片沿图5中C-C方向的剖视图；
图7为本申请一实施例的电池包的结构示意图；
图8为本申请一实施例的用电设备的结构示意图；
图9为本申请一实施例的用电设备的电路框图。
附图标记说明：
100-负极极片，110-负极集流体，120-负极材料层，200-电池，210-电解液，220-正极极片，221-正极集流体，222-正极材料层，230-隔膜，300-电池包，310-箱体，400-用电设备，410-设备本体。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”或“实施方式”意味着，结合实施例或实施方式描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
当前能源危机和环境污染日益严重，二次电池作为一种新型能源转换装置，其应用越加广泛，但是，相关技术中，在提升二次电池的能量密度的时候，往往会损失动力学性能或造成二次电池的循环寿命较短。
在相关技术中，通常通过增加负极极片的压实密度来增加二次电池的能量密度，但是随着压实密度的增加，在二次电池的循环过程中会出现较严重的极化现象，使得二次电池的温度升高，且使得二次电池的循环性能较差。此外，还可通过增加负极极片中活性材料的用量来增加二次电池的能量密度，但是随着活性材料的增加，负极极片的厚度增大，增大了二次电池中活性离子在负极极片嵌脱的路径，继而降低了二次电池的循环性能。
在本申请术语中，“极化现象”指在电池中，活性离子在外电场的作用下发生定向移动，造成极附近的活性离子的浓度大于电解液中活性离子的浓度的现象。
请参见图1及图2，本申请提供了一种负极极片100，所述负极极片100包括负极集流体110以及负极材料层120，所述负极材料层120设置于所述负极集流体110的表面，所述负极材料层120包括第一活性材料，所述第一活性材料包括第一颗粒群和第二颗粒群，所述第一颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度为P1，所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度为P2，则满足关系式1.0≤P1/P2≤1.5；其中，所述第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50（即所述第一颗粒群的中值粒径）满足关系式：13μm≤Dv50≤20μm；所述第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50’（即所述第二颗粒群的中值粒径）满足关系式：5μm≤Dv50’≤12μm。
可选地，所述第一活性材料选自人造石墨、天然石墨等中的一种或几种。所述天然石墨选自针状焦石墨、石油焦石墨等中的一种；所述人造石墨可由所述针状焦石墨、石油焦石墨等中的一种或多种通过加工而成。
具体地，所述第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50的值可以为但不限于为13μm、13.5μm、13.9μm、14μm、14.6μm、14.9μm、15μm、15.2μm、15.3μm、16μm、16.5μm、16.8μm、17.5μm、17.9μm、18μm、18.1μm、18.3μm、19μm、19.3μm、19.5μm及20μm。
具体地，所述第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50’的值可以为但不限于为5μm、5.2μm、6μm、6.5μm、7μm、7.4μm、8μm、8.5μm、8.9μm、9μm、9.4μm、9.9μm、10μm、10.2μm、10.5μm、11μm、11.2μm、11.4μm、11.8μm、11.9μm及12μm等。
可以理解地，所述第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50满足关系式：13μm≤Dv50≤20μm，可以为，在所述第一颗粒群中，颗粒粒径的中位数介于13μm至20μm之间；还可以为，在所述第一颗粒群中，颗粒粒径大于13μm至20μm的颗粒的体积占所述第一颗粒群的总体积的比值为50%，颗粒粒径小于13μm至20μm的颗粒的体积占所述第一颗粒群的总体积的比值为50%。
可以理解地，所述第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50’满足关系式：5μm≤Dv50’≤12μm，可以为，在所述第二颗粒群中，颗粒粒径的中位数介于5μm至12μm之间；还可以为，在所述第二颗粒群中，颗粒粒径大于5μm至12μm的颗粒的体积占所述第二颗粒群的总体积的比值为50%，颗粒粒径小于5μm至12μm的颗粒的体积占所述第二颗粒群的总体积的比值为50%。
可以理解地，所述负极材料层120与所述负极集流体110依次层叠设置。所述负极集流体110用于承载所述负极材料层120中，并将所述负极材料层120中第一活性材料产生的电流汇集起来，以产生更大的输出电流。
可选地，在一些实施例中，所述负极材料层120设置于所述负极集流体110的一个表面上。在另一些实施例中，所述负极材料层120设置于所述负极集流体110相背的两个表面上。
可以理解地，Dv50＞Dv50’，则所述第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值大于所述第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值，所述第一颗粒群的总体粒径大于所述第二颗粒群的总体粒径。
可选地，可通过使用FT-100F粉末自动压实密度仪，设定压实密度为5吨，对所述第一颗粒群在5吨压力下进行压实并测量所述第一颗粒群在5吨压力下的压实密度P1，对所述第二颗粒群在5吨压力下进行压实并测量所述第二颗粒群在5吨压力下的压实密度P2。
在本实施例中，所述负极材料层120包括第一活性材料，所述第一活性材料包括第一颗粒群及第二颗粒群，且第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值大于所述第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值，则在同样的压力下，所述第一颗粒群的压实密度大于第二颗粒群的压实密度。在本申请实施例中，所述第一颗粒群在5吨压力下的压实密度为P1，所述第二颗粒群在5吨压力下的压实密度为P2，且满足关系式1.0≤P1/P2≤1.5时，所述第一颗粒群的压实密度及所述第二颗粒群的压实密度在合理的范围内，在所述负极极片100的制备过程中，所述第一颗粒群及所述第二颗粒群的石墨化程度均在合理的范围内，使得所述负极极片100应用于电池200时，兼具较高的能量密度及较好的循环性能。当P1/P2的值大于1.5时，一方面，所述第一颗粒群的压实密度P1过大，相应地，所述第一颗粒群的颗粒的粒径过大，则在所述负极极片100的制备过程中，所述第一颗粒群的颗粒的石墨化程度偏高，减少了所述负极极片100的晶格缺陷，则当负极极片100应用于电池200且活性离子在所述负极极片100进行嵌入和脱出时，活性离子嵌脱的路径变长，使得在电池200循环过程中产生极化现象，使得消耗过多的活性离子，继而降低了所述负极极片100应用于电池200时的循环性能。另一方面，所述第二颗粒群的压实密度P2过小，相应地，所述第二颗粒群的颗粒的粒径过小，则在所述负极极片100的制备过程中，所述第二颗粒群由于存在过多的晶界而导致石墨化程度偏低，继而降低了负极极片100应用于电池200时的首次充放电效率及能量密度。当P1/P2的值小于1.0时，所述第一颗粒群在5吨压力下的压实密度P1小于所述第二颗粒群在5吨压力下的压实密度P2，则证明在所述负极极片100的制备过程中，所述第一颗粒群包括掺杂了较多第一粘结剂而形成的大颗粒，而原有的颗粒的粒径较小，在第一颗粒群的石墨化过程中，第一粘结剂将转变为软碳结构，使得所述负极极片100存在较多的缺陷，增多了负极极片100与电解液210的副反应，从而降低了电池200的首次充放电性能；再者，所述负极极片100存在了较多的缺陷，将消耗更多的活性离子，使得降低电池200的循环性能。
在本申请术语中，电池200的首次充放电效率是指在电池200在第一次充电后，电池200首次放电容量与电池200首次充电容量的比值。
在一些实施例中，所述第一颗粒群在压实前的比表面积为S1，所述第一颗粒群在压实后的比表面积为S2；所述第二颗粒群在压实前的比表面积为S1’，所述第二颗粒群在压实后的比表面积为S2’，则满足关系式：1.0≤(S2/S1)/(S2’/S1’)≤3.0。具体地，所述(S2/S1)/(S2’/S1’)的值可以为但不限于为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9及3.0等。
可以理解地，S2/S1的值即为所述第一颗粒群在压实前的比表面积S1与所述第一颗粒群在压实后的比表面积S2的比值，则S2/S1为所述第一颗粒群的破碎比，若所述第一颗粒群的颗粒在压实过程中被压碎，则S2/S1的值大于1。
可以理解地，S2’/S1’的值即为所述第二颗粒群在压实前的比表面积S1’与所述第二颗粒群在压实后的比表面积S2’的比值，则S2’/S1’为所述第二颗粒群的破碎比，若所述第二颗粒群的颗粒在压实过程中被压碎，则S2’/S1’的值大于1。
在本实施例中，所述负极极片100满足关系式1.0≤(S2/S1)/(S2’/S1’)≤3.0，则在所述负极极片100的制备过程中，所述第一颗粒群的颗粒及所述第二颗粒群的颗粒在压实的过程中破碎的程度较小，保证了所述负极极片100应用于电池200时的高首次充放电效率、高能量密度以及较好的循环性能。当(S2/S1)/(S2’/S1’)的值大于3.0时，S2’/S1’的值为1或稍大于1，S2/S1的值大于1，所述第一颗粒群在压实后的比表面积S2的值则远大于所述第一颗粒群在压实前的比表面积S1的值，则所述第一颗粒群在压实过程中的破碎程度较大，使得当负极极片100应用于电池200时，降低电池200的首次充放电效率及能量密度，再者，在电池200的循环过程中，所述第一颗粒群中较多的颗粒发生破碎，使得负极极片100消耗更多的电解液210成膜添加剂，加重了电解液210成膜剂对负极极片100的腐蚀，继而降低了所述电池200的循环性能。
在一些实施例中，所述第一颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P1满足关系式：1.6g/cm3≤P1≤2.0g/cm3。具体地，所述第一颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P1的值可以为但不限于为1.6g/cm3、1.63g/cm3、1.67g/cm3、1.7g/cm3、1.72g/cm3、1.74g/cm3、1.76g/cm3、1.78g/cm3、1.79g/cm3、1.81g/cm3、1.83g/cm3、1.84g/cm3、1.86g/cm3、1.88g/cm3、1.89g/cm3、1.90g/cm3、1.91g/cm3、1.92g/cm3、1.93g/cm3、1.94g/cm3、1.95g/cm3及2.0g/cm3等。
在本实施例中，当所述第一颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P1满足关系式1.6g/cm3≤P1≤2.0g/cm3时，所述第一颗粒群的压实密度P1在合理的范围内，使得在所述负极极片100的制备过程中，所述第一颗粒群的石墨化程度在合理的范围内，所述负极极片100的晶格缺陷的数量也在合理的范围内，使得所述负极极片100应用于电池200时，既能兼具较高的首次充放电性能、较高的能量密度，又能兼具较好的循环性能。当所述第一颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P1的值大于2.0g/cm3时，所述第一颗粒群的压实密度过大，则所述第一颗粒群的颗粒的粒径过大，在所述负极极片100的制备过程中，所述第一颗粒群的颗粒的石墨化程度偏高，减少了所述负极极片100的晶格缺陷，则当负极极片100应用于电池200且活性离子在所述负极极片100进行嵌入和脱出时，活性离子嵌脱的路径变长，使得在电池200循环过程中产生极化现象，使得消耗过多的活性离子，继而降低了所述负极极片100应用于电池200时的循环性能。当所述第一颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P1的值小于1.6g/cm3时，所述第一颗粒群的压实密度过小，则证明在所述负极极片100的制备过程中，所述第一颗粒群包括掺杂了较多第一粘结剂而形成的大颗粒，而原有的颗粒的粒径较小，在第一颗粒群的石墨化过程中，第一粘结剂将转变为软碳结构，使得所述负极极片100存在较多的缺陷，增多了负极极片100与电解液210的副反应，从而降低了电池200的首次充放电性能；再者，所述负极极片100存在了较多的缺陷，将消耗更多的活性离子，使得降低电池200的循环性能。
在一些实施例中，所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P2满足关系式：1.25g/cm3≤P2≤1.7g/cm3。具体地，所述第二颗粒群在5吨压力下的压实密度P2的值可以为但不限于为1.25g/cm3、1.28g/cm3、1.33g/cm3、1.37g/cm3、1.4g/cm3、1.42g/cm3、1.43g/cm3、1.45g/cm3、1.46g/cm3、1.48g/cm3、1.49g/cm3、1.50g/cm3、1.52g/cm3、1.54g/cm3、1.56g/cm3、1.58g/cm3、1.59g/cm3、1.6g/cm3、1.61g/cm3、1.63g/cm3、1.64g/cm3、1.66g/cm3、1.68g/cm3及1.7g/cm3等。
在本实施例中，当所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P2满足关系式：1.25g/cm3≤P2≤1.7g/cm3时，所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度在合理的范围内，则所述第二颗粒群的颗粒的粒径也在合理的范围内，使得所述负极极片100应用于电池200时，所述第二颗粒群的石墨化程度在合理的范围内，所述负极极片100既能兼具较高的能量密度，又具备较高的首次充放电效率及能量密度。当所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P2大于1.7g/cm3时，所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度过大，则相应地，所述第二颗粒群中的颗粒的粒径过大，不利于所述第二颗粒群的颗粒填充所述第一颗粒群的间隙，使得降低了所述负极极片100的能量密度。当所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P2小于1.25g/cm3时，所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度过小，相应地，所述第二颗粒群的颗粒的粒径过小，则在所述负极极片100的制备过程中，所述第二颗粒群由于存在过多的晶界而导致石墨化程度偏低，继而降低了负极极片100应用于电池200时的首次充放电效率及能量密度。
在一些实施例中，所述第一颗粒群满足关系式：0.5≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.3，其中，Dv90为所述第一颗粒群中体积百分数达90%时对应的粒径的数值，Dv10为所述第一颗粒群中体积百分数达10%时对应的粒径的数值，Dv50为所述第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径的数值。具体地，(Dv90-Dv10)/Dv50的值可以为但不限于为0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.05、1.1、1.15、1.2、1.25及1.3等。
可以理解地，Dv90为所述第一颗粒群中体积百分数达90%时对应的粒径的数值，可以为，在所述第一颗粒群中，颗粒粒径小于Dv90的数值的颗粒的体积占所述第一颗粒群的总体积的比值为90%。
可以理解地，Dv50为所述第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径的数值，可以为，在所述第一颗粒群中，颗粒粒径小于Dv50的数值的颗粒的体积占所述第一颗粒群的总体积的比值为10%。
在本实施例中，所述(Dv90-Dv10)/Dv50的值可表示所述第一颗粒群的粒径分布程度。当所述第一颗粒群满足关系式0.5≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.3时，所述第一颗粒群的粒径分布在合理的范围内，使得第一颗粒群的大颗粒及小颗粒既能相互配合，以充分利用负极极片100的空隙，提高负极极片100应用于电池200时的能量密度；再者，所述第一颗粒群中的颗粒不会过大也不会过小，使得当负极极片100应用于电池200时，所述电池200有较高的首次充放电效率、能量密度以及较好的循环性能。当(Dv90-Dv10)/Dv50的值大于1.3时，所述第一颗粒群的粒径分布较广，即所述第一颗粒群存在过大的颗粒或过小的颗粒。一方面，在所述负极极片100的制备过程中，所述过大的颗粒在压实的过程中容易发生破碎，使得当负极极片100应用于电池200时，降低电池200的首次充放电效率及能量密度，再者，过大的颗粒破碎后，将使得负极极片100消耗更多的电解液210成膜添加剂，加重了电解液210成膜剂对负极极片100的腐蚀，继而降低了所述电池200的循环性能。另一方面，所述过小的颗粒有较多的晶界，使得在所述负极极片100的制备过程中，所述第一颗粒群的石墨化程度偏低，继而降低了负极极片100应用于电池200时的首次充放电效率及能量密度。当(Dv90-Dv10)/Dv50的值小于0.5时，所述第一颗粒群的粒径分布较窄，所述第一颗粒群的颗粒粒径较为集中，使得无法通过大颗粒与小颗粒相互配合，以充分利用负极极片100的空隙，继而降低了负极极片100应用于电池200时的能量密度。
在一些实施例中，所述第二颗粒群满足关系式：0.8≤(Dv90’-Dv10’)/Dv50’≤1.6，其中，Dv90’为所述第二颗粒群中体积百分数达90%时对应的粒径的数值，Dv10’为所述第二颗粒群中体积百分数达10%时对应的粒径的数值，Dv50’为所述第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径的数值。具体地，(Dv90’-Dv10’)/Dv50’的值可以为但不限于为0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.05、1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55及1.6等。
可以理解地，Dv90’为所述第二颗粒群中体积百分数达90%时对应的粒径的数值，可以为，在所述第二颗粒群中，颗粒粒径小于Dv90’的数值的颗粒的体积占所述第二颗粒群的总体积的比值为90%。
可以理解地，Dv10’为所述第二颗粒群中体积百分数达10%时对应的粒径的数值，可以为，在所述第二颗粒群中，颗粒粒径小于Dv10’的数值的颗粒的体积占所述第二颗粒群的总体积的比值为10%。
在本实施例中，所述(Dv90’-Dv10’)/Dv50’的值可表示所述第二颗粒群的粒径分布程度。当所述第二颗粒群满足关系式0.8≤(Dv90’-Dv10’)/Dv50’≤1.6时，所述第二颗粒群的粒径分布在合理的范围内，所述第二颗粒群的颗粒能充分填充所述第一颗粒群堆积所形成的空隙，提高了所述负极极片100应用于电池200时的能量密度。当(Dv90’-Dv10’)/Dv50’的值大于1.6时，所述第二颗粒群的粒径分布较广，即所述第二颗粒群中存在过大的颗粒或过小的颗粒。一方面，在所述负极极片100的制备过程中，所述第二颗粒群中过大的颗粒无法填充所述第一颗粒群堆积所形成的空隙，使得降低了所述负极极片100的能量密度。
另一方面，所述过小的颗粒有较多的晶界，使得在所述负极极片100的制备过程中，所述第二颗粒群的石墨化程度偏低，继而降低了负极极片100应用于电池200时的首次充放电效率及能量密度。当(Dv90’-Dv10’)/Dv50’的值小于0.8时，所述第二颗粒群的粒径分布较窄，所述第二颗粒群的颗粒粒径较为集中，使得无法充分填充第一颗粒群堆积所形成的空隙，继而降低了负极极片100应用于电池200时的能量密度。
在一些实施例中，所述第一颗粒群在压实前的比表面积为S1，所述第一颗粒群在压实后的比表面积为S2，则1.0≤S2/S1≤5.4。具体地，S2/S1的值可以为但不限于为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.2、3.4、3.6、3.7、3.9、4.1、4.3、4.5、4.7、4.9、5.0、5.2、5.3及5.4等。
在本申请实施例中，S2/S1的值为所述第一颗粒群在压实前的比表面积S1与所述第一颗粒群在压实后的比表面积S2的比值。当所述第一颗粒群满足1.0≤S2/S1≤5.4时，所述第一颗粒群的破碎程度在合理的范围内，当所述负极极片100应用于电池200时，所述第一颗粒群中较少或者几乎没有颗粒发生破碎，避免所述负极极片100消耗更多的电解液210成膜添加剂，防止加重电解液210成膜剂对负极极片100的腐蚀，保证了所述电池200的循环性能。当S2/S1的值大于5.4时，则所述第一颗粒群在压实过程中的破碎程度过大，使得当负极极片100应用于电池200时，降低电池200的首次充放电效率及能量密度；再者，在电池200的循环过程中，所述第一颗粒群中较多的颗粒发生破碎，使得负极极片100消耗更多的电解液210成膜添加剂，加重了电解液210成膜剂对负极极片100的腐蚀，继而降低了所述电池200的循环性能。
在一些实施例中，所述第二颗粒群在压实前的比表面积为S1’，所述第二颗粒群在压实后的比表面积为S2’，则1.0≤S2’/S1’≤1.8。具体地，S2’/S1’的值可以为但不限于为1.0、1.05、1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75及1.8等。
在本申请实施例中，S2’/S1’的值即为所述第二颗粒群在压实前的比表面积S1’与所述第二颗粒群在压实后的比表面积S2’的比值。当所述第二颗粒群满足1.0≤S2’/S1’≤1.8时，得到第二颗粒群的破碎程度在合理的范围内，当所述负极极片100应用于电池200时，所述第二颗粒群中几乎没有颗粒发生破碎，避免所述负极极片100消耗更多的电解液210成膜添加剂，防止加重电解液210成膜剂对负极极片100的腐蚀，保证了所述电池200的循环性能。当S2’/S1’的值大于1.8时，则所述第二颗粒群在压实过程中的破碎程度较大，使得当负极极片100应用于电池200时，降低电池200的首次充放电效率及能量密度；再者，在电池200的循环过程中，所述第二颗粒群中较多的颗粒发生破碎，使得负极极片100消耗更多的电解液210成膜添加剂，加重了电解液210成膜剂对负极极片100的腐蚀，继而降低了所述电池200的循环性能。
在一些实施例中，所述负极极片100还包括第一粘结剂、第一导电剂及增稠剂。
在本实施例中，所述第一粘结剂用于粘结和保持负极材料层120，增强负极材料层120与负极集流体110的电子接触，更好地稳定负极极片100的结构。所述第一导电剂使得负极极片100具有良好的充放电性能，减小负极极片100的接触电阻，加速电子的移动速率，从而提高负极极片100的充放电效率。所述增稠剂可用于改善负极极片100各组分的均匀性，粘结第一活性材料、第一导电剂及负极集流体110，有利于保持所述负极极片100的结构的完整性。
可选地，所述第一粘结剂包括沥青粘结剂、丁苯橡胶（SBR）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯腈（PAN）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酸酯、羧甲基纤维素（CMC）、海藻酸钠等的一种或多种。
可选地，所述第一导电剂包括乙炔黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯等中的一种或多种。
可选地，所述增稠剂包括丁苯橡胶（SBR）、羧甲基纤维素（CMC）等中的一种或多种。
可选地，在一些实施例中，所述第一颗粒群及第二颗粒群由原始活性材料筛分得到，所述原始活性材料中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50’’满足关系式：10μm≤Dv50’’≤15μm。具体地，所述Dv50’’的值可以为但不限于为10μm、10.3μm、10.8μm、11μm、11.3μm、11.8μm、12μm、12.4μm、12.8μm、13μm、13.5μm、13.9μm、14μm、14.2μm、14.5μm、14.8μm及15μm等。
可以理解地，所述原始活性材料中体积百分数达50%时对应的粒径数值为Dv50’’，可以为，在所述原始活性材料中，颗粒粒径小于Dv50’’的数值的颗粒的体积占所述原始活性材料的总体积的比值为50%。
在本申请实施例中，通过对所述原始活性材料进行筛分，以得到所述第一颗粒群及所述第二颗粒群，且所述原始活性材料满足关系式：10μm≤Dv50’’≤15μm，所述原始活性材料的颗粒粒径在合理的范围内，有利于筛分得到所述第一颗粒群及第二颗粒群，使得所述负极极片100应用于电池200时，能兼具较高的能量密度以及较好的循环性能。当Dv50’’的值大于15μm时，所述原始活性材料的颗粒粒径偏大，使得筛分得到的第二颗粒群的Dv50’的值偏大，即所述第二颗粒群的颗粒粒径偏大，使得第二颗粒群的颗粒难以充分填充所述第一颗粒群通过堆积形成的空隙，继而降低了所述负极极片100的能量密度。当Dv50’’的值小于10μm时，所述原始活性材料的颗粒粒径偏小，使得筛分得到的第一颗粒群的Dv50的值及所述第二颗粒群的Dv50’的值均偏小。一方面，若所述第一颗粒群的Dv50的值偏小，则不利于提高所述第一颗粒群在5吨压力下的压实密度，继而降低了所述负极极片100的能量密度；另一方面，若所述第二颗粒群的Dv50’的值偏小，则筛分得到的第二颗粒群的颗粒粒径偏小且具有较多的晶界，当所述负极极片100应用于电池200时，所述第二颗粒群由于存在过多的晶界而导致石墨化程度偏低，继而降低了负极极片100应用于电池200时的首次充放电效率及能量密度。
可选地，在一些实施例中，所述原始活性材料满足关系式：1.3≤(Dv90’’-Dv10’’)/Dv50’’≤1.8，其中，Dv90’’为所述原始活性材料中体积百分数达90%时对应的粒径的数值，Dv10’’为所述原始活性材料中体积百分数达10%时对应的粒径的数值，Dv50’’为所述原始活性材料中体积百分数达50%时对应的粒径的数值。
可以理解地，Dv90’’为所述原始活性材料中体积百分数达90%时对应的粒径的数值，可以为，在所述原始活性材料中，颗粒粒径小于Dv90’’的数值的颗粒的体积占所述原始活性材料的总体积的比值为90%。
可以理解地，可以理解地，Dv10’’为所述原始活性材料中体积百分数达10%时对应的粒径的数值，可以为，在所述原始活性材料中，颗粒粒径小于Dv10’’的数值的颗粒的体积占所述原始活性材料的总体积的比值为10%。
在本实施例中，所述(Dv90’’-Dv10’’)/Dv50’’的值可表示所述原始活性材料的粒径分布程度。当所述原始活性材料满足关系式1.3≤(Dv90’’-Dv10’’)/Dv50’’≤1.8时，所述原始活性材料的粒径分布在合理的范围内，有利于筛分得到所述第一颗粒群及第二颗粒群。当(Dv90’’-Dv10’’)/Dv50’’的值大于1.8时，所述原始活性材料的粒径分布较广，使得所述原始活性材料中存在过大的颗粒或过小的颗粒。通过对所述原始活性材料进行筛分，所述过大的颗粒将在所述第一颗粒群中，所述过小的颗粒将在所述第二颗粒群中，所述过大的颗粒在压实的过程中容易发生破碎，使得当负极极片100应用于电池200时，降低电池200的首次充放电效率及能量密度，所述过小的颗粒有较多的晶界，使得在所述负极极片100的制备过程中，所述第一颗粒群的石墨化程度偏低，继而降低了负极极片100应用于电池200时的首次充放电效率及能量密度。当(Dv90’’-Dv10’’)/Dv50’’的值小于1.3时，所述原始活性材料的粒径分布较窄，加大了筛分出所述第一颗粒群及所述第二颗粒群的难度。
请参见图3及图4，本申请实施例还提供了一种电池200，所述电池200包括电解液210、正极极片220、隔膜230以及本申请提供的负极极片100，所述正极极片220至少部分浸渍于所述电解液210中；所述隔膜230位于所述正极极片220的一侧，且至少部分浸渍于所述电解液210中，所述负极极片100设置于所述隔膜230背离所述正极极片220的一侧且至少部分浸渍于所述电解液210中。
在本实施例中，所述正极极片220、所述隔膜230及所述负极极片100依次层叠设置或卷绕设置，且所述正极极片220、所述隔膜230及所述负极极片100均至少部分浸渍于所述电解液210中，所述电池200包括本申请实施例中的负极极片100，所述负极极片100通过对负极材料层120整体结构的调试提高了自身的综合性能，使得包括所述负极极片100的电池200兼具较高的能量密度以及较好的循环性能。
可选地，请参见图5及图6，在一些实施例中，所述正极极片220包括正极集流体221及正极材料层222，所述正极材料层222设置于所述正极集流体221的表面，所述正极材料包括第二活性材料，第二粘结剂及第二导电剂。
在本实施例中，所述第二正极材料用于储存或释放活性离子；所述第二粘结剂用于粘结和保持正极材料层222，增强正极材料层222与正极集流体221的电子接触，更好地稳定正极极片220的结构。所述第二导电剂使得正极极片220具有良好的充放电性能，减小正极极片220的接触电阻，加速电子的移动速率，从而提高正极极片220的充放电效率。
可选地，所述第二活性材料包括过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物、有机聚合物、普鲁士蓝类材料中的一种或多种。
可选地，所述第二粘结剂包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚丙烯腈（PAN）、聚丙烯酸（PAA）等的一种或多种。
可选地，所述第二导电剂包括乙炔黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯等中的一种或多种。
可选地，所述电解液210包括电解质盐（如六氟磷酸锂、六氟磷酸钠等）及有机溶剂，其中电解质盐和有机溶剂的具体种类及组成均是电池200领域的常规选择，可根据实际需求进行选择。
可选地，所述隔膜230是现有电池200领域中的任何隔膜230材料，所述隔膜230包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、陶瓷隔膜230中的一种或多种。所述隔膜230的厚度d满足关系式：5μm≤d≤25μm。具体地，所述隔膜230的厚度d的值可以为但不限于为5μm、5.5μm、6μm、6.3μm、7μm、8μm、8.5μm、9μm、10μm、12μm、13μm、14μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm及25μm等。
可选地，所述电池200可以为但不限于为锂离子电池200、钠离子电池200或镁离子电池200等。所述电池200可以为但不限于为方形电池200、圆形电池200或软包电池200等。
下面分多个实施例对本申请技术方案进行进一步的说明。
实施例1至实施例18、对比例1至对比例4
1.正极极片220的制备：
将第二活性材料（LiFePO4）、第二导电剂（导电炭黑）、第二粘结剂（聚偏氟乙烯，PVDF）按照97:0.9:2.1的质量比混合，在混合后的粉料中加入适量的N-甲基吡咯烷酮（NMP），搅拌均匀得到正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于正极集流体221的相对两侧表面上，将涂有正极浆料的正极集流体221转移至烘箱内干燥，然后经过辊压、分切后得到正极极片220；其中，正极极片220的两侧表面的面密度为32.85mg/cm2，压实密度为2.43g/cm3。
2.负极极片100的制备：
（1）人造石墨的制备：
以针状焦石墨、石油焦石墨中的一种或两种作为原料，将原料粉碎至粒径为6μm至12μm（例如6μm、8μm、10μm或12μm等）的范围内。取一部分原料作为原料A，在原料A中加入第一粘结剂（沥青粘结剂），加入的第一粘结剂的质量占原料A的质量的0%至15%（例如3%、5%、8%、12%或15%等，不包括0%），第一粘结剂与原料A混合后置于反应釜中加热至500℃至800℃（例如500℃、600℃、700℃及800℃等），再经过2500℃至3500℃（例如2500℃、2800℃、3000℃、3200℃及3500℃等）的高温石墨化得到成品A；取一部分原料作为原料B，直接经过2500℃至3500℃的高温石墨化得到成品B，其中，成品A的平均颗粒粒径大于成品B的平均颗粒粒径，将成品A与成品B按照2:8至8:2（例如：2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3及8:2等）的比例进行混合，以得到第一活性材料。其中，实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的电池200所采用的原始活性材料种类如表1所示。
（2）负极极片100的制备：
将第一活性材料、第一导电剂（导电炭黑）、第一粘结剂（羟甲基纤维素钠，CMC）、增稠剂（丁苯橡胶，SBR）按照96.5:0.9:1.3:1.3的质量比混合，加入去离子水搅拌，得到负极浆料；将该负极浆料均匀涂覆在负极集流体110的相对两侧表面上形成负极材料层120，将涂有负极浆料的负极集流体110转移至烘箱内干燥，然后经过辊压、分切后得到负极极片100。其中，负极极片100的两侧表面的面密度为15.71mg/cm2，压实密度为1.56g/cm3。
3.电解液210的制备：
将碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）按体积比1:1:1混合得到混合溶剂，再向其中加入干燥的锂盐LiPF6，配成浓度为1mol/L的电解液210。
4.隔膜230的制备：
选用厚度为16μm的聚丙烯（PP）隔膜230。
5.电池200的制备：
将上述制备的正极极片220、隔膜230以及负极极片100按顺序叠合，使隔膜230处于正极极片220与负极极片100之间，然后卷绕得到裸电芯，将裸电芯置于外包装中，干燥后注入上述电解液210，经过静置、化成、封装等工序后得到所述电池200。
按照上述方法制备实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的电池200。
性能测试：
对第一活性材料的压实密度、比表面积及粒径分布进行测定之前，需要通过对原始活性材料筛分得到所述第一颗粒群及第二颗粒群，筛分方法如下：
使用1000目筛网，将得到的原始活性材料装入筛中并加好筛底和筛盖，边筛边敲打筛框，每分钟打击125至150次，每打25次，将筛子转1/8圈，此步骤筛10分钟。10分钟后，再换一个接物料底盘，再筛5分钟。对接物料底盘中的物料进行称重，若每分钟内接物料底盘中的物料的重量小于给料量的重量的0.1%，则筛分合格，保留在筛网上的颗粒群即为第一颗粒群，在所述接物料底盘中筛得的颗粒群为第二颗粒群。
1.第一活性材料的的压实密度的测定：
使用FT-100F粉末自动压实密度仪，设定压实密度为5吨，测试实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的所述电池200中，所述第一颗粒群在5吨压力下的压实密度P1及所述第二颗粒群在5吨压力下的压实密度P2。其中，实施例1至实施例18的电池200中P1的值、P2的值、P1/P2的值如表1所示。
2.第一活性材料的比表面积的测定：
使用麦克2020-HD88比表面积分析仪测试各实施例、各对比例中，所述第一颗粒群在压实前的比表面积S1、所述第一颗粒群在压实后的比表面积S2、所述第二颗粒群在压实前的比表面积S1’及所述第二颗粒群在压实后的比表面积S2’。其中，实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的电池200中S1/S2的值、S1’/S2’的值以及(S2/S1)/(S2’/S1’)的值如表1所示。
3.第一活性材料的粒径分布的测定：
使用激光衍射粒度分布测量仪（MalvernMastersizer3000），依据粒度分布激光衍射法GB/T19077-2016，测量各实施例、各对比例中原始活性材料中Dv50’’的值，以及第一颗粒群中Dv90的值、Dv10的值以及Dv50的值，并通过计算公式(Dv90-Dv10)/Dv50的值，以得到所述第一颗粒群的粒径分布情况；测量各实施例中第二颗粒群中Dv90’的值、Dv10’的值以及Dv50’的值，并通过计算公式(Dv90’-Dv10’)/Dv50’的值，以得到第二颗粒群的粒径分布情况。其中，实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的电池200中原始活性材料中Dv50’’的值、(Dv90-Dv10)/Dv50的值、(Dv90’-Dv10’)/Dv50’的值如表1所示。
上述性能测试中所得到的实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的负极极片100的各性能参数如表1所示：
表1：实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的电池200中，负极极片100的性能参数表。
表1中Ai表示实施例i，如A1表示实施例1，A3表示实施例3；表1中Bi表示对比例i，如B1表示对比例1，B2表示对比例2；表1中C表示针状焦，D表示石油焦。
4.电池200性能的测试：
（1）能量密度测试：
对实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的电池200在25℃下进行充放电测试：以0.5P恒功率充电至电池200的电压为3.65V，静置30分钟；以0.5P的恒功率放电至电池200的电压为2.5V，静置30分钟。对各实施例、各对比例的电池200分别进行4次充放电循环，取后三次的放电能量的均值为E0，通过公式U=E0/(L×W×T），计算电池200的能量密度。其中L为电池200的长度，W为电池200的宽度，T为电池200的厚度。实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的电池200的能量密度U的值如表2所示。
（2）循环性能测试：
对实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的电池200在25℃下进行充放电测试：以0.5P恒功率充电至电池200的电压为3.65V，静置30分钟；以0.5P的恒功率放电至电池200的电压为2.5V，静置30分钟。对各实施例、各对比例的电池200进行满充满放循环测试，直至电池200的容量小于初始放电容量的70%，记录电池200的循环圈数。
上述电池200性能测试中所得到的实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的电池200的能量密度、电池200容量小于初始放电容量的70%时的循环圈数如表2所示：
表2：实施例1至实施例18、对比例1至对比例4的电池200性能参数。
如表1及表2所示，实施例1至实施例6的负极所采用的原料为针状焦石墨，实施例7至实施例12的负极所采用的原料为石油焦石墨，实施例13至实施例18的负极所采用的原料由针状焦石墨及石油焦石墨混合而成。由实施例1至实施例6的负极极片100的性能参数以及电池200的性能参数可知，随着原始活性材料Dv50’’的值的逐渐增大，P1/P2的值、P1的值、S2/S1的值、S2’/S1’的值、(S2/S1)/(S2’/S1’)的值、(Dv90-Dv10)/Dv50的值、(Dv90’-Dv10’)/Dv50’的值、能量密度U的值均逐渐增大，P2的值、电池200容量小于初始放电容量的70%时的循环圈数的值逐渐减小。这是因为，随着原始活性材料的Dv50’’的值逐渐增大，则其筛分出来的第一颗粒群的粒径逐渐增大，则所述第一颗粒群在2500℃至3500℃的高温下结晶程度越高，使得所述第一颗粒群的石墨化程度越高，有利于提高所述电池200的首次充放电效率及能量密度；此外，由于颗粒的粒径与压实密度呈正相关，因此第一颗粒群在5吨压力下的压实密度P1的值也逐渐增大，P1/P2的值也随之增大，有利于提高所述负极极片100应用于电池200时的能量密度，因此电池200的能量密度U的值也不断增大。但相应地，所述第一颗粒群的结晶程度越高，使得负极极片100的晶格缺陷较少，活性离子在所述负极极片100嵌脱的路径变长，使得在电池200循环的过程中发生极化，继而消耗过多的活性离子，从而降低所述电池200的循环性能。再者，所述第一颗粒群的颗粒越大，则在负极极片100的制备过程中，第一颗粒群中粒径较大的颗粒更容易发生破碎，所述负极极片100中S2/S1的值、(S2/S1)/(S2’/S1’)的值不断增大，破碎的颗粒在电池200循环的过程中将消耗更多的活性离子，继而减少了所述电池200容量小于初始放电容量的70%时的循环圈数的值，最终降低了所述电池200的循环性能。进一步地，在所述负极极片100的制备过程中，第一颗粒群中粒径较大的颗粒发生破碎，使得在电池200的循环过程中，负极极片100将消耗更多的电解液210成膜添加剂，加重了电解液210成膜剂对负极极片100的腐蚀，继而减少了所述电池200容量小于初始放电容量的70%时的循环圈数的值，最终降低了所述电池200的循环性能。此外，第一颗粒群的(Dv90-Dv10)/Dv50的值逐渐增大，证明第一颗粒群的颗粒粒径分布较广，第二颗粒群的(Dv90’-Dv10’)/Dv50’的值也逐渐增大，则第二颗粒群的颗粒粒径分布较广，且在一定范围内第二颗粒群的S2’/S1’的值逐渐增大，即所述第二颗粒群中部分颗粒由第一粘结剂粘结而成，在压实过程中发生破碎，所述第二颗粒群的颗粒可填充所述第一颗粒群堆积而形成的空隙，以提高所述负极极片100的能量密度，最终提高电池200的能量密度。实施例7至实施例12所采用的原料为石油焦石墨、实施例13至实施例18所采用的原料由针状焦石墨及石油焦石墨混合而成，虽然所采用的原料不同，但是分别分析实施例7至实施例12的负极极片100的性能参数以及电池200的性能参数、实施例13至实施例18的负极极片100的性能参数以及电池200的性能参数，都能得出上述规律。
进一步地，请参见实施例1、实施例7及实施例13，实施例1的负极所采用的原料为针状焦石墨，实施例7的负极所采用的原料为石油焦石墨、实施例13的负极所采用的原料由针状焦石墨及石油焦石墨混合而成，但是实施例1、实施例7及实施例13中原始活性材料的Dv50’’的值相同，则在保持相同的颗粒粒径的情况下，实施例1的电池200的能量密度高于实施例7的电池200的能量密度，但实施例1的电池200容量小于初始放电容量的70%时的循环圈数少于实施例7的电池200容量小于初始放电容量的70%时的循环圈数，这是因为，所述针状焦石墨具有较高的各向异性，使得实施例1中的负极极片100具有较高的结构稳定性，使得在相同的颗粒粒径的情况下，以针状焦石墨为原料的负极极片100的第一颗粒群在5吨压力下的压实密度，继而使得所述负极极片100具有较高的能量密度，则所述实施例1的电池200的能量密度高于实施例7的电池200的能量密度。再者，以针状焦石墨为原料的负极极片100在制备过程中石墨化程度较高，则负极极片100上缺陷较少，使得活性离子在负极极片100上嵌脱的路径增长，使得在电池200循环的过程中发生极化，继而消耗过多的活性离子，从而降低所述电池200的循环性能，则实施例1的电池200容量小于初始放电容量的70%时的循环圈数少于实施例7的电池200容量小于初始放电容量的70%时的循环圈数。通过采用针状焦石墨及石油焦石墨为原料，可均衡所述针状焦石墨的优点和缺点，继而使得实施例13中的电池200兼具较高的能量密度以及较好的循环性能。进一步地，通过分析实施例2、实施例8及实施例14的数据，实施例3、实施例9及实施例15的数据，实施例4、实施例10及实施例16的数据，实施例5、实施例11及实施例17的数据，以及实施例6、实施例12及实施例18的数据，均能得出上述规律。
进一步地，请参见表1及表2中对比例1至对比例4的数据，对比例1及对比例2中P1/P2的值均小于1.0，且(S2/S1)/(S2’/S1’)的值均小于1.0，所述对比例1中的电池200及对比例2中的电池200的能量密度较低，且电池200容量小于初始放电容量的70%时的循环圈数较小。这是因为，当P1/P2的值小于1.0，且(S2/S1)/(S2’/S1’)的值小于1.0时，则证明在所述负极极片100的制备过程中，所述第一颗粒群包括掺杂了较多第一粘结剂而形成的大颗粒，而原有的颗粒的粒径较小，使得所述负极极片100的能量密度较低，此外，在第一颗粒群的石墨化过程中，第一粘结剂将转变为软碳结构，使得所述负极极片100存在较多的缺陷，增多了负极极片100与电解液210的副反应，从而降低了电池200的首次充放电性能；再者，所述负极极片100存在了较多的缺陷，将消耗更多的活性离子，使得降低电池200的循环性能。因此，实施例1的电池200及实施例2的电池200具有较低的能量密度以及较差的循环性能。而对比例3及对比例4中P1/P2的值均大于1.5，且(S2/S1)/(S2’/S1’)的值均大于3.0，所述对比例3中的电池200及对比例4中的电池200的能量密度较低，且电池200容量小于初始放电容量的70%时的循环圈数较小。这是因为，当P1/P2的值大于1.5，且(S2/S1)/(S2’/S1’)的值大于3.0时，一方面，所述第一颗粒群的压实密度P1过大，相应地，所述第一颗粒群的颗粒的粒径过大，则在所述负极极片100的制备过程中，所述第一颗粒群的颗粒的石墨化程度偏高，减少了所述负极极片100的晶格缺陷，则当负极极片100应用于电池200且活性离子在所述负极极片100进行嵌入和脱出时，活性离子嵌脱的路径变长，使得在电池200循环过程中产生极化现象，使得消耗过多的活性离子，继而降低了所述负极极片100应用于电池200时的循环性能。另一方面，所述第二颗粒群的压实密度P2过小，相应地，所述第二颗粒群的颗粒的粒径过小，则在所述负极极片100的制备过程中，所述第二颗粒群由于存在过多的晶界而导致石墨化程度偏低，继而降低了负极极片100应用于电池200时的首次充放电效率及能量密度。再一方面，第一颗粒群中颗粒的粒径越大，则所述第一颗粒群在压实过程中的破碎程度较大，在电池200的循环过程中，使得负极极片100消耗更多的电解液210成膜添加剂，加重了电解液210成膜剂对负极极片100的腐蚀，继而降低了所述电池200的循环性能。因此，对比例3的电池200及对比例4的电池200均具有较低的能量密度以及较差的循环性能。
请参见图7，本申请实施例还提供了一种电池包300，所述电池包300包括：箱体310以及本申请提供的电池200，多个所述电池200收容于所述箱体310内，多个所述电池200的连接方式包括串联、并联中的至少一种。
在本实施例中，多个电池200的连接方式包括串联、并联或混联中的一种，所述电池包300包括多个电池200，所述电池200兼具较高的能量密度以及较好的循环性能，使得所述电池包300也具有较高的能量密度以及较好的循环性能，使得所述电池包300具有较长的使用寿命。
请参见图8及图9，本申请实施例还提供了一种用电设备400，所述用电设备400包括：设备本体410以及本申请提供的电池200，所述电池200用于为所述设备本体410进行供电。
在本实施例中，所述电池200用于为所述设备本体410进行供电，所述电池200具有较高的能量密度以及较好的循环性能，能为所述设备本体410提供稳定和安全的电能。
本申请的用电设备400可以为但不限于为手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑、智能手环、智能手表、电子阅读器等电子设备。本申请图8实施例的用电设备400为储能电池柜。
在本申请中提及“实施例”“实施方式”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现所述短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。此外，还应该理解的是，本申请各实施例所描述的特征、结构或特性，在相互之间不存在矛盾的情况下，可以任意组合，形成又一未脱离本申请技术方案的精神和范围的实施例。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括：
负极集流体；以及
负极材料层，所述负极材料层设置于所述负极集流体的表面，所述负极材料层包括第一活性材料，所述第一活性材料包括第一颗粒群和第二颗粒群，所述第一颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度为P1，所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度为P2，则满足关系式1.0≤P1/P2≤1.5；
其中，所述第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50满足关系式：13μm≤Dv50≤20μm；所述第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径数值Dv50’满足关系式：5μm≤Dv50’≤12μm。
2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述第一颗粒群在压实前的比表面积为S1，所述第一颗粒群在压实后的比表面积为S2；所述第二颗粒群在压实前的比表面积为S1’，所述第二颗粒群在压实后的比表面积为S2’，则满足关系式：1.0≤(S2/S1)/(S2’/S1’)≤3.0。
3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述第一颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P1满足关系式：1.6g/cm3≤P1≤2.0g/cm3。
4.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述第二颗粒群在5吨的压力下进行压实后的压实密度P2满足关系式：1.25g/cm3≤P2≤1.7g/cm3。
5.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述第一颗粒群满足关系式：0.5≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤1.3，其中，Dv90为所述第一颗粒群中体积百分数达90%时对应的粒径的数值，Dv10为所述第一颗粒群中体积百分数达10%时对应的粒径的数值，Dv50为所述第一颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径的数值。
6.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述第二颗粒群满足关系式：0.8≤(Dv90’-Dv10’)/Dv50’≤1.6，其中，Dv90’为所述第二颗粒群中体积百分数达90%时对应的粒径的数值，Dv10’为所述第二颗粒群中体积百分数达10%时对应的粒径的数值，Dv50’为所述第二颗粒群中体积百分数达50%时对应的粒径的数值。
7.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述第一颗粒群在压实前的比表面积为S1，所述第一颗粒群在压实后的比表面积为S2，则1.0≤S2/S1≤5.4。
8.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述第二颗粒群在压实前的比表面积为S1’，所述第二颗粒群在压实后的比表面积为S2’，则1.0≤S2’/S1’≤1.8。
9.一种电池，其特征在于，所述电池包括：
电解液；
正极极片，所述正极极片至少部分浸渍于所述电解液中；
隔膜，位于所述正极极片的一侧，且至少部分浸渍于所述电解液中，以及
权利要求1至8任一项所述的负极极片，所述负极极片设置于所述隔膜背离所述正极极片的一侧且至少部分浸渍于所述电解液中。
10.一种电池包，其特征在于，包括：
箱体；以及
多个权利要求9所述的电池，多个所述电池收容于所述箱体内，多个所述电池的连接方式包括串联、并联中的至少一种。
11.一种用电设备，其特征在于，包括：
设备本体，以及
权利要求9所述的电池，所述电池用于为所述设备本体进行供电。
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