本技術(shù)涉及電池，具體涉及負極片和鋰離子電池。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池已經(jīng)在日常生活中普及，包括手機類的電子產(chǎn)品、電動汽車和電網(wǎng)儲能等等，目前各類高比能的鋰離子電池能夠一定程度上滿足電動汽車續(xù)航里程的需求，但與傳統(tǒng)燃油車相比，充電時間仍是普及使用的瓶頸之一。雖然電解液是影響電芯本質(zhì)快充能力最顯著的因素，但在大電流充電狀態(tài)下，大量的鋰離子會快速同時脫出正極，嵌入負極，造成負極的極化，如果負極電位降至0v以下，導致鋰離子無法嵌入負極，在負極表面析出，導致不可逆容量衰減增加，嚴重會引發(fā)安全問題。因此，優(yōu)化負極電極結(jié)構(gòu)和材料體系對改善鋰離子的擴散能力至關(guān)重要。

2、公開號為cn117352959a的專利公開了一種隔離膜，該技術(shù)是在隔膜表面設(shè)置復合涂層，涂層包括陶瓷材料和聚丙烯酸鹽，復合涂層形成活性離子橋高速通路，可提高離子的運輸效率，改善快充性能。但隔膜表面設(shè)置涂層與在電極表面設(shè)置涂層，離子傳輸路徑存在差異性，且無法改善電極的孔隙浸潤，在長循環(huán)和高倍率快充過程中性能表現(xiàn)不足。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種負極片和鋰離子電池。該負極片的多層梯度負極設(shè)計可提高電池的快充性能。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種負極片，該負極片包括：

4、a)集流體10；

5、b)石墨層20，石墨層20設(shè)置于集流體10的至少一個表面上；

6、c)硬碳層30，硬碳層30設(shè)置于石墨層20遠離集流體10的表面上；

7、d)陶瓷層40，陶瓷層40設(shè)置于硬碳層30遠離集流體10的表面上。

8、在本發(fā)明實施方式中，石墨層的石墨的層間距記為a1，硬碳層的硬碳的層間距記為a2，陶瓷層的陶瓷的層間距記為a3，a1、a2、a3滿足a1＜a2＜a3。

9、在本發(fā)明實施方式中，石墨層的孔隙率記為b1，硬碳層的孔隙率記為b2，陶瓷層的孔隙率記為b3，b1、b2、b3滿足b1＜b2＜b3。

10、在本發(fā)明實施方式中，石墨層的壓實密度記為c1，硬碳層的壓實密度記為c2，陶瓷層的壓實密度記為c3，c1、c2、c3滿足c2＜c1＜c3。

11、作為優(yōu)選，石墨層的石墨的層間距為0.3354～0.3366nm。

12、作為優(yōu)選，硬碳層的硬碳的層間距為0.37～0.42nm。

13、作為優(yōu)選，陶瓷層的陶瓷的層間距為0.44～0.47nm。

14、作為優(yōu)選，石墨層的孔隙率為10％～16％。

15、作為優(yōu)選，硬碳層的孔隙率為30％～40％。

16、作為優(yōu)選，陶瓷層的孔隙率為60％～90％。

17、作為優(yōu)選，石墨層的壓實密度為1.4～1.6g/cm3。

18、作為優(yōu)選，硬碳層的壓實密度為0.95～1.05g/cm3。

19、作為優(yōu)選，陶瓷層的壓實密度為3.8～4.1g/cm3。

20、在本發(fā)明實施方式中，石墨層包括復合石墨，復合石墨包括第一石墨和第二石墨。

21、作為優(yōu)選，第一石墨的粒徑d50為12～15μm。

22、作為優(yōu)選，第二石墨的粒徑d50為4～7μm。

23、作為優(yōu)選，第一石墨的比表面積≤1.4m2/g。

24、作為優(yōu)選，第二石墨的比表面積≤2.6m2/g。

25、作為優(yōu)選，第一石墨的壓實密度≤1.6g/cm3。

26、作為優(yōu)選，第二石墨的壓實密度≤1.4g/cm3。

27、作為優(yōu)選，第一石墨的克容量≥350mah/g。

28、作為優(yōu)選，第二石墨的克容量≥330mah/g。

29、作為優(yōu)選，第一石墨在復合石墨中的質(zhì)量占比為80％～90％。

30、作為優(yōu)選，第二石墨在復合石墨中的質(zhì)量占比為10％～20％。

31、在本發(fā)明實施方式中，硬碳層包括生物質(zhì)基硬碳、樹脂基硬碳、瀝青基硬碳中的至少一種。

32、在本發(fā)明實施方式中，陶瓷層包括al2o3、sio2、zro2、tio2、mgo、mno、cr2o3中的至少一種。

33、在本發(fā)明一優(yōu)選實施方式中，集流體表面包括主體區(qū)域100和邊緣區(qū)域200，邊緣區(qū)域200位于主體區(qū)域100兩側(cè)；

34、硬碳層30設(shè)置于主體區(qū)域100和邊緣區(qū)域200；

35、在主體區(qū)域100，石墨層20設(shè)置于集流體10的表面上，且與集流體的表面直接接觸；硬碳層30設(shè)置于石墨層20的表面上，且與石墨層的表面直接接觸；

36、在邊緣區(qū)域200，硬碳層30設(shè)置于集流體的表面上，且與集流體的表面直接接觸。

37、在本發(fā)明另一優(yōu)選實施方式中，邊緣區(qū)域200包括第一邊緣區(qū)域210和第二邊緣區(qū)域220，第一邊緣區(qū)域210設(shè)置于主體區(qū)域100和第二邊緣區(qū)域220之間；

38、陶瓷層40設(shè)置于主體區(qū)域100和邊緣區(qū)域200；

39、在主體區(qū)域100，陶瓷層40設(shè)置于硬碳層30的表面上，且與硬碳層的表面直接接觸；

40、在第一邊緣區(qū)域210，硬碳層30設(shè)置于集流體的表面上，且與集流體的表面直接接觸；

41、在第二邊緣區(qū)域220，陶瓷層40設(shè)置于集流體的表面上，且與集流體的表面直接接觸。

42、作為優(yōu)選，第一邊緣區(qū)域210的寬度為10～40μm。

43、作為優(yōu)選，第二邊緣區(qū)域220的寬度為2～5μm。

44、作為優(yōu)選，石墨層與硬碳層的厚度比為(1.5～2.5):1。

45、作為優(yōu)選，硬碳層與陶瓷層的厚度比為(6～20):1。

46、作為優(yōu)選，石墨層20的厚度為60～80μm。

47、作為優(yōu)選，硬碳層30的厚度為30～40μm。

48、作為優(yōu)選，陶瓷層40的厚度為2～5μm。

49、第二方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括上述負極片。

50、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為：

51、(1)多層梯度負極：本發(fā)明利用三種層間距、孔隙率和壓實密度不同的材料，設(shè)計了多層梯度負極，構(gòu)造高通量的離子遷移路徑，實現(xiàn)超快充目標。多層梯度的電極設(shè)計，可保證高濃度的鋰離子擴散，嵌入石墨。高倍率充電時，大量的鋰離子從正極脫出，首先進入陶瓷層，陶瓷層可以貯存離子，同時可以加速離子的遷移，硬碳層的層間距大于石墨層的層間距，可保證較多離子的快速嵌入，不會因為大電流充電時，負極無法迅速提供足夠的嵌鋰位而引發(fā)析鋰，從而可提高電池的快充性能。

52、(2)陶瓷層：陶瓷層具有高孔隙結(jié)構(gòu)，可快速吸收電解液并存儲電解液，具有優(yōu)異的吸液性和保液性，改善負極的電解液浸潤效果。在電池注液后，電解液會較快的浸潤陶瓷層，然后進入硬碳層和石墨層，即使石墨在高壓實密度(壓實密度＞1.5g/cm3)的狀態(tài)下，也可以較好的被電解液浸潤。循環(huán)過程中，陶瓷層存儲的電解液可保證電極的富液狀態(tài)，延長鋰離子電池的循環(huán)壽命。

53、而且，陶瓷層為氧化物陶瓷層，能夠提高sei膜分解溫度，延緩電芯熱失控時間。

54、(3)硬碳層：li+在硬碳中的存儲機制主要包括：1)納米孔對li+的吸附，2)缺陷位點對li+的吸附；3)li+插層反應嵌入硬碳層。對于硬碳而言，li+的電化學插層開始于0.8v左右，整個電壓曲線沒有明顯的平臺，呈現(xiàn)逐步下降趨勢。這意味著在整個硬碳層中，更多的是利用其物理反應存儲li+，而并非電化學反應，這更利于延長材料的使用壽命，最終提升電芯的循環(huán)性能。此外，硬碳高度無序性為堿金屬離子的存儲提供更多的活性位點，表面陶瓷層為非活性涂層，可以延緩液體電解質(zhì)和電極之間的反應，降低因硬碳的高比表面積導致的額外活性鋰消耗。

55、(4)石墨層：最底層石墨層中的石墨選用大小顆粒兩種壓實密度和克容量的石墨，在保證石墨負極高克容量的同時，能夠兼顧負極的快充動力學，保證經(jīng)硬碳層的li+順利嵌入石墨和脫出。