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CN118335903A - 一种负极片及电池 - Google Patents

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CN118335903A
CN118335903A CN202410486542.8A CN202410486542A CN118335903A CN 118335903 A CN118335903 A CN 118335903A CN 202410486542 A CN202410486542 A CN 202410486542A CN 118335903 A CN118335903 A CN 118335903A
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silicon
recess
coating
battery
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方嘉琳
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Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
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Zhuhai Cosmx Battery Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种负极片及电池，负极片包括负极集流体、以及位于所述负极集流体的表面的负极涂层，所述负极涂层包括负极活性物质，所述负极活性物质包括石墨和硅基材料；所述负极涂层的表面设有凹部，所述凹部的宽度与所述硅基材料的粒径Dv50之比大于或等于2，所述凹部的深度大于或等于所述硅基材料的粒径Dv50。本发明能够兼顾改善电池的热安全性和低温循环性能。

Description

一种负极片及电池
技术领域
本发明涉及电化学装置领域，具体涉及一种负极片及电池。
背景技术
硅基材料具有更高的容量，为提高电池的能量密度，通常采用掺硅负极(即在电池的负极片中掺杂硅基材料作为负极活性材料)，常见的掺硅负极片为石墨掺硅负极。
然而，现有掺硅负极片普遍存在着安全性差和低温性能差等问题，具体来说，硅基材料与电解液接触后会发生更多的副反应，使得电池产气和产热严重，容易发生起火等安全性问题；同时，由于硅基材料与电解液的副反应等因素而产生的气体会增大硅基材料与石墨之间的间隙，且由于硅基材料与电解液的副反应，也会使得硅基材料颗粒表面的SEI膜增厚，从而使得阻抗增大，影响电池在低温环境下的充放电性能。
发明内容
本发明提供一种负极片及电池，以至少解决掺硅负极片存在的安全性差和低温性能差等问题。
本发明的一方面，提供一种负极片，包括负极集流体、以及位于所述负极集流体的表面的负极涂层，所述负极涂层包括负极活性物质，所述负极活性物质包括石墨和硅基材料；所述负极涂层的表面设有凹部，所述凹部的宽度与所述硅基材料的粒径Dv50之比大于或等于2，所述凹部的深度大于或等于所述硅基材料的粒径Dv50。
根据本发明的一实施方式，负极片满足其中，h为所述凹部的深度，单位以mm计；L为所述凹部的宽度，单位以mm计；e为所述负极集流体的断裂伸长率。
根据本发明的一实施方式，所述负极涂层的表面包括至少一组凹部组，每一组凹部组包括沿第一方向分布的至少两个所述凹部；优选地，所述负极涂层的表面包括至少两组所述凹部组，所述至少两组所述凹部组沿第二方向分布，所述第二方向与所述第一方向相交；优选地，相邻的两个所述凹部组中，一个所述凹部组中的所述凹部与另一个所述凹部组中的所述凹部在所述第二方向上的距离小于或等于1mm；优选地，所述第一方向平行于所述负极涂层的长度方向；优选地，所述第二方向平行于所述负极涂层的宽度方向。
根据本发明的一实施方式，所述负极片满足其中，△L为相邻的两个所述凹部的间距，单位以mm计；A为所述负极涂层在TG过程中于200℃～600℃区间的失重率；B为所述硅基材料与所述石墨的质量比。
根据本发明的一实施方式，所述负极片满足其中，A为所述负极涂层在TG过程中于200℃～600℃区间的失重率；h为所述凹部的深度，单位以μm计；f为所述负极集流体的达因值，单位为达因。
根据本发明的一实施方式，所述负极涂层在TG过程中于200℃～600℃区间的失重率为0.3wt％～3wt％；和/或，所述负极涂层包括粘结剂，所述粘结剂包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、丁苯橡胶、聚丙烯腈中的一种或多种；和/或，所述负极涂层包括增稠剂，所述增稠剂包括羧甲基纤维素类增稠剂；所述硅基材料与所述石墨的质量比为0.01～0.3；和/或，所述硅基材料包括硅碳材料、硅氧材料、硅、硅合金中的一种或多种；和/或，所述凹部的宽度与所述硅基材料的粒径Dv50之比小于或等于20，优选小于或等于10；和/或，所述凹部的深度与所述硅基材料的粒径Dv50之比小于或等于3.5，优选小于或等于3；和/或，所述硅基材料的粒径Dv50为5～30μm；和/或，所述凹部的宽度为15μm～150μm，优选50μm～150μm；和/或，所述凹部的深度为5μm～30μm，优选10μm～30μm；和/或，所述凹部的深度小于所述负极涂层的厚度；和/或，所述负极涂层的表面设有至少两个所述凹部，相邻两个所述凹部的间距为0.8mm～5mm；和/或，所述凹部包括孔和/或槽；优选地，所述凹部包括线性凹槽，优选地，所述线性凹槽的长度方向平行于所述负极涂层的宽度方向，所述线性凹槽的宽度方向平行于所述负极涂层的长度方向。
根据本发明的一实施方式，所述负极集流体的断裂伸长率为0.5％～5％；和/或，所述负极集流体的达因值为30～50，优选35～45；和/或，所述负极集流体包括铜箔。
本发明的另一方面，提供一种电池，包括上述负极片。
根据本发明的一实施方式，所述电池还包括正极片、以及位于所述正极片和负极片之间的隔膜；优选地，所述电池满足其中，s为所述隔膜的拉伸强度，单位以kgf/cm2计；h为所述凹部的深度，单位以cm计；L为所述凹部的宽度，单位以cm计；优选地，所述隔膜的拉伸强度为500～3000kgf/cm2。
根据本发明的一实施方式，所述电池还包括正极片，所述正极片包括正极涂层，所述正极涂层包括正极活性物质，所述正极涂层中含有铝元素；所述电池满足其中，r为所述正极涂层的掺铝量，单位以ppm计；B为所述硅基材料与所述石墨的质量比；h为所述凹部的深度，单位以μm计；优选地，3000ppm≤r≤10000ppm；优选地，所述正极涂层包括正极活性物质；优选地，所述正极活性物质含有所述铝元素；优选地，所述正极活性物质包括含有所述铝元素的钴酸锂。
本发明提供的负极片和电池中，负极活性物质同时包括石墨和硅基材料，通过掺杂硅基材料，能够提高负极片和电池的能量密度，同时，在负极涂层的表面设置凹部，并控制凹部的宽度和硅基材料的粒径Dv50之比大于或等于2、凹部的深度大于或等于硅基材料的粒径Dv50，这样，利于使在电池充放电过程中由于硅基材料颗粒与电解液的副反应等因素而在硅基材料颗粒周围产生的气体快速排出(这些气体具体可通过凹部和石墨之间的间隙、以及石墨的层间距等空隙中排出)，避免过热而引发起火等安全性问题，同时负极片中硅基材料颗粒周围的气体被快速排出，可抑制硅基材料颗粒与石墨之间的间隙的增大(即保证硅基材料颗粒与石墨之间的间隙尽可能的不增大)，并抑制硅基材料颗粒表面的SEI膜增厚，从而可提升低温条件下离子(如锂离子)在硅基材料颗粒与石墨颗粒之间的迁移速度，改善电池的低温性能。
附图说明
图1为本发明一实施例的负极涂层在负极集流体上的投影结构示意图；
图2为本发明另一实施例的负极涂层在负极集流体上的投影结构示意图；
图3为本发明一实施例的负极片的截面结构示意图；
图4为本发明实施例1和实施例3的热失重曲线图。
附图标记说明：1：负极集流体；2：负极涂层；21：凹部；210：凹部组；101：第一侧；102：第二侧；L：凹部的宽度；△L：相邻两个凹部的间距；h：凹部的深度；△L1：最靠近负极涂层的第一侧的外缘的凹部与负极涂层的第一侧的外缘的距离；△L2：最靠近负极涂层的第二侧的外缘的凹部与负极涂层的第二侧的外缘的距离；x：第一方向；y：第二方向；z：第三方向。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的方案，下面对本发明作进一步地详细说明。以下所列举具体实施方式只是对本发明的原理和特征进行描述，所举实例仅用于解释本发明，并非限定本发明的范围。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种负极片，如图1至图3所示，该负极片包括负极集流体1、以及位于负极集流体1的表面的负极涂层2，负极涂层2包括负极活性物质，负极活性物质包括石墨和硅基材料；负极涂层2的表面设有凹部21，凹部21的宽度L与硅基材料的粒径Dv50之比大于或等于2(即L/Dv50≥2)，凹部21的深度h大于或等于硅基材料的粒径Dv50(即h≥Dv50)。
这样，利于使在电池充放电过程中由于硅基材料颗粒与电解液的副反应等因素而在硅基材料颗粒周围产生的气体快速排出(这些气体具体可通过凹部和石墨之间的间隙、以及石墨的层间距等空隙中排出)，避免过热而引发起火等安全性问题，同时负极片中硅基材料颗粒周围的气体被快速排出，可抑制硅基材料颗粒与石墨之间的间隙的增大(即保证硅基材料颗粒与石墨之间的间隙尽可能的不增大)，并抑制硅基材料颗粒表面的SEI膜增厚，从而可提升低温条件下离子(如锂离子)在硅基材料颗粒与石墨颗粒之间的迁移速度，改善电池的低温性能。
其中，发明人经研究分析认为，本发明实施例控制L/Dv50≥2和h≥Dv50，能够兼顾改善电池的热安全性能和低温循环性能的原因之一在于，在电池的循环过程中，硅基材料会发生体积膨胀，但其膨胀后的最大粒径通常不会超过其膨胀之前的粒径的2倍，而本发明实施例中，控制凹部21的宽度L不小于硅基材料的粒径DV50的2倍、同时控制凹部21深度h大于硅基材料的粒径DV50，利于保证在电池循环过程中硅基材料颗粒不会填满凹部21，从而可保证排气通道，以利于极快速地排出负极片中由于负极材料(如硅基材料)与电解液的副反应等因素而产生的气体，避免电池发生起火等安全性问题；同时，负极片中产生的气体被极快速地排出，可避免硅基材料和石墨之间的间隙增大，与此同时，负极片中由于副反应等因素而产生的热量亦被气体携带排出，使得负极片的温度降低，可缓解负极材料与电解液的副反应，进而降低硅基材料表面由于硅基材料和电解液的副反应等因素而形成的SEI膜的厚度，由此，硅基材料和石墨之间的间隙以及硅基材料表面的SEI膜厚度得到抑制，从而可降低阻抗，提高电池的低温循环性能。
一般情况下，负极涂层2包括负极活性物质层，负极活性物质层包括上述负极活性物质、导电剂、粘结剂和增稠剂等材料，负极活性物质包括石墨和/或硅基材料(即本发明实施例的负极片为掺硅石墨负极)。
其中，基于负极活性物质层的总质量，负极活性物质的质量分数可以为70％～99％，例如70％、75％、80％、85％、90％、95％、99％或其中的任意两者组成的范围，导电剂的质量分数可以为0.3％～12％，例如0.3％、0.5％、1％、3％、5％、8％、10％、12％或其中的任意两者组成的范围，粘结剂的质量分数可以为0％～15％，例如0、0.2％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、7％、9％、10％、12％、15％或其中的任意两者组成的范围，增稠剂的质量分数可以为0.05％～3％，例如0.05％、0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％或其中的任意两者组成的范围，但不局限于此。
在一些实施例中，负极涂层2中的掺硅量(硅基材料与石墨的质量比)可以为0.01～0.3，例如0.01、0.05、0.08、0.1、0.13、0.15、0.18、0.2、0.23、0.25、0.28、0.3或其中的任意两者组成的范围。
具体地，硅基材料可以包括硅碳材料、硅氧材料、硅、硅合金中的一种或多种，本发明实施例通过在负极涂层2的表面设置凹部21，并控制L/Dv50≥2和h≥Dv50，能够有效解决这些硅基材料易与电解液发生副反应、以及由此导致的负极片产气严重、容易发生起火和爆炸等安全性问题，同时兼顾改善掺杂有这些硅基材料的负极片的低温循环性能。
具体地，凹部21的宽度L与硅基材料的粒径Dv50之比小于或等于20(即2≤L/Dv50≤20)，L/Dv50例如为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、14、16、18、20或其中的任意两者组成的范围，优选2≤L/Dv50≤10，这样，利于在兼顾改善电池热安全性能和低温循环性能的同时，避免凹部21的宽度过大而导致负极片能量密度损失过多，从而可兼顾保持电池较高的能量密度。
具体地，凹部21的深度h与硅基材料的粒径Dv50之比小于或等于3.5(即1≤h/Dv50≤3.5)，h/Dv50例如为1、1.3、1.5、1.8、2、2.3、2.5、2.8、3、3.4、3.5或其中的任意两者组成的范围，优选1≤h/Dv50≤3，例如2≤h/Dv50≤3，这样，利于在兼顾改善电池热安全性和低温循环性能的同时，避免凹部21的宽度过大而导致负极片能量密度损失过多，从而可兼顾保持电池较高的能量密度。
在一些实施例中，硅基材料的粒径Dv50可以为5～30μm，例如5μm、8μm、10μm、13μm、15μm、18μm、20μm、23μm、25μm、28μm、30μm或其中的任意两者组成的范围。
本发明实施例中，硅基材料的粒径Dv50表示在体积基准的粒度分布中，硅基材料颗粒从小粒径侧起、达到体积累积50％的粒径，其可以通过本领域常规方法测得，如通过激光粒度仪测试得到。
在一些实施例中，凹部21的宽度L可以为15μm～150μm，例如15μm、20μm、250μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、120μm、140μm、150μm或其中的任意两者组成的范围，优选50μm～150μm，利于进一步兼顾改善电池的热安全性和低温循环性等性能。
在一些实施例中，凹部21的深度h可以为5μm～30μm，例如5μm、8μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、22μm、25μm、27μm、30μm或其中的任意两者组成的范围，优选10μm～30μm，利于进一步兼顾改善电池的热安全性和低温循环性等性能。
具体地，负极涂层2的表面可以设有一个凹部21(即凹部21连续设置在负极涂层2的表面)，或者，如图1至图3所示，负极涂层2的表面设有至少两个凹部21，这些凹部21可以沿第一方向x分布(如图2所示)，或者沿第二方向y分布，或者部分凹部21沿第一方向x分布、部分凹部21沿第二方向y分布。
其中，如图1至图3所示，至少部分凹部21沿第一方向x分布，在第一方向x上相邻的两个凹部21被负极涂层2间隔开，在第一方向x上相邻的两个凹部21的间距(即相邻两个凹部21在第一方向x上的距离)△L＞0。
具体地，负极涂层2的表面可以包括至少一组凹部组，每一组凹部组均包括沿第一方向x分布的至少两个凹部21，当凹部组的数量为至少两个(即负极涂层的表面包括至少两组凹部组)时，这些凹部组沿第二方向y分布。
示例性地，如图1所示，负极涂层2的表面包括两组凹部组；或者，如图2所示，负极涂层2的表面具有一组凹部组。
在一些实施例中，相邻的两个凹部组中，一个凹部组中的凹部21与另一个凹部组中的凹部21在第二方向y上的距离w小于或等于1mm(即w≤1mm)。
其中，相邻的两个凹部组中，一个凹部组中的凹部21与位于另一个凹部组中、且最靠近该凹部21的凹部21可以连通或不连通时，当该两个凹部21连通时，该两个凹部21的间隙(在第二方向y上的距离)w基本等于0。
继续参考图1至图3，凹部21的宽度方向基本平行于第一方向x，这些凹部21的长度方向(延伸方向)基本垂直于第一方向x。
继续参考图1至图3，在第一方向x上相邻的两个凹部21的间距△L＞0，负极涂层2在第一方向x上具有相对的第一侧101和第二侧102，最靠近负极涂层2的第一侧101的外缘的凹部21与负极涂层2的第一侧101的外缘的距离△L1小于或等于相邻两个凹部21的间距△L(△L1≤△L)，最靠近负极涂层2的第二侧102的外缘的凹部21与负极涂层2的第二侧102的外缘的距离△L2小于或等于△L(△L2≤△L)，使得凹部21以间距△L排布在负极涂层2的整个表面，更利于负极片中产生的气体被快速排出，进一步兼顾改善电池的热安全性和低温循环性能。
其中，在第一方向x上相邻的两个凹部21的间距△L是指该两个相邻的凹部21在第一方向x上的距离，其亦为每一凹部组中的相邻两个凹部21的间距。
在一些实施例中，在第一方向x上相邻的两个凹部21的间距△L可以为0.8mm～5mm，例如0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.7mm、1.9mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm或其中的任意两者组成的范围，利于负极片表面形成排气通道，进一步兼顾改善负极片的热安全性和低温循环性能。
本发明实施例可采用激光在负极涂层2表面打出预设形状以及厚度、宽度、长度和间距等参数的凹部21，具体可通过调控激光强度等参数以调整所形成的凹部21的厚度等参数，这些调控手段均为本领域常规操作，不再赘述。
具体地，凹部21可以为孔或槽等形状，优选凹部21为线性凹槽21，即凹部21在负极集流体1上的投影为条状(如图1和图2所示)，具体可以为长方形(如图2所示)或其他规则或不规则的形状。
继续参考图1和图2，当负极涂层2表面设有至少两个凹部21时，每一凹部21均分别为线性凹槽，其在负极集流体1上的投影基本为长方形，这些凹部21的长度方向(延伸方向)基本相互平行，具体可平行于第二方向y，这些凹部21的宽度方向基本平行，基本可平行于第一方向x。
如图2所示，凹部21可以是一条完整的连续凹槽，即采用激光沿预设线性凹槽的延伸方向在负极涂层2表面进行连续打孔，以形成连续凹槽(此时，在负极涂层2的表面形成一组凹部组)。
或者，采用激光在负极涂层2的表面进行打孔时并不是连续打孔，而是进行间断式打孔，例如，如图2所示，在第二方向y上，先打出上半部分凹部21后(一个凹部组中的凹部21)，再打下半部分凹部21(另一个凹部组中的凹部21)，这两个凹部21可以基本连通或不连通(间隙w≤1mm)，相当于由多段凹部21拼接而成在第二方向y上贯穿负极涂层2的整个表面的总凹部(即该总凹部由多段凹部21拼接而成)，此时，负极涂层2的表面包括至少两组凹部组。
一般情况下，在通过激光形成一条凹部21时，受限于激光设备以及激光操作工艺等因素，通常需要对预设凹部21区域进行多次打孔(每次打孔均形成一条凹部21)，使得在负极涂层2的表面形成至少两组凹部组，这样能够兼顾改善负极片的热安全性和低温循环性能，同时适配激光打孔工艺，利于凹部21的形成。
具体地，如图1和图2所示，第二方向y、凹部21的长度方向、负极涂层2的宽度方向、负极集流体1的宽度方向、负极片的宽度方向基本相互平行，第一方向x、凹部21的宽度方向、负极涂层2的长度方向、负极集流体1的长度方向、负极片的长度方向基本相互平行。
此外，如图3所示，凹部21自负极涂层2的表面向负极涂层2的内部延伸，凹部21的深度方向可以基本平行于第三方向z，第三方向z、负极涂层2的厚度方向、负极集流体1的厚度方向、负极片的厚度方向相互平行。
一般情况下，如图3所示，凹部21的深度小于负极涂层2的厚度，即凹部21在负极涂层2的厚度方向上不贯穿负极涂层2，亦即，凹部21与负极集流体1之间存在负极涂层2。
经进一步研究，上述负极片可以满足其中，h为凹部21的深度，单位以mm计；L为凹部21的宽度，单位以mm计；e为负极集流体1的断裂伸长率，亦即，利于改善电池的热安全性和低温循环性能。
根据发明人的研究，使用激光在负极涂层的表面形成凹部21，负极集流体1断裂延伸率(断裂伸长率)越大、所能承受的最大应力越大，进而所能承受的激光强度越高，在负极涂层2表面所形成的凹部21的面积(h×L)越大，而增大凹部21的侧面面积，利于改善电解液和硅基材料的接触距离，提高电解液在高低温下的流动性，加快离子传输，改善电池的低温循环性能；但若凹部21的侧面面积过大，也会导致负极涂层2表面不平整度过大，影响其和电池中的隔膜的结合强度，使得离子传输路径大，进而影响电池的低温循环性等性能。因此，综合考虑这些因素，通过协同调控负极集流体1的断裂伸长率e、凹部21的深度h和凹部21的宽度L，使其满足能够在保持负极集流体1较高强度的基础上，增大凹部21的面积侧面，从而改善电解液和硅基材料的接触距离，提高电解液在高低温下的流动性，加快离子传输，改善电池的低温循环性能，与此同时，可避免由于凹部21的侧面面积过大而导致的负极涂层2表面不平整问题，利于承受由于凹部(凹部)带来的不平整问题，提高负极片和电池中的隔膜的结合强度，加强负极集流体1、负极涂层2与电池中的隔膜的一体化，进一步改善离子传输速度，从而进一步改善电池的低温循环性能等性能。
示例性地，可以为0.008、0.009、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.032、0.035、0.04、0.07、0.1、0.13、0.15、0.18、0.2、0.23、0.25、0.28、0.3或其中的任意两者组成的范围。
在一些实施例中，负极集流体1的断裂伸长率e可以为0.5％～5％(即0.5％≤e≤5％)，例如0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％或其中的任意两者组成的范围。
具体地，负极集流体1可以包括铜箔，例如还可以包括涂炭铜箔和/或复合铜箔，其中，复合铜箔可以包括聚合物层以及存在于聚合物层表面的铜金属层，通常在聚合物层的相对两侧均分别存在铜金属层，铜金属层和聚合物层层叠设置；涂炭铜箔通常是在铜箔表面间断涂布有碳层，具体可以通过凹版辊、跳涂设备等本领域常规设备和工序在铜箔表面进行涂炭，形成涂炭铜箔，本发明实施例对此不作特别限制。
此外，负极片可以满足其中，A为负极涂层2在TG过程中于200℃～600℃区间的失重率；h为凹部21的深度，单位以μm计；f为负极集流体1的达因值，单位为达因，亦即， 利于进一步改善负极片的结构稳定性和电化学性能。
示例性地，可以为0.1、0.12、0.15、0.2、0.3、0.4、0.45、0.48、0.5、0.55、0.6、0.62或其中的任意两者组成的范围。
具体来说，A为负极涂层2的热重参数，其主要与负极涂层2中粘结剂等有机材料的热分解相关，根据发明人的研究分析，在负极涂层2的热失重分析过程中，在温度达到600℃后，粘结剂等有机材料会部分(约占有机材料总质量的60％)被烧掉，而剩余部分(约占有机材料总质量的40％)以固态残炭的形式存在于烧结后的负极涂层2中，因此，A/0.6基本等于负极涂层2中粘结剂等有机材料的质量百分含量，相应地，1-A/0.6基本等于负极涂层2中负极活性物质与导电剂等其他材料的质量百分含量之和。
根据发明人的研究，在负极涂层2表面形成凹部21时，主要是通过增加激光的强度以增加凹部21的深度h，但增加激光强度时，需要保证负极涂层2与负极集流体1之间具有较强的粘结性等性质，以避免出现负极涂层2与负极集流体1之间产生较大的间隙、甚至负极涂层2从负极集流体1表面整片脱落的情况，因此，综合考虑这些影响因素，通过协同调控凹部21的深度h、负极涂层2的热失重参数A、负极集流体1的达因值f等参数，使其满足利于在负极涂层2表面形成凹部21，兼顾改善电池的热安全性和低温循环性能，同时保持负极涂层2与负极集流体1之间较大的粘结性，避免发生负极涂层2与负极集流体1之间产生较大的间隙、甚至负极涂层2从负极集流体1表面整片脱落等情况。
在一些实施例中，负极集流体1的达因值可以为30～50(达因)，例如35、37、39、40、42、44、45或其中的任意两者组成的范围，优选35～45，利于进一步兼顾改善电池的热安全性和低温循环性等性能。
此外，A为负极涂层2的热失重参数，其主要与负极涂层2中的粘结剂和增稠剂等有机材料的种类组成及含量等参数相关，而粘结剂等有机材料的这些参数会影响负极涂层2与负极集流体1之间的粘结性、以及负极涂层2中的颗粒与颗粒之间的粘结性(负极涂层2中的颗粒主要为负极活性物质颗粒(如硅基材料颗粒和石墨)和导电剂颗粒)，同时，使用激光在负极涂层2表面形成凹部21，凹部21处的负极涂层2会被打掉，使得负极涂层2的面容量降低，因此，若相邻凹部21之间的间距△L过小(即凹部21排布过密)，则会造成负极片的面容量损失过大，影响电池能量密度；此外，若掺硅量B过小，也会影响电池的能量密度。进一步综合考虑负极涂层2与集流体之间的粘结性、负极涂层2中颗粒与颗粒之间的粘结性、以及负极片的面容量、电池的能量密度等因素，优选负极片可以满足其中，△L为相邻两个凹部21的间距，具体可以是第一方向x上相邻的两个凹部的间距，单位以mm计；A为负极涂层2在TG过程中于200℃～600℃区间的失重率；B为硅基材料与石墨的质量比(即B为掺硅量，可以理解为负极活性物质中硅含量的占比)，亦即，利于改善负极片中由于硅基材料与电解液的副反应等因素而导致的产气严重、热安全性差和低温循环性能差的问题，同时保持负极片较高的容量和结构稳定性等性能。
示例性地，可以为4、8、10、12、15、20、50、80、100、110、120、130、150、160或其中的任意两者组成的范围。
本发明实施例中，可采用本领域常规热失重分析仪通过对负极涂层2进行热失重分析，具体可进行TGA分析，以测得其在热分解过程中于200℃～600℃区间的失重率A。
具体实施时，可以在惰性气氛(如氮气)下，以5℃/min±2℃/min的升温速率，将负极涂层2材料(粉料)从常温(室温)升温至900℃±30℃，其中，以200℃时的粉末重量为初始重量m0、600℃时的粉末重量为m1，则负极涂层2在热分解过程中于200℃～600℃区间的失重率(即负极涂层2在200℃～600℃区间的重量减少百分比)A＝(m1-m0)/m0。
一般情况下，在热失重分析过程中，可获得相应的热失重曲线，该热失重曲线具体可以是粉末重量随温度的变化曲线(其横坐标为温度，纵坐标为粉末重量)，可直接从热失重曲线上获得不同温度时的粉末重量，进而根据A＝(m1-m0)/m0获得失重率A；或者，热失重曲线为失重率随温度的变化曲线，根据该热失重曲线获得失重率A。
其中，负极涂层2材料(粉料)可通过如下过程获得：拆解电池，取出负极片；将负极片放入溶剂(如水)中浸泡，具体可浸泡2h或2h以上(以负极涂层2能够自动脱离负极集流体1为准)，以使负极涂层2从负极集流体1上脱除(负极涂层2材料进入到溶剂中形成混合液)，然后将负极集流体1从混合液中去除，再将混合液烘干(即去除溶剂)，具体可在80℃烘烤2h左右，得到负极涂层2材料(粉料)。
在一些实施例中，负极涂层2在TG过程中于200℃～600℃区间的失重率A可以为0.3wt％～3wt％(即0.5wt％≤A/0.6≤5wt％)，失重率A例如为0.3wt％、0.5wt％、0.8wt％、1wt％、1.3wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.3wt％、2.5wt％、2.8wt％、3wt％或其中的任意两者组成的范围。
具体地，负极涂层2中的粘结剂可以包括聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸盐、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯腈(PAN)中的一种或多种，聚丙烯酸盐可包括聚丙烯酸锂和/或聚丙烯酸钠等。
其中，当负极涂层2中的粘结剂包括PAA时，可保持负极涂层2与负极集流体1之间的高粘结性，同时增强负极涂层2中的颗粒与颗粒之间的粘结性(负极涂层2中的颗粒一般为负极活性物质颗粒(如硅基材料颗粒、石墨颗粒等)和导电剂颗粒)，抑制硅基材料颗粒膨胀。
具体地，负极涂层2中的增稠剂可以包括羧甲基纤维素(CMC)类增稠剂，例如包括羧甲基纤维素盐，如羧甲基纤维素锂(CMC-Li)、CMC-Na等。
本发明实施例中，可以在负极集流体1的一侧表面设置负极涂层2，或者在负极集流体1的正反两侧的表面(负极集流体1的正反两面)均分别设有负极涂层2；当在负极集流体1的正反两侧的表面均分别设有负极涂层2时，可以在该两侧的负极涂层2上均分别设置有上述凹部21。
本发明实施例还提供一种电池，包括上述负极片，其具有与上述负极片相对应的优势，不再赘述。
具体来说，电池包括电芯，电芯包括上述负极片、正极片、以及位于正极片和负极片之间的隔膜，隔膜间隔正极片和负极片之间，以防止正极片和负极片接触短路。
其中，正极片、隔膜和负极片可以依次粘接(即正极片和隔膜粘接、负极片和隔膜粘接)，具体实施时，可以将正极片、隔膜和负极片依次放置后进行热压，以将其热压于一体。
具体地，电芯可以为卷绕式电芯(卷芯)，即正极片和负极片均分别具有卷绕式结构。其中，正极片包括多个第一直部、以及连接在相邻的两个第一直部之间的第一弯折部，第一弯折部的数量通常为至少一个，具体可为多个，正极片通过第一弯折部发生弯折，从而形成卷绕式结构；负极片包括多个第二直部、以及连接在相邻的两个第二直部之间的第二弯折部，第二弯折部的数量通常为至少一个，具体可为多个，负极片通过第二弯折部发生弯折，从而形成卷绕式结构。
具体实施时，可以将正极片、隔膜和负极片依次放置后，将形成的叠层结构进行卷绕，然后再进行热压，以将正极片、隔膜和负极片热压于一体，形成卷绕式电芯。
根据发明人的进一步研究，电池可以满足其中，s为隔膜的拉伸强度，单位以kgf/cm2计；h为凹部21的深度，单位以cm计；L为凹部21的宽度，单位以mm计，即这样，可以保证隔膜和负极片的接触界面的紧密性，避免因凹部21的存在而产生间隙，同时保证隔膜具有足够的拉伸强度，以利于隔膜更为完全地嵌入凹部21中且不发生隔膜断裂的情况(例如在上述热压过程中，使隔膜完全嵌入凹部21中而不发生隔膜断裂的情况)，同时改善负极片和隔膜的延展，避免电芯(尤其是卷芯)由于应力集中而导致的隔膜和极片断裂等情况，同时兼顾改善硅基材料在第一方向x和第二方向y上的膨胀，避免由于硅基材料膨胀导致隔膜断裂以及刺穿隔膜等现象，从而进一步提高电池的安全性等性能。
示例性地，可以为0.5×108、1×108、1.2×108、1.5×108、2×108、2.5×108、3×108、4×108、5×108、6×108、6.5×108、7×108、8×108、9×108或其中的任意两者组成的范围。
在一些实施例中，隔膜的拉伸强度s可以为500～3000kgf/cm2，例如500kgf/cm2、800kgf/cm2、1000kgf/cm2、1300kgf/cm2、1500kgf/cm2、1800kgf/cm2、2000kgf/cm2、2300kgf/cm2、2500kgf/cm2、2800kgf/cm2、3000kgf/cm2或其中的任意两者组成的范围。
一般情况下，隔膜包括基膜、以及设于基膜正反两个表面的涂胶层，隔膜通过其表面的涂胶层和正负极片粘接，在基膜和涂胶层之间还可以设有陶瓷层，例如氧化铝层，但不局限于此。
具体实施时，可以通过调整基膜的生产工艺、基膜的材质等条件，以调控隔膜的拉伸强度等参数，这些均是本领域常规操作，不再赘述。
举例来说，基膜可以为聚丙烯(PP)隔膜、聚乙烯(PE)隔膜、聚丙烯/聚乙烯(PP/PE)双层复合膜、聚酰亚胺静电纺丝隔膜3(PI)、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯(PP/PE/PP)三层复合膜、或纤维素无纺布隔膜等本领域常规隔膜材料。
此外，正极片包括正极集流体、以及位于正极集流体表面的正极涂层，具体可以在正极集流体的正反两个表面均分别设置有正极涂层。
具体地，正极涂层可以包括正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性物质、导电剂和粘结剂，正极活性物质可包括本领域常规正极活性材料，例如包括正极含锂活性材料，例如包括钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸钒锂、磷酸钒氧锂、富锂锰基材料中的至少一种，三元材料可以包括镍钴锰酸锂和/或镍钴铝酸锂等。
其中，基于正极活性物质层的总质量，负极活性物质的质量分数可以为70％～99％，导电剂的质量分数可以为0.5％～15％，粘结剂的质量分数可以为0.5％～15％，但不局限于此。
在一些实施例中，正极涂层中可以含有铝元素，正极涂层中具体可以包括含有铝元素的化合物(铝化合物)，以使得正极涂层中含有铝元素。
具体地，正极活性物质含有铝元素，具体可以含有铝化合物，从而使得正极涂层含有铝元素。
在一些实施例中，正极活性物质包括含有铝元素的钴酸锂(即钴酸锂掺杂有铝元素)。
根据发明人的进一步研究，负极涂层2表面凹部21降低负极表面与内部的极化，使负极电极电势增加，在电压一定的情况下，正极电极电势随之增加，即同电压体系下，正极需要使用更高电压稳定性的材料，同时，负极片为掺硅负极，其存在较为严重的硅基材料与电解液等成分的副反应、以及由此导致的产气和产热问题，会加剧对整个电芯体系的破坏，具体可以使钴酸锂等正极活性物质的结构发生变化，造成不可逆损伤，影响电池性能。综合考虑这些因素，优选控制电池满足其中，r为正极涂层的掺铝量，掺铝量是按照GBT 30902-2014中的测试方法测得的标准溶液中的铝元素的浓度，单位以ppm计；B为硅基材料与石墨的质量比；h为凹部21的深度，单位以μm计，亦即， 通过协同调控正极涂层中的铝元素含量r、负极涂层2中的掺硅量B、以及负极涂层2表面的凹部21的深度h满足上述关系范围，利于离子在正负极之间的穿梭，改善电池的低温性能，同时，利于排出负极片中由于硅基材料与电解液的副反应等因素而产生的气体，解决由此导致的产气和产热问题，避免对整个电芯体系破坏，抑制钴酸锂等正极活性物质的结构变化、以及由此导致的不可逆损伤。
示例性地，可以为1000、2000、2600、3000、3250、5000、6500、10000、1.3×104、1.6×104、1×105、1.6×105、1.9×105、1.95×105、2×105。
一般情况下，优选进一步优选利于在改善电池的低温性能和安全性能的同时，兼顾提高电池较高的能量密度等性能。
在一些具体实施例中，正极涂层的掺铝量r可以为5000ppm～10000ppm(即5000ppm≤r≤10000ppm)，例如为5000ppm、5500ppm、5800ppm、6000ppm、6300ppm、6500ppm、6800ppm、7000ppm、8000ppm、9000ppm、10000ppm或其中的任意两者组成的范围。
本发明实施例中，正极涂层的掺铝量r是按照GBT 30902-2014中的测试方法测得的标准溶液中的铝元素的浓度，具体实施时，可以拆解电池，取下正极片，从正极片上取下正极涂层(粉料)，然后，按照GBT 30902-2014中的方法，将正极涂层(粉料)样品配制成GBT30902-2014中的标准溶液，再根据GBT 30902-2014中的测试方法测试该标准溶液的浓度，所测得的标准溶液的浓度即为正极涂层的掺铝量r。
本发明实施例中，电池还包括封装电芯的封装体，封装体可以包括软包装膜(即电池为软包装电池)，其可以为本领域常规软包装材料形成的软包装膜，例如，封装体包括铝塑膜，但不局限于此。
本发明实施例中，电池还包括电解液，电解液注入于封装体中，以浸润电芯。
本发明实施例可采用本领域常规电解液，例如，电解液包括溶剂、溶质和添加剂，该电解液具体可为非水系电解液，其中，溶剂可包括有机溶剂，具体可包括碳酸酯类溶剂，例如包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、丙酸丙酯(PP)中的一种或多种；添加剂可包括碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)中的一种或多种；溶质可包括锂盐，锂盐可包括六氟磷酸锂(LiPF6)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、双(三氟甲基磺酸酰)亚氨锂(LiTFSI)等中的一种或多种。
本发明实施例中，正极涂层中的粘结剂可以是本领域常规粘结材料，例如包括聚偏氟乙烯(PVDF)、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素纳(CMC)、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯和丁苯橡胶(SBR)中的一种或多种。
本发明实施例中，正极涂层和负极涂层2中的导电剂可以是本领域常规导电材料，例如包括碳纳米管(碳管)、炭黑(SP)、乙炔黑、石墨烯中的一种或多种。
本发明实施例中，正极片可通过涂布法等本领域常规方法制得，例如，正极片的制备过程可以包括：将正极活性物质、导电剂和粘结剂等材料置于溶剂中制成正极浆料，所用溶剂例如包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)，再将该正极浆料涂敷于正极集流体的表面，经干燥、辊压等工序后，在正极集流体的表面形成正极活性物质层，制得正极片。
本发明实施例中，可通过涂布法等本领域常规方法在负极集流体1的表面形成负极涂层2，然后通过激光对负极涂层2表面进行打孔，制得负极片。例如，负极片的过程可以包括：将负极活性物质、导电剂和粘结剂等材料置于溶剂中制成负极浆料，所用溶剂例如包括水，再将该负极浆料涂敷于负极集流体1的表面，经干燥、辊压等工序后，在负极集流体1的表面形成负极活性物质层；然后，通过激光打孔的方式在负极活性物质层表面的预设区域形成凹部21，制得负极片。本发明实施例中，采用本领域常规激光打孔机进行激光打孔。
本发明实施例中，电池可以按照本领域常规方法制得，例如，将正极片22、隔膜23、负极片21依次叠放并热压于一体后，卷绕形成卷芯，然后采用封装体封装，再经注液(向封装体内注入电解液)、化成、分容、OCV(测试开路电压)等工序后，制得电池，该些步骤/工序均为本领域常规操作，本发明对此不做特别限制，不再赘述。
以下通过具体实施例对本发明进行进一步介绍。以下实施例中，正极活性物质层的掺铝量r是按照GBT 30902-2014中的测试方法测得的标准溶液中的铝元素的浓度；所用铜箔为涂炭铜箔。
实施例1
1、正极片的制备
将钴酸锂、SP、PVDF按照质量比97.6:1.3:1.1混合，并加入NMP，搅拌均匀，配制成正极浆料；
将正极浆料涂布在铝箔的正反两个表面，经烘烤、辊压后，在铝箔的正反两个表面形成正极活性物质层，得到正极片。
2、负极片的制备
将负极活性物质、SP、CMC-Li、PAA按照质量比97：0.1：0.4：2.5混合，并加入去离子水，配制成负极浆料；其中，负极活性物质包括石墨和硅碳，硅碳与石墨的质量比(掺硅量)为10％；
将负极浆料涂布在涂炭铜箔的正反两个表面，经烘烤、辊压后，在涂炭铜箔的正反两个表面形成负极活性物质层(每一面的负极活性物质层的厚度均分别约为45μm)；
使用激光在每一侧的负极活性物质层的表面均分别打出线性凹部(凹部不贯穿负极活性物质层)，制得负极片；
3、电池的组装
将正极片和负极片按照预设形状和大小进行分切；然后，将正极片、隔膜和负极片依次层叠放置后卷绕成卷芯、并热压于一体；然后，采用铝塑膜将卷芯进行封装，再依次经烘烤、注液(即注入电解液)、化成、二封、分选及OCV等工序后，制得锂离子电池，所用电解液中的锂盐为LiFP6。
其中，如图1和图3所示，负极活性物质层表面形成有多个凹部21，这些凹部21形成两组凹部组210，这两组凹部组210沿负极活性物质层的宽度方向分布，每一个凹部组210中的凹部21沿负极活性物质层的长度方向排布，且每一个凹部组210中的凹部21以间距△L排布在负极活性物质层的整个表面；这些凹部21均为线性凹部，每一凹部21的长度方向均基本平行于负极活性物质层的宽度方向；这两个凹部组210中，一个凹部组中的凹部21与另一个凹部组中的凹部21在负极活性物质层的宽度方向上的距离w≤1mm(其中一个凹部组210中的任一凹部21的长度与另一个凹部组210中的任一凹部21的长度基本等于负极活性物质层的宽度)；每一凹部21的宽度方向宽度方向基本平行于负极活性物质层的长度方向。
实施例2～实施例37：与实施例1的区别见表1和表2，除表1和表2示出的区别外，其他条件相同。
对比例1：与实施例1的区别在于，负极活性物质层的表面不形成凹部(即在负极片的制备过程中，将负极浆料涂布在涂炭铜箔的正反两个表面，经烘烤、辊压后，在涂炭铜箔的正反两个表面形成负极活性物质层，即制得负极片)。
对比例2：与实施例1的区别在于，凹部的宽度L与硅基材料的粒径Dv50之比小于2(即L/Dv50＜2)，具体见表1和表2，除表1和表2示出的区别外，其他条件相同。
对比例3：与实施例1的区别在于，凹部的深度L＜硅基材料颗粒的粒径Dv50(即L＜Dv50)，具体见表1和表2，除表1和表2示出的区别外，其他条件相同。
分别通过如下方法，对各实施例和对比例的负极片和电池进行测试：
1、负极涂层在TG过程中于200℃～600℃区间的失重率A的测试
(1)取样：拆解电池，取出负极片；将负极片浸入水中，以使负极活性物质层从涂炭铜箔上脱落，得到混合液；将混合液在80℃烘烤2h，以去除溶剂，得到负极粉料；
(2)TGA测试：在氮气氛围下，对负极粉料进行TGA测试，测试过程中，以5℃/min的升温速率，将负极粉料从常温逐渐升温至900℃，获得热失重曲线，根据热失重曲线获得200℃时的粉末重量为初始重量m0、600℃时的粉末重量为m1，根据A＝(m1-m0)/m0计算得到A。其中，实施例1和实施例3的热失重曲线(TGA曲线)见图4。
2、采用达因笔测试负极集流体的达因值f。
3、负极集流体断裂伸长率e的测试：使用刀具将负极集流体裁切成宽度为15mm、长度超过50mm的待测样品；使用WD-D3型电子万能试验机(精度为0.5级，准确度为示值的±1％)，设置标距50mm，速度50mm/min，对待测样品进行拉伸测试，测得负极集流体的断裂伸长率e。
4、隔膜拉伸强度s的测试：使用刀具将隔膜裁切成宽度为15mm、长度超过50mm的待测样品；使用WD-D3型电子万能试验机(精度为0.5级，准确度为示值的±1％)，设置标距50mm，速度100mm/min，对待测样品进行拉伸测试，测得隔膜的拉伸强度s。
5、电池热安全性测试：常温下，将电池以0.5C倍率恒流恒压充电至上限电压，0.05C截至满电，将满电电池放入高温箱，以5℃/min的升温速率升温至130℃，然后保温1h，电芯不起火、不爆炸记为通过，共测试24个电池，记录130℃热安全性测试通过率(通过率＝通过的电池数量/24)，各实施例和对比例的测试结果见表3。
6、电池低温循环性能测试(将电池循环50T后，在0℃下，以0.2C低温放电)：常温下，将电池以0.5C倍率恒流恒压充电至上限电压，0.05C截至，静置5min，0.5C放电至3.0V，循环50T(50圈)；再常温0.2C恒流恒压充电至上限电压，0.02C截至，静置5min后，0.2C放电至3.0V，记录放电容量C1；再常温0.2C恒流恒压充电至上限电压，0.02C截至充满电，将满电电池放入0℃恒温房或恒温箱，静置2h后，0.2C放电至3.0V，记录放电容量C2；根据低温循环容量保持率＝C2/C1计算低温循环容量保持率，各实施例和对比例的测试结果见表3。
各实施例和对比例中，凹部的宽度L、凹部的深度h、相邻两个凹部的间距△L、硅基材料的粒径Dv50、负极集流体的断裂伸长率e、负极活性物质层在TG过程中于200℃～600℃区间的失重率A和0.6的比值(A/0.6)、掺硅量B、负极集流体的达因值f、隔膜的拉伸强度s、掺铝量r、汇总于表1和表2。
表1
表1中，“E+”表示10的x次方，例如“1.25E+08”表示1.25×108。
表2
表3
实施例 130℃热安全性测试通过率 低温循环容量保持率
实施例1 82％ 86％
实施例2 65％ 75％
实施例3 75％ 80％
实施例4 80％ 75％
实施例5 80％ 65％
实施例6 90％ 70％
实施例7 80％ 80％
实施例8 68％ 78％
实施例9 64％ 70％
实施例10 80％ 60％
实施例11 66％ 69％
实施例12 80％ 85％
实施例13 67％ 71％
实施例14 70％ 63％
实施例15 75％ 79％
实施例16 71％ 76％
实施例17 71％ 77％
实施例18 83％ 85％
实施例19 90％ 85％
实施例20 81％ 83％
实施例21 84％ 85％
实施例22 68％ 75％
实施例23 93％ 90％
实施例24 75％ 75％
实施例25 79％ 87％
实施例26 77％ 65％
实施例27 78％ 70％
实施例28 80％ 74％
实施例29 80％ 85％
实施例30 80％ 85％
实施例31 80％ 85％
实施例32 80％ 83％
实施例33 70％ 65％
实施例34 70％ 69％
实施例35 70％ 72％
实施例36 70％ 75％
实施例37 70％ 75％
对比例1 50％ 57％
对比例2 65％ 63％
对比例3 60％ 62％
从表3可以看到，相对于对比例1～对比例3，实施例1～实施例37在负极活性物质层的表面打出线性凹槽(凹部)，并控制凹部的宽度L、凹部的深度h和硅碳颗粒粒径Dv50满足L/Dv50≥2、h≥Dv50，能够在保证电池较高的能量密度的同时，兼顾改善电池的热安全性和低温循环性等性能。
进一步，实施例1～实施例4、实施例7、实施例8、实施例12、实施例15、实施例16、实施例17、实施例20～实施例37中，满足
失重率A为0.3wt％～3wt％，能够进一步兼顾改善电池的热安全性和低温循环性等性能(130℃热安全性达65％以上，同时低温循环容量保持率达65％以上)，并兼顾保持电池较高的能量密度。
其中，相对而言，实施例18中的实施例20中的h/Dv50＞3、L/Dv50＞10，实施例2、实施例8、实施例11、实施例16、实施例17、实施例20、实施例21、实施例33～37中的L/Dv50＞10，电池的能量密度损失较大，相对于这些实施例，实施例1、实施例3、实施例4、实施例7、实施例12、实施例15、实施例22～实施例32中满足1≤h/Dv50≤3、2≤L/Dv50≤10，还具有电池能量密度高等优势。
此外，结合实施例19和实施例23可以看出，时，电池的热安全性和低温循环性能呈下降趋势，同时，实施例19中的 其掺硅量低，电池的能量密度低于实施例1，因此，综合考虑电池的能量密度、热安全性和低温性能，优选
此外，结合实施例1、实施例14、实施例15、实施例16和实施例17可知，相较于负极片中的掺硅量B和凹部深度h的比值，正极片中的掺铝量r过小，则不利于电池的低温循环性能，同时也会在一定程度上影响电池的热安全性能(分析原因在于，正极片中的掺铝量较少，与负极片的掺硅量B和凹部深度h匹配性较差，使得电池的稳定性较差，进而影响电池的热安全性等性能)，而若掺铝量过多，则对电池性能改善效果不明显，造成铝材料的浪费，例如，相对于实施例16，实施例17中的达到2×105，其对电池的热安全性和低温循环性能基本无进一步的改善效果。因此，优选
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种负极片，其特征在于，包括负极集流体、以及位于所述负极集流体的表面的负极涂层，所述负极涂层包括负极活性物质，所述负极活性物质包括石墨和硅基材料；所述负极涂层的表面设有凹部，所述凹部的宽度与所述硅基材料的粒径Dv50之比大于或等于2，所述凹部的深度大于或等于所述硅基材料的粒径Dv50。
2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，满足
其中，h为所述凹部的深度，单位以mm计；
L为所述凹部的宽度，单位以mm计；
e为所述负极集流体的断裂伸长率。
3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述负极涂层的表面包括至少一组凹部组，每一组凹部组包括沿第一方向分布的至少两个所述凹部；
优选地，所述负极涂层的表面包括至少两组所述凹部组，所述至少两组所述凹部组沿第二方向分布，所述第二方向与所述第一方向相交；
优选地，相邻的两个所述凹部组中，一个所述凹部组中的所述凹部与另一个所述凹部组中的所述凹部在所述第二方向上的距离小于或等于1mm；
优选地，所述第一方向平行于所述负极涂层的长度方向；
优选地，所述第二方向平行于所述负极涂层的宽度方向。
4.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述负极片满足其中，△L为相邻的两个所述凹部的间距，单位以mm计；A为所述负极涂层在TG过程中于200℃～600℃区间的失重率；B为所述硅基材料与所述石墨的质量比。
5.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述负极片满足其中，A为所述负极涂层在TG过程中于200℃～600℃区间的失重率；h为所述凹部的深度，单位以μm计；f为所述负极集流体的达因值，单位为达因。
6.根据权利要求1-5任一项所述的负极片，其特征在于，
所述负极涂层在TG过程中于200℃～600℃区间的失重率为0.3wt％～3wt％；
和/或，所述负极涂层包括粘结剂，所述粘结剂包括聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、丁苯橡胶、聚丙烯腈中的一种或多种；
和/或，所述负极涂层包括增稠剂，所述增稠剂包括羧甲基纤维素类增稠剂；
所述硅基材料与所述石墨的质量比为0.01～0.3；
和/或，所述硅基材料包括硅碳材料、硅氧材料、硅、硅合金中的一种或多种；
和/或，所述凹部的宽度与所述硅基材料的粒径Dv50之比小于或等于20，优选小于或等于10；
和/或，所述凹部的深度与所述硅基材料的粒径Dv50之比小于或等于3.5，优选小于或等于3；
和/或，所述硅基材料的粒径Dv50为5～30μm；
和/或，所述凹部的宽度为15μm～150μm，优选50μm～150μm；
和/或，所述凹部的深度为5μm～30μm，优选10μm～30μm
和/或，所述凹部的深度小于所述负极涂层的厚度；
和/或，所述负极涂层的表面设有至少两个所述凹部，相邻两个所述凹部的间距为0.8mm～5mm；
和/或，所述凹部包括孔和/或槽；优选地，所述凹部包括线性凹槽，优选地，所述线性凹槽的长度方向平行于所述负极涂层的宽度方向，所述线性凹槽的宽度方向平行于所述负极涂层的长度方向。
7.根据权利要求1-5任一项所述的负极片，其特征在于，
所述负极集流体的断裂伸长率为0.5％～5％；
和/或，所述负极集流体的达因值为30～50，优选35～45；
和/或，所述负极集流体包括铜箔。
8.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的负极片。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电池还包括正极片、以及位于所述正极片和负极片之间的隔膜；
优选地，所述电池满足其中，s为所述隔膜的拉伸强度，单位以kgf/cm2计；h为所述凹部的深度，单位以cm计；L为所述凹部的宽度，单位以cm计；
优选地，所述隔膜的拉伸强度为500～3000kgf/cm2。
10.根据权利要求8或9所述的电池，其特征在于，所述电池还包括正极片，所述正极片包括正极涂层，所述正极涂层包括正极活性物质，所述正极涂层中含有铝元素；
所述电池满足其中，r为所述正极涂层的掺铝量，单位以ppm计；B为所述硅基材料与所述石墨的质量比；h为所述凹部的深度，单位以μm计；
优选地，3000ppm≤r≤10000ppm；
优选地，所述正极涂层包括正极活性物质；
优选地，所述正极活性物质含有所述铝元素；
优选地，所述正极活性物质包括含有所述铝元素的钴酸锂。
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