本技術(shù)涉及電池，尤其涉及一種負(fù)極組合物、負(fù)極極片及其制備方法、電池和用電裝置。

背景技術(shù)：

1、二次電池依靠活性離子在正極和負(fù)極之間往復(fù)脫嵌來進(jìn)行充電和放電，以鋰離子電池為代表的二次電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長，以及無污染、無記憶效應(yīng)等突出特點。因此，二次電池作為清潔能源，已由電子產(chǎn)品逐漸普及到電動汽車等大型裝置領(lǐng)域，以適應(yīng)環(huán)境和能源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

2、隨著電子產(chǎn)品、電動汽車等裝置的發(fā)展，人們對二次電池的循環(huán)性能也提出了更高的要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了達(dá)到上述目的，本技術(shù)提供了一種負(fù)極組合物，其可以改善包含其的電池的循環(huán)性能；本技術(shù)還提供一種包含該負(fù)極組合物的負(fù)極極片及其制備方法、包含該負(fù)極極片的電池和用電裝置。

2、本技術(shù)第一方面的實施例提供一種負(fù)極組合物，包括負(fù)極活性材料、粘結(jié)劑以及溫敏性纖維。其中，溫敏性纖維的低臨界共溶溫度lsct為30℃-60℃。

3、并非意在受限于任何理論或解釋，本技術(shù)實施例的負(fù)極組合物中，溫敏性纖維的低臨界共溶溫度lsct滿足所給范圍，在制備負(fù)極漿料的過程中，溫敏性纖維可表現(xiàn)出親水性，從而均勻分散于負(fù)極漿料中；經(jīng)涂布后，溫敏性纖維可均勻分布于負(fù)極漿料涂層中，在涂層中構(gòu)筑三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在后續(xù)的烘干過程中，烘烤溫度通常高于溫敏性纖維的低臨界共溶溫度lsct，因此，溫敏性纖維表面的溫敏性化合物可在烘干過程中發(fā)生塌縮，從而賦予溫敏性纖維三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較高的疏水性。由此，在烘干過程中，溫敏性纖維形成的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和粘結(jié)劑之間可產(chǎn)生斥力，從而抑制溶劑蒸發(fā)過程中形成的毛細(xì)管力，有效阻礙粘結(jié)劑上浮。此外，溫敏性纖維還具有良好的韌性，其形成的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮一定的束縛作用，與負(fù)極活性材料顆粒形成“互鎖”結(jié)構(gòu)，提升負(fù)極膜層的內(nèi)聚力，并阻礙負(fù)極膜層的內(nèi)應(yīng)力釋放，從而抑制負(fù)極極片的膨脹。由此，可以提升負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提升電池的循環(huán)性能，延長電池的循環(huán)壽命。

4、另外，溫敏性纖維搭建的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還可以作為通道，促進(jìn)電解液的浸潤和鋰離子的傳輸。由此，可以提升負(fù)極極片的離子傳輸動力學(xué)，從而有助于提升電池的循環(huán)性能和倍率性能。

5、因此，本技術(shù)實施例的負(fù)極組合物應(yīng)用于二次電池，可以使得電池兼具良好的循環(huán)性能和倍率性能，延長電池的循環(huán)壽命。

6、在本技術(shù)任意實施方式中，溫敏性纖維的低臨界共溶溫度lsct為30℃-40℃。

7、當(dāng)溫敏性纖維的低臨界共溶溫度lsct在上述合適的范圍內(nèi)時，既可以允許負(fù)極漿料具有合適的加工溫度，又可以允許負(fù)極極片具有合適的烘烤溫度。由此，可以簡化負(fù)極極片的制備工藝，提升負(fù)極極片制備工藝的靈活性。

8、在本技術(shù)任意實施方式中，溫敏性纖維包括纖維基材以及溫敏性化合物。

9、可選地，溫敏性化合物通過化學(xué)鍵附著于纖維基材的表面。

10、當(dāng)溫敏性化合物通過化學(xué)鍵附著于纖維基材的表面時，溫敏性化合物與纖維基材的結(jié)合更為牢固。由此，溫敏性纖維可具有更穩(wěn)定的溫敏特性，有利于溫敏性纖維在負(fù)極漿料加工過程中均勻分散于漿料中，并在負(fù)極極片烘烤過程中形成疏水的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而有助于進(jìn)一步抑制粘結(jié)劑的上浮，提升電池的循環(huán)性能。

11、在本技術(shù)任意實施方式中，纖維基材包括天然纖維和/或化學(xué)纖維。

12、可選地，纖維基材包括纖維素、殼聚糖、甲殼素中的至少一者。

13、當(dāng)纖維基材選自上述物質(zhì)時，溫敏性纖維可以具有良好的保液性能、耐熱性能以及韌性。由此，本技術(shù)實施例的負(fù)極組合物應(yīng)用于二次電池的負(fù)極極片，能夠賦予負(fù)極膜層良好的保液性能、耐熱性和韌性，從而提升負(fù)極極片的動力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而提升電池的循環(huán)性能、倍率性能，延長電池的循環(huán)壽命。

14、在本技術(shù)任意實施方式中，溫敏性化合物包括聚n-乙烯基己內(nèi)酰胺、聚n-異丙基丙烯酰胺、聚n，n-二乙基丙烯酰胺、聚(二羧基異丙基丙烯酰胺)、聚[甲基丙烯酸-2-(n，n-二甲氨基)酯]、聚氧乙烯聚氧丙烯共聚物、寡聚乙二醇的聚甲基丙烯酸酯、聚2-乙基-2-噁唑啉、聚2-異丙基-2-噁唑啉、聚2-正丙基-2-噁唑啉、2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯與聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的共聚物中的一種或多種。

15、可選地，溫敏性化合物包括聚n-乙烯基己內(nèi)酰胺、聚n-異丙基丙烯酰胺中的至少一者。

16、上述溫敏性化合物具有合適的低臨界共溶溫度，與纖維基材復(fù)合后，可以使得溫敏性纖維具備合適的低臨界共溶溫度。由此，有利于提升負(fù)極漿料的可加工性和負(fù)極極片的可加工性，有效抑制烘干過程中粘結(jié)劑的上浮，從而提升電池的循環(huán)性能。

17、在本技術(shù)任意實施方式中，溫敏性纖維的長徑比為(20:1)-(2000:1)，可選為(100:1)-(1000:1)。由此，可以抑制負(fù)極極片的膨脹，提升電池的循環(huán)性能。

18、在本技術(shù)任意實施方式中，溫敏性纖維包括溫敏性短纖維、溫敏性長纖維或其組合。

19、溫敏性短纖維的長度為小于等于5μm，可選為0.5μm-5μm，更可選為1μm-3μm。當(dāng)溫敏性纖維包括溫敏性短纖維，且溫敏性短纖維的長度在上述合適的范圍內(nèi)時，可以減小負(fù)極活性材料的不可逆容量損失，提升電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

20、溫敏性長纖維的長度大于5μm，可選為大于5μm且小于等于100μm，更可選為25μm-40μm。當(dāng)溫敏性纖維包括溫敏性長纖維，且溫敏性長纖維的長度在上述合適的范圍內(nèi)時，可以提升電池的循環(huán)性能以及電池的倍率性能。

21、在本技術(shù)任意實施方式中，溫敏性纖維的直徑為10nm-200nm，可選為50nm-100nm。由此，有利于溫敏性纖維更牢固地貼附于負(fù)極活性材料顆粒表面，抑制負(fù)極活性材料顆粒在充放電循環(huán)過程中的體積膨脹，從而可以提升電池的循環(huán)性能。

22、在本技術(shù)任意實施方式中，基于負(fù)極組合物的總質(zhì)量計，溫敏性纖維的質(zhì)量百分含量大于等于0.01wt％，可選為0.01wt％-3wt％，更可選為0.3wt％-1wt％。由此，可以降低負(fù)極極片的加工難度，提升負(fù)極極片的產(chǎn)能。

23、在本技術(shù)任意實施方式中，負(fù)極組合物還包括導(dǎo)電劑以及任選的添加劑。

24、可選地，基于負(fù)極組合物的總質(zhì)量計，負(fù)極活性材料的質(zhì)量百分含量為91wt％-97.59wt％，粘結(jié)劑的質(zhì)量百分含量為2wt％-5％wt，溫敏性纖維的質(zhì)量百分含量為0.01wt％-3wt％，導(dǎo)電劑的質(zhì)量百分含量為0.4wt％-1.0wt％。

25、本技術(shù)第二方面的實施例提供一種負(fù)極極片，包括負(fù)極集流體以及位于負(fù)極集流體至少一側(cè)的負(fù)極膜層，負(fù)極膜層包括第一方面的負(fù)極組合物。

26、本技術(shù)實施例的負(fù)極極片中，負(fù)極膜層包括第一方面所述的組合物，因此，在烘干過程中，粘結(jié)劑不易發(fā)生上浮，從而使得粘結(jié)劑均勻分散于負(fù)極膜層。由此，不僅可以提升負(fù)極膜層與負(fù)極集流體之間的粘結(jié)力，從而提升負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還可以使得負(fù)極膜層保持良好的電解液浸潤性能和鋰離子傳輸性能。另外，負(fù)極組合物中的溫敏性纖維還具有良好的韌性，其形成的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮一定的束縛作用，與負(fù)極活性材料顆粒形成“互鎖”結(jié)構(gòu)，提升負(fù)極膜層的內(nèi)聚力，并阻礙負(fù)極膜層的內(nèi)應(yīng)力釋放，從而抑制負(fù)極極片的膨脹。由此，可以提升負(fù)極極片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提升電池的循環(huán)性能，延長電池的循環(huán)壽命。

27、因此，本技術(shù)實施例的負(fù)極極片應(yīng)用于二次電池，可以使得電池兼具良好的循環(huán)性能和倍率性能，延長電池的循環(huán)壽命。

28、在本技術(shù)任意實施方式中，負(fù)極膜層的厚度為0.05mm-0.1mm。由此，有助于進(jìn)一步提升電池的循環(huán)性能。

29、本技術(shù)第三方面的實施例提供一種用于制備負(fù)極極片的方法，包括：

30、制備負(fù)極漿料，包括將負(fù)極活性材料、粘結(jié)劑、溫敏性纖維以及任選的添加劑于第一溫度下分散于溶劑中，得到負(fù)極漿料，其中，溫敏性纖維的低臨界共溶溫度lsct為30℃-60℃，第一溫度低于溫敏性纖維的低臨界共溶溫度lsct；

31、制備負(fù)極極片，包括將負(fù)極漿料涂布于負(fù)極集流體的至少一側(cè)，于第二溫度下烘干后，經(jīng)冷壓、分切得到負(fù)極極片，其中，第二溫度大于等于溫敏性纖維的低臨界共溶溫度lsct。

32、根據(jù)本技術(shù)實施例的方法，在第一溫度下制備負(fù)極漿料，第一溫度低于溫敏性纖維的低臨界共溶溫度lsct，因此溫敏性纖維可均勻分散于負(fù)極漿料中，進(jìn)而均勻分散于負(fù)極漿料涂層中，在涂層中構(gòu)筑三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨后，在第二溫度下進(jìn)行烘干時，外界溫度達(dá)到溫敏性纖維的低臨界共溶溫度lsct，溫敏性纖維表面的溫敏性化合物可發(fā)生塌縮，從而賦予溫敏性纖維三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較高的疏水性。由此，在烘干過程中，溫敏性纖維形成的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和粘結(jié)劑之間可產(chǎn)生斥力，從而抑制溶劑蒸發(fā)過程中形成的毛細(xì)管力，有效阻礙粘結(jié)劑上浮。此外，溫敏性纖維還具有良好的韌性，其形成的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮一定的束縛作用，與負(fù)極活性材料顆粒形成“互鎖”結(jié)構(gòu)，提升負(fù)極膜層的內(nèi)聚力，并阻礙負(fù)極膜層的內(nèi)應(yīng)力釋放，從而抑制負(fù)極極片的膨脹。由此，根據(jù)本技術(shù)實施例的方法制備的負(fù)極極片可具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，應(yīng)用于二次電池，可以提升電池的循環(huán)性能，延長電池的循環(huán)壽命。另外，溫敏性纖維搭建的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還可以作為通道，促進(jìn)電解液的浸潤和鋰離子的傳輸。由此，可以提升負(fù)極極片的離子傳輸動力學(xué)，從而有助于提升電池的循環(huán)性能和倍率性能。

33、因此，根據(jù)本技術(shù)實施例的方法制備的負(fù)極極片應(yīng)用于二次電池，可以使得電池兼具良好的循環(huán)性能和倍率性能，延長電池的循環(huán)壽命。

34、本技術(shù)第四方面的實施例提供一種電池，包括第二方面的負(fù)極極片，或者根據(jù)第三方面的方法制備的負(fù)極極片。由此可以兼具良好的循環(huán)性能、倍率性能以及較長的循環(huán)壽命

35、本技術(shù)第五方面的實施例提供一種用電裝置，包括第四方面的電池。

36、本技術(shù)實施例的用電裝置包括第四方面的電池，因而至少具有與第四方面的電池相同的優(yōu)勢。