1.本技术涉及电池技术领域，尤其涉及一二次电池及用电装置。
背景技术：
2.近年来，随着二次电池的应用范围越来越广泛，二次电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。
3.硅基材料被认为是一种具有前景的负极活性材料，但由于其在使用过程中存在体积膨胀的问题，会影响电池的循环性能。
技术实现要素：
4.鉴于上述课题，本技术提供一种新型负极极片、二次电池及用电装置，下面分别描述。
5.在第一方面，本技术提供一种二次电池，包括负极极片，其中，所述负极极片包括负极集流体及负极膜层，所述负极膜层具有靠近所述负极集流体的第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述负极膜层的厚度记为h，从所述负极膜层的第一表面至0.3h的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第一区域，从所述负极膜层的第二表面至0.3h的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第二区域，
6.所述第一区域包括第一活性材料，所述第二区域包括第二活性材料；
7.所述第一活性材料包括硅氧基材料，所述第二活性材料包括硅碳复合材料。
8.与硅碳复合材料相比，硅氧基材料具有较高的能量密度。与硅氧基材料相比，硅碳复合材料具有较好的结构稳定性、较好的电解液界面性能，以及较好的循环性能。当负极膜层的第一区域含有硅氧基材料，第二区域含有硅碳复合材料时，能够充分发挥两种材料各自的优势，同时互补二者各自的不足，使得二次电池循环性能和快充性能可以得到更大提升。不受理论限制，位于第一区域的硅氧基材料有利于提高极片的压密密度，位于第二区域的硅碳复合材料可以跟电解液充分接触，在长循环过程中保持良好的结构稳定性，改善电池的循环性能。
9.在一些实施方案中，所述硅氧基材料在所述第一活性材料中的质量占比记为a1，所述硅碳复合材料在所述第二活性材料中的质量占比记为a2，则a2/a1≤2，可选地，0.2≤a2/a1≤0.8。在上述范围内，硅氧基材料和硅碳复合材料表现出进一步增强的协同效果。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的循环性能和/或快充性能。
10.在一些实施方案中，所述硅氧基材料在所述第一活性材料中的质量占比小于等于30wt％，可选为10wt％-25wt％；和/或，所述硅碳复合材料在所述第二活性材料中的质量占比小于等于25wt％，可选为5wt％-20wt％。在上述范围内，硅氧基材料和硅碳复合材料表现出进一步增强的协同效果。在上述范围内，硅氧基材料和硅碳复合材料表现出进一步增强的协同效果。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的循环性能和/或快充性能。
11.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的体积平均粒径dv50大于所述硅氧基材料的体积平均粒径dv50。通过使硅碳复合材料的体积平均粒径dv50大于所述硅氧基材料的体积平均粒径dv50，可以使负极膜层的第二区域和第一区域具有良好的压实密度差，由此负极膜层在厚度方向上的孔隙率与离子浓度分布的匹配性更好，有利于提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，有利于离子传输，进而能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快充性能。
12.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料在3
×
104n压力下测试的粉体压实密度小于所述硅氧基材料在3
×
104n压力下测试的粉体压实密度。通过使硅碳复合材料的压实密度大于硅氧基材料的压实密度，可以使可以使负极膜层的第二区域和第一区域具有良好的孔隙结构，由此可与离子在负极膜层厚度方向上浓度分布更好地匹配，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，更有利于离子传输，进而能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快充性能。
13.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的振实密度小于所述硅氧基材料的振实密度。通过使硅碳复合材料的振实密度小于所述硅氧基材料的振实密度，可以优化负极膜层厚度方向上的孔隙结构，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，更有利于离子传输，进而能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快充性能。
14.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的比表面积大于所述硅氧基材料的比表面积。通过使硅碳复合材料的比表面积大于所述硅氧基材料的比表面积，有利于离子快速迁移到负极极片的第一区域，同时减少副反应，由此能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快充性能。
15.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料在16mpa压强下测试的粉体电阻率大于所述硅氧基材料在16mpa压强下测试的粉体电阻率。通过使硅碳复合材料的粉体电阻率大于硅氧基材料，有利于提升负极膜层的电子电导性，从而有利于进一步提升二次电池的快充性能。
16.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料包括碳基体和设置在碳基体中的硅基材料。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的循环性能。
17.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的首次库伦效率为≥90wt％，可选为91wt％-94wt％。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的首次库伦效率。
18.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的体积粒径dv50为3μm-15μm，可选为5μm-12μm。上述粒径范围利于提升材料的离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能；另外还可以降低材料的比表面积，减少副反应，从而还能够进一步提升二次电池的循环性能。
19.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的体积粒径dv90为≤60μm，可选为20μm-40μm。材料的体积分布粒径dv90在上述范围内时，颗粒的一致性较好，有利于提升离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
20.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.0-3.0，可选为1.0-2.0。材料的(dv90-dv10)/dv50在上述范围内时，颗粒堆积性能较好，有利于提升负极膜层的压实密度，从而能够进一步提升二次电池的能量密度；另外，还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
21.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的bet比表面积为小于等于20m2/g，可选为1m2/g-10m2/g。材料的比表面积在上述范围内时，有利于减少副反应，从而能使二次电池具有更好的循环性能。
22.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料在16mpa压力下的粉末电阻率≤300ω
·
cm，可选为≤50ω
·
cm。基于此方案，有利于提升负极膜层的电子电导性，从而有利于进一步提升二次电池的快充性能。
23.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料振实密度为0.8g/cm
3-1.0g/cm3，可选为0.9g/cm
3-1.0g/cm3。振实密度在上述范围内时，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
24.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料中硅元素的含量大于等于30wt％，可选为40wt％-60wt％。基于此，硅碳复合材料表现出满意的电化学性能。
25.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料中碳元素的含量大于等于40wt％，可选为45wt％-60wt％。基于此，硅碳复合材料表现出满意的电化学性能。
26.在一些实施方案中，所述硅碳复合材料中氧元素的含量小于等于10wt％，可选为1wt％-5wt％。基于此，硅碳复合材料表现出满意的电化学性能。
27.在一些实施方案中，所述硅氧基材料包括含有碱金属或含有碱土金属的硅酸盐。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的首次库伦效率性能。
28.在一些实施方案中，所述硅氧基材料包括含有碱金属的硅酸盐，且所述硅氧基材料满足：在xrd衍射图谱中，所述含有碱金属的硅酸盐对应的衍射峰的半峰宽为0.5
°‑
2.0
°
；和/或，所述含有碱金属的硅酸盐对应的所述硅酸盐的晶粒尺寸为4nm-17nm。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的首次库伦效率。
29.在一些实施方案中，所述硅氧基材料包括含有碱土金属的硅酸盐，且所述硅氧基材料满足：在xrd衍射图谱中，所述含有碱土金属的硅酸盐对应的衍射峰的半峰宽为0.3
°‑
0.6
°
；和/或，所述含有碱土金属的硅酸盐对应的所述硅酸盐的晶粒尺寸为12nm-20nm。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的首次库伦效率。
30.在一些实施方案中，所述硅氧基材料料的体积粒径dv50为3μm-20μm，可选为5μm-15μm。上述粒径范围利于提升材料的离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能；另外还可以降低材料的比表面积，减少副反应，从而还能够进一步提升二次电池的循环性能。
31.在一些实施方案中，所述硅氧基材料料的体积粒径dv90为≤60μm，可选为10μm-25μm。材料的体积分布粒径dv90在上述范围内时，颗粒的一致性较好，有利于提升离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
32.在一些实施方案中，所述硅氧基材料料的粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.0-2，可选为1.0-1.5。材料的(dv90-dv10)/dv50在上述范围内时，颗粒堆积性能较好，有利于提升负极膜层的压实密度，从而能够进一步提升二次电池的能量密度；另外，还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
33.在一些实施方案中，所述硅氧基材料料的bet比表面积为1m2/g-6m2/g，可选为1m2/
g-5m2/g。材料的比表面积在上述范围内时，有利于减少副反应，从而能使二次电池具有更好的循环性能。
34.在一些实施方案中，所述硅氧材料料振实密度为1.05g/cm
3-1.25g/cm3，可选为1.1g/cm
3-1.2g/cm3。振实密度在上述范围内时，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
35.在一些实施方案中，所述硅氧基材料中硅元素的含量大于等于40wt％，可选为45wt％-65wt％。基于此，硅氧材料表现出满意的电化学性能。
36.在一些实施方案中，所述硅氧基材料中氧元素的含量大于等于30wt％，可选为30wt％-50wt％。基于此，硅氧材料表现出满意的电化学性能。
37.在一些实施方案中，所述硅氧基材料中碳元素的含量小于等于8wt％，可选为2wt％-5wt％。基于此，硅氧材料表现出满意的电化学性能。
38.在一些实施方案中，所述第一活性材料和/或所述第二活性材料还包括碳基材料；可选地，所述碳基材料包括人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳中的至少一种。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的循环性能。
39.在一些实施方案中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第一碳基材料包括一次颗粒，可选地，所述一次颗粒在第一碳基材料中的数量占比≥70％。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的循环性能。
40.在一些实施方案中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第二碳基材料包括二次颗粒，可选地，所述二次颗粒在第二碳基材料中的数量占比≥70％。一次颗粒的比表面积通常较小，由此可以减少副反应，改善二次电池的循环性能；另外，一次颗粒的容量较高，可以提升二次电池的能量密度。
41.一次颗粒和二次颗粒均为本领域公知的含义。一次颗粒是指非团聚态的颗粒。二次颗粒是指由两个或两个以上一次颗粒聚集而成的团聚态的颗粒。一次颗粒和二次颗粒可以通过使用扫描电子显微镜(sem)图进行区分。
42.在一些实施方案中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第一碳基材料的体积平均粒径dv50小于所述第二碳基材料的体积平均粒径dv50。基于此，可以使负极膜层的第二区域和第一区域具有良好的压实密度差，由此负极膜层在厚度方向上的孔隙率与离子浓度分布的匹配性更好，有利于提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，有利于离子传输，进而能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快充性能。
43.在一些实施方案中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第一碳基材料的振实密度大于所述第二碳基材料的振实密度。基于此，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
44.在一些实施方案中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第一碳基材料的压密密度大于所述第二碳基材料的压密密度。基于
此，可以使负极膜层的第二区域和第一区域具有良好的孔隙结构，由此可与离子在负极膜层厚度方向上浓度分布更好地匹配，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，更有利于离子传输，进而能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快充性能。
45.在一些实施方案中，所述第一碳基材料的体积粒径dv50为5μm-20μm，可选为8μm-15μm。上述粒径范围利于提升材料的离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能；另外还可以降低材料的比表面积，减少副反应，从而还能够进一步提升二次电池的循环性能。
46.在一些实施方案中，所述第一碳基材料的体积粒径dv90为≤50μm，可选为25μm-40μm。材料的体积分布粒径dv90在上述范围内时，颗粒的一致性较好，有利于提升离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
47.在一些实施方案中，所述第一碳基材料的粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.0-2.5，可选为1.0-1.8。材料的(dv90-dv10)/dv50在上述范围内时，颗粒堆积性能较好，有利于提升负极膜层的压实密度，从而能够进一步提升二次电池的能量密度；另外，还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
48.在一些实施方案中，所述第一碳基材料的bet比表面积为0.5m2/g-4m2/g，可选为1m2/g-3m2/g。材料的比表面积在上述范围内时，有利于减少副反应，从而能使二次电池具有更好的循环性能。
49.在一些实施方案中，所述第一碳基材料的振实密度为1.0g/cm
3-1.25g/cm3，可选为1.1g/cm
3-1.2g/cm3。振实密度在上述范围内时，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
50.在一些实施方案中，所述第一碳基材料在30000n压力下测试的粉体压实密度为1.6g/cm
3-1.9g/cm3，可选为1.65g/cm
3-1.8g/cm3。基于此，二次电池具有改善的能量密度。
51.在一些实施方案中，所述第二碳基材料的体积粒径dv50为8μm-25μm，可选为12μm-18μm。上述粒径范围利于提升材料的离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能；另外还可以降低材料的比表面积，减少副反应，从而还能够进一步提升二次电池的循环性能。
52.在一些实施方案中，所述第二碳基材料的体积粒径dv90为≤60μm，可选为35μm-50μm。材料的体积分布粒径dv90在上述范围内时，颗粒的一致性较好，有利于提升离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
53.在一些实施方案中，所述第二碳基材料的粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.0-2.0，可选为1.0-1.5。材料的(dv90-dv10)/dv50在上述范围内时，颗粒堆积性能较好，有利于提升负极膜层的压实密度，从而能够进一步提升二次电池的能量密度；另外，还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
54.在一些实施方案中，所述第二碳基材料的bet比表面积为1m2/g-5m2/g，可选为1m2/g-3m2/g。材料的比表面积在上述范围内时，有利于减少副反应，从而能使二次电池具有更好的循环性能。
55.在一些实施方案中，所述第二碳基材料在16mpa压力下的粉末电阻率为≤5
×
10-1
ω
·
cm，可选为≤2
×
10-1
ω
·
cm。粉末电阻率在上述范围内时，可以提升负极膜层的电子电导性，并进一步提升二次电池的快充性能。
56.在一些实施方案中，所述第二碳基材料的振实密度为0.9g/cm
3-1.2g/cm3，可选为1.0g/cm
3-1.1g/cm3。振实密度在上述范围内时，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
57.所述第二碳基材料在30000n压力下测试的粉体压实密度为1.5g/cm
3-1.75g/cm3，可选为1.55g/cm
3-1.7g/cm3。基于此，二次电池具有改善的能量密度。
58.在第二方面，本技术提供一种用电装置，包括上述任一项的二次电池。
59.有益效果：
60.本技术一个或多个实施方式具有以下一项或多项
61.(1)二次电池具有提高的快充性能；
62.(2)二次电池具有改善的循环性能。
附图说明
63.图1的(a)-(c)分别使出本技术一些实施方式的负极极片的截面示意图。
64.图2是本技术一实施方式的二次电池的示意图和二次电池的分解图。
65.图3是本技术一实施方式的电池模块的示意图。
66.图4是本技术一实施方式的电池包的示意图。
67.图5是图4所示的本技术一实施方式的电池包的分解图。
68.图6是本技术一实施方式的二次电池用作电源的用电装置的示意图。
69.附图标记说明：
70.1电池包；2上箱体；3下箱体；4电池模块；5二次电池；51壳体；52电极组件；53顶盖组件，101负极集流体，102负极膜层，102a第一表面，102b第二表面，1021第一区域，1022第二区域，1023中间区域。
具体实施方式
71.以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本技术的负极极片及其制造方法、正极极片、负极极片、二次电池、电池模块、电池包和装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本技术而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
72.本技术所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最
大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本技术中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
73.如果没有特别的说明，本技术的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
74.如果没有特别的说明，本技术的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
75.如果没有特别的说明，本技术所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
76.如果没有特别的说明，在本技术中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“a或b”表示“a，b，或a和b两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“a或b”：a为真(或存在)并且b为假(或不存在)；a为假(或不存在)而b为真(或存在)；或a和b都为真(或存在)。
77.[二次电池]
[0078]
二次电池又称为充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池。
[0079]
通常情况下，二次电池包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解液。在电池充放电过程中，活性离子(例如锂离子)在正极极片和负极极片之间往返嵌入和脱出。隔离膜设置在正极极片和负极极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使活性离子通过。电解液在正极极片和负极极片之间，主要起到传导活性离子的作用。
[0080]
二次电池例如是锂离子电池。锂离子电池的构成主要包括正极、负极、隔膜、电解液。正负极之间由隔膜隔开以防止短路，电解液浸润正负极以确保离子导通。充电时，li 从正极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫锂态，负极处于低电势的富锂态。放电过程与之相反，li 从负极脱出，经由电解液穿过隔膜嵌入正极材料中，使正极恢复到富锂态。为保持电荷的平衡，充放电过程中有相同数量的电子经外电路传递，与li 一起在正负极间迁移，使正负极分别发生氧化和还原反应。锂离子在电解液中可以在正极与负极之间可逆地迁移，正极和负极均由允许锂离子可逆地插入和脱出的插入型材料构成。
[0081]
二次电池例如是钠离子电池。钠离子电池的构成主要包括正极、负极、隔膜、电解液。正负极之间由隔膜隔开以防止短路，电解液浸润正负极以确保离子导通。充电时，na 从正极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态。放电过程与之相反，na 从负极脱出，经由电解液穿过隔膜嵌入正极材料中，使正极恢复到富钠态。为保持电荷的平衡，充放电过程中有相同数量的电子经外电路传递，与na 一起在正负极间迁移，使正负极分别发生氧化和还原反应。钠离子在电解液中可以在正极与负极之间可逆地迁移，正极和负极均由允许钠离子可逆地插入和脱出的插入型材料构成。
[0082]
本技术提供一种具有新型二次电池，该二次电池具有新型负极极片，该二次电池具有改善的能量密度和循环性能。
[0083]
图1的(a)至(c)本技术的二次电池的负极极片的实施方式的示意图。
[0084]
如图所示，本技术提供一种二次电池，包括负极极片10，其中，所述负极极片10包括负极集流体101及负极膜层102，所述负极膜层102具有靠近所述负极集流体的第一表面102b以及与所述第一表面相对设置的第二表面102a，所述负极膜层102的厚度记为h，从所述负极膜层的第一表面102b至0.3h的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第一区域1021，从所述负极膜层的第二表面102a至0.3h的厚度范围内的区域记为所述负极膜层的第二区域1022，
[0085]
所述第一区域1021包括第一活性材料，所述第二区域1022包括第二活性材料；
[0086]
所述第一活性材料包括硅氧基材料，所述第二活性材料包括硅碳复合材料。
[0087]
与硅碳复合材料相比，硅氧基材料具有较高的能量密度。与硅氧基材料相比，硅碳复合材料具有较好的循环性能和快充性能。当负极膜层的第一区域含有硅氧基材料，第二区域含有硅碳复合材料时，能够充分发挥两种材料各自的优势，同时互补二者各自的不足，使得二次电池循环性能和快充性能可以得到更大提升。不受理论限制，位于第一区域的硅氧基材料有利于提高极片的压密密度和电池的快充能力，位于第二区域的硅碳复合材料可以跟电解液充分接触，在长循环过程中保持良好的结构稳定性，改善电池的循环性能。
[0088]
与只含有纯硅氧基材料二次电池相比，本技术的二次电池具有更优的循环性能。与只含有硅碳复合材料的二次电池相比，本技术的二次电池具有更高的能量密度。需要强调的是，硅氧基材料和硅碳复合材料的位置顺序是关键的。当负极膜层的第一区域含有硅氧基材料，第二区域含有硅碳复合材料时，硅氧基材料和硅碳复合材料能够发挥协同增效的作用，既发挥彼此的优势又弥补彼此的不足。如果硅氧基材料和硅碳复合材料的位置顺序颠倒，则不能发挥上述协同增效的作用。
[0089]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料在所述第一活性材料中的质量占比记为a1，所述硅碳复合材料在所述第二活性材料中的质量占比记为a2，则a2/a1≤2，可选地，0.2≤a2/a1≤0.8。在上述范围内，硅氧基材料和硅碳复合材料表现出进一步增强的协同效果。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的循环性能和/或快充性能。
[0090]
在一些实施方案中，a2/a1的值可以为0.1，0.15，0.2，0.25，0.3，0.35，0.4，0.45，0.5，0.55，0.6，0.65，0.7，0.75，0.8，0.85，0.9，0.95，1.0，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0或是上述任意两个数值组成的范围。例如，可以为0.1-2.0、0.1-1.8、0.1-1.6、0.1-1.4、0.1-1.2、0.1-1.0、0.1-0.8、0.1-0.6、0.2-2.0、0.2-1.8、0.2-1.6、0.2-1.4、0.2-1.2、0.2-1.0、0.2-0.8、0.2-0.6、0.3-2.0、0.3-1.8、0.3-1.6、0.3-1.4、0.3-1.2、0.3-1.0、0.3-0.8、0.3-0.6、0.4-2.0、0.4-1.8、0.4-1.6、0.4-1.4、0.4-1.2、0.4-1.0、0.4-0.8、0.4-0.6、0.5-2.0、0.5-1.8、0.5-1.6、0.5-1.4、0.5-1.2、0.5-1.0、0.5-0.8、0.6-2.0、0.6-1.8、0.6-1.6、0.6-1.4、0.6-1.2、0.6-1.0、0.8-2.0、0.8-1.8、0.8-1.6、0.8-1.4、0.8-1.2、1.0-2.0、1.0-1.8、1.0-1.6、1.0-1.4、1.1-2.0、1.1-1.8、1.1-1.6、1.1-1.4。
[0091]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料在所述第一活性材料中的质量占比小于等于30wt％，可选为10wt％-25wt％。
[0092]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料在所述第二活性材料中的质量占比小于等
于25wt％，可选为5wt％-20wt％。在上述范围内，硅氧基材料和硅碳复合材料表现出进一步增强的协同效果。
[0093]
在上述范围内，硅氧基材料和硅碳复合材料表现出进一步增强的协同效果。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的循环性能和/或快充性能。
[0094]
在一些实施方案中，a1的值为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％或是上述任意两个数值组成的范围。例如，可以为1wt％-30wt％、5wt％-30wt％、10wt％-30wt％、15wt％-30wt％、20wt％-30wt％、25wt％-30wt％、1wt％-25wt％、5wt％-25wt％、10wt％-25wt％、15wt％-25wt％、20wt％-25wt％、1wt％-20wt％、5wt％-20wt％、10wt％-20wt％、15wt％-20wt％、1wt％-10wt％、5wt％-10wt％。
[0095]
在一些实施方案中，a2的值为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％或是上述任意两个数值组成的范围。例如，例如，可以为1wt％-25wt％、5wt％-25wt％、10wt％-25wt％、15wt％-25wt％、20wt％-25wt％、1wt％-20wt％、5wt％-20wt％、10wt％-20wt％、15wt％-20wt％、1wt％-10wt％、5wt％-10wt％。
[0096]
在一些实施方案中，可以采用本领域已知的方法对负极极片进行采样来分析负极极片的结构。作为一个示例，负极极片采样方法包括：用碳酸二甲酯(dmc)洗涤负极极片，然后烘干。用去离子水洗涤负极极片，然后烘干。对负极极片的横截面进行离子抛光，然后通过扫描电子显微镜观察负极极片的横截面，定位第一负极膜和第二负极膜的分界线，测量第一负极膜和第二负极膜的厚度(h)，并记录。如图1所示，从负极极片10上远离集流体101的一侧刮取第二区域1022的粉体，并通过万分尺监控厚度变化，将刮取厚度控制在0.3h，使刮取获得的粉体全部来自第二区域1022。用强力胶带将负极膜从集流体上完全撕下，从负极膜靠近集流体的一侧刮取第一区域1021的粉体，并通过万分尺监控厚度变化，将刮取厚度控制在0.3h，使刮取获得的粉体全部来自第一区域1021。
[0097]
在一些实施方案中，可以采用本领域已知的方法检测硅氧基材料在所述第一活性材料中的质量占比a1。作为一个示例，a1的值通过如下方法测试获得：将第一活性物质在空气中800℃烧结4h，获得二氧化硅材料，通过计算材料中硅摩尔质量反算材料的硅氧含量；
[0098]
在一些实施方案中，采用本领域已知的方法检测硅碳复合材料在所述第二活性材料中的质量占比记为a2。作为一个示例，a2的值通过如下方法测试获得：将含第二区域活性物质极片送检测试cp，选取3
×
3μm区域中硅碳颗粒，测量硅和碳含量的比例，将第二活性物质在空气中800℃烧结4h，获得二氧化硅材料，通过计算材料中硅摩尔质量反算材料的硅碳含量；
[0099]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的体积平均粒径dv50大于所述硅氧基材料的体积平均粒径dv50。通过使硅碳复合材料的体积平均粒径dv50大于所述硅氧基材料的体积平均粒径dv50，可以使负极膜层的第二区域和第一区域具有良好的压实密度差，由此负极膜层在厚度方向上的孔隙率与离子浓度分布的匹配性更好，有利于提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，有利于离子传输，进而能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快
充性能。
[0100]
在一些实施方案中，所述负极活性材料的dv10、dv50、dv90为本领域公知的含义，可以采用本领域已知的方法测试。例如可以参照标准gb/t 19077-2016，使用激光粒度分析仪(如malvern master size 3000)测定。
[0101]
其中，dv10、dv50、dv90的物理定义如下：所述负极活性材料累计体积分布百分数分别达到10％、50％、90％时所对应的粒径。
[0102]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料在3
×
104n压力下测试的粉体压实密度小于所述硅氧基材料在3
×
104n压力下测试的粉体压实密度。通过使硅碳复合材料的压实密度大于硅氧基材料的压实密度，可以使可以使负极膜层的第二区域和第一区域具有良好的孔隙结构，由此可与离子在负极膜层厚度方向上浓度分布更好地匹配，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，更有利于离子传输，进而能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快充性能。
[0103]
在一些实施方案中，材料的粉体压实密度为本领域公知的含义，可以用本领域已知的仪器及方法进行测定。例如可以参照gb/t 24533-2009，通过电子压力试验机(例如可以为utm7305型电子压力试验机)进行测定。示例性测试方法如下：称取1g样品粉末，加入底面积为1.327cm2的模具中，加压至所需压力，保压30s，然后卸压，保持10s，然后记录并计算得到材料在所需压力下的粉体压实密度。
[0104]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的振实密度小于所述硅氧基材料的振实密度。通过使硅碳复合材料的振实密度小于所述硅氧基材料的振实密度，可以优化负极膜层厚度方向上的孔隙结构，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，更有利于离子传输，进而能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快充性能。
[0105]
在一些实施方案中，材料的振实密度为本领域公知的含义，可以用本领域已知的仪器及方法进行测定。例如可参照gb/t 5162-2006，使用粉体振实密度测试仪进行测定。测试仪器可以采用丹东百特bt-301，测试参数如下：振动频率250
±
15次/分钟，振幅3
±
0.2mm，振动次数5000次，量筒25ml。
[0106]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的比表面积大于所述硅氧基材料的比表面积。通过使硅碳复合材料的比表面积大于所述硅氧基材料的比表面积，有利于离子快速迁移到负极极片的第一区域，同时减少副反应，由此能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快充性能。
[0107]
在一些实施方案中，材料的比表面积为本领域公知的含义，可采用本领域已知的方法测试。例如可以参照gb/t 19587-2017，采用氮气吸附比表面积分析测试方法测试，并用bet(brunauer emmett teller)法计算得出，其中氮气吸附比表面积分析测试可以通过美国micromeritics公司的tri-star 3020型比表面积孔径分析测试仪进行。
[0108]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料在16mpa压强下测试的粉体电阻率大于所述硅氧基材料在16mpa压强下测试的粉体电阻率。通过使硅碳复合材料的粉体电阻率大于硅氧基材料，有利于提升负极膜层的电子电导性，从而有利于进一步提升二次电池的快充性能。
[0109]
在一些实施方案中，材料的粉末电阻率为本领域公知的含义，可以用本领域已知的仪器及方法进行测试。例如，可以使用电阻率测试仪(如苏州晶格电子有限公司st2722粉
末电阻率测试仪)进行测试，测试时可取1g粉末样品，将粉末样品置于电阻率测试仪的电极间，用电子压力机恒压至测试压强(例如4mpa)，维持15-25s，得到片状样品。根据公式δ＝(s
×
r)/h计算得到材料的粉末电阻率δ，单位为ω
·
cm。h为片状样品的高度，单位为cm；r为电阻，单位为ω；s为片状样品的面积，单位为cm2。
[0110]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料包括碳基体和设置在碳基体中的硅基材料。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的循环性能。
[0111]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的首次库伦效率为≥90wt％，可选为91wt％-94wt％。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的首次库伦效率。
[0112]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的体积粒径dv50为3μm-15μm，可选为5μm-12μm。上述粒径范围利于提升材料的离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能；另外还可以降低材料的比表面积，减少副反应，从而还能够进一步提升二次电池的循环性能。
[0113]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的体积粒径dv90为≤60μm，可选为20μm-40μm。材料的体积分布粒径dv90在上述范围内时，颗粒的一致性较好，有利于提升离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
[0114]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.0-3.0，可选为1.0-2.0。材料的(dv90-dv10)/dv50在上述范围内时，颗粒堆积性能较好，有利于提升负极膜层的压实密度，从而能够进一步提升二次电池的能量密度；另外，还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
[0115]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料的bet比表面积小于等于20m2/g，可选为1m2/g-10m2/g。材料的比表面积在上述范围内时，有利于减少副反应，从而能使二次电池具有更好的循环性能。
[0116]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料在16mpa压力下的粉末电阻率为≤300ω
·
cm，可选为≤50ω
·
cm。基于此方案，有利于提升负极膜层的电子电导性，从而有利于进一步提升二次电池的快充性能。
[0117]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料振实密度为0.8g/cm
3-1.0g/cm3，可选为0.9g/cm
3-1.0g/cm3。振实密度在上述范围内时，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
[0118]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料中硅元素的含量大于等于30wt％，可选为40wt％-60wt％。基于此，硅碳复合材料具有满意的电化学性能。
[0119]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料中碳元素的含量大于等于40wt％，可选为45wt％-60wt％。基于此，硅碳复合材料具有满意的电化学性能。
[0120]
在一些实施方案中，所述硅碳复合材料中氧元素的含量小于等于10wt％，可选为1wt％-5wt％。基于此，硅碳复合材料具有满意的电化学性能。
[0121]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料包括含有碱金属或含有碱土金属的硅酸盐。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的首次库伦效率性能。
[0122]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料硅氧基材料包括含有碱金属的硅酸盐，且所
述硅氧基材料满足：在xrd衍射图谱中，所述含有碱金属的硅酸盐对应的衍射峰的半峰宽为0.5
°‑
2.0
°
；和/或，所述含有碱金属的硅酸盐对应的所述硅酸盐的晶粒尺寸为4nm-17nm。。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的首次库伦效率。
[0123]
在一些实施方案中，含有碱金属的硅酸盐包括m2si2o5、m2sio3、或其组合，m包括一种或多种碱金属元素。碱金属元素例如选自li、na、k中的一种或多种。
[0124]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料包括含有碱土金属的硅酸盐，且所述硅氧基材料满足：在xrd衍射图谱中，所述含有碱土金属的硅酸盐对应的衍射峰的半峰宽为0.3
°‑
0.6
°
；和/或，所述含有碱土金属的硅酸盐对应的所述硅酸盐的晶粒尺寸为12nm-20nm。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的首次库伦效率。
[0125]
在一些实施方案中，含有碱土金属的硅酸盐包括qsio3、或其组合，q包括一种或多种碱土金属元素。碱金属元素例如选自mg、ca、be、sr中的一种或多种。
[0126]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料料的体积粒径dv50为3μm-20μm，可选为5μm-15μm。上述粒径范围利于提升材料的离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能；另外还可以降低材料的比表面积，减少副反应，从而还能够进一步提升二次电池的循环性能。
[0127]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料料的体积粒径dv90为≤60μm，可选为10μm-25μm。材料的体积分布粒径dv90在上述范围内时，颗粒的一致性较好，有利于提升离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
[0128]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料料的粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.0-2，可选为1.0-1.5。材料的(dv90-dv10)/dv50在上述范围内时，颗粒堆积性能较好，有利于提升负极膜层的压实密度，从而能够进一步提升二次电池的能量密度；另外，还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
[0129]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料料的bet比表面积为1m2/g-6m2/g，可选为1m2/g-5m2/g。材料的比表面积在上述范围内时，有利于减少副反应，从而能使二次电池具有更好的循环性能。
[0130]
在一些实施方案中，所述硅氧材料料振实密度为1.05g/cm
3-1.25g/cm3，可选为1.1g/cm
3-1.2g/cm3。振实密度在上述范围内时，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
[0131]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料中硅元素的含量大于等于40wt％，可选为45wt％-65wt％。基于此，硅氧基材料具有改善的电化学性能。
[0132]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料中氧元素的含量大于等于30wt％，可选为30wt％-50wt％。基于此，硅氧基材料具有改善的电化学性能。
[0133]
在一些实施方案中，所述硅氧基材料中碳元素的含量小于等于8wt％，可选为2wt％-5wt％。基于此，硅氧基材料具有改善的电化学性能。
[0134]
在一些实施方案中，所述第一活性材料和/或所述第二活性材料还包括碳基材料；可选地，所述碳基材料包括人造石墨、天然石墨、软碳、硬碳中的至少一种。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的循环性能。
[0135]
在一些实施方案中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第一碳基材料包括一次颗粒，可选地，所述一次颗粒在第一碳基材料中的数量占比≥70％。一次颗粒的比表面积通常较小，由此可以减少副反应，改善二次电池的循环性能；另外，一次颗粒的容量较高，可以提升二次电池的能量密度。
[0136]
在一些实施方案中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第二碳基材料包括二次颗粒，可选地，所述二次颗粒在第二碳基材料中的数量占比≥70％。基于此方案，二次电池表现出进一步提高的循环性能。
[0137]
一次颗粒和二次颗粒均为本领域公知的含义。一次颗粒是指非团聚态的颗粒。二次颗粒是指由两个或两个以上一次颗粒聚集而成的团聚态的颗粒。一次颗粒和二次颗粒可以通过使用扫描电子显微镜(sem)图进行区分。
[0138]
作为示例，一次颗粒的第一碳基材料在第一碳基材料中的数量占比的测试方法可以为：将上述获取的第一活性材料铺设并粘于导电胶上，制成6cm
×
1.1cm的待测样品；使用扫描电子显微镜对颗粒形貌进行测试，测试可参考jy/t010-1996。为了确保测试结果的准确性，可在待测样品中随机选取多个(例如10个)不同区域进行扫描测试，并在一定放大倍率(例如500倍或1000倍)下，计算各测试区域中一次颗粒的第一碳基材料的数量与第一碳基材料总数量的比值，取多个测试区域的计算结果的平均值作为测试结果。为了确保测试结果的准确性，还可以制备多个测试样品(例如5个或10个)重复进行上述测试，取各个测试样品的平均值作为最终的测试结果。同理也可以进行二次颗粒的第一硅基材料在第一硅基材料中的数量占比的测试。
[0139]
作为示例，二次颗粒的第二碳基材料在第二碳基材料中的数量占比的测试方法可以为：将上述获取的第二活性材料铺设并粘于导电胶上，制成6cm
×
1.1cm的待测样品；使用扫描电子显微镜对颗粒形貌进行测试，测试可参考jy/t010-1996。为了确保测试结果的准确性，可在待测样品中随机选取多个(例如10个)不同区域进行扫描测试，并在一定放大倍率(例如500倍或1000倍)下，计算各测试区域中二次颗粒的第二碳基材料的数量与第二碳基材料的总数量的比值，取多个测试区域的计算结果的平均值作为测试结果。为了确保测试结果的准确性，还可以制备多个测试样品(例如5个或10个)重复进行上述测试，取各个测试样品的平均值作为最终的测试结果。同理也可以进行一次颗粒的第二硅基材料在第二硅基材料中的数量占比的测试。
[0140]
上述碳基材料(例如第一碳基材料或第二碳基材料)中一次颗粒(此处是指非团聚态颗粒)和二次颗粒的数量占比可以通过本领域已知的方法进行调整。例如，当碳基材料为石墨时，可以调节制备参数(例如焦原料种类、整形工艺、造粒工艺、造粒剂种类和加入量等)来调整一次颗粒和二次颗粒的数量占比；也可以通过调节石墨一次颗粒和石墨二次颗粒的混合比例来调整一次颗粒和二次颗粒的数量占比。
[0141]
在一些实施方案中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第一碳基材料的体积平均粒径dv50小于所述第二碳基材料的体积平均粒径dv50。基于此，可以使负极膜层的第二区域和第一区域具有良好的压实密度差，由此负极膜层在厚度方向上的孔隙率与离子浓度分布的匹配性更好，有利于提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，有利于离子传输，进而能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快充性能。
[0142]
在一些实施方案中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第一碳基材料的振实密度大于所述第二碳基材料的振实密度。振实密度在上述范围内时，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
[0143]
在一些实施方案中，所述第一活性材料包括第一碳基材料，所述第二活性材料包括第二碳基材料，所述第一碳基材料的压密密度大于所述第二碳基材料的压密密度。基于此，可以使负极膜层的第二区域和第一区域具有良好的孔隙结构，由此可与离子在负极膜层厚度方向上浓度分布更好地匹配，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，更有利于离子传输，进而能够使二次电池具有更好的循环性能和/或快充性能。
[0144]
在一些实施方案中，所述第一碳基材料的体积粒径dv50为5μm-20μm，可选为8μm-15μm。上述粒径范围利于提升材料的离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能；另外还可以降低材料的比表面积，减少副反应，从而还能够进一步提升二次电池的循环性能。
[0145]
在一些实施方案中，所述第一碳基材料的体积粒径dv90为≤50μm，可选为25μm-40μm。材料的体积分布粒径dv90在上述范围内时，颗粒的一致性较好，有利于提升离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
[0146]
在一些实施方案中，所述第一碳基材料的粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.0-2.5，可选为1.0-1.8。材料的(dv90-dv10)/dv50在上述范围内时，颗粒堆积性能较好，有利于提升负极膜层的压实密度，从而能够进一步提升二次电池的能量密度；另外，还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
[0147]
在一些实施方案中，所述第一碳基材料的bet比表面积为0.5m2/g-4m2/g，可选为1m2/g-3m2/g。材料的比表面积在上述范围内时，有利于减少副反应，从而能使二次电池具有更好的循环性能。
[0148]
在一些实施方案中，所述第一碳基材料的振实密度为1.0g/cm
3-1.25g/cm3，可选为1.1g/cm
3-1.2g/cm3。振实密度在上述范围内时，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
[0149]
在一些实施方案中，第一碳基材料在30000n压力下测试的粉体压实密度为1.6g/cm
3-1.9g/cm3，可选为1.65g/cm
3-1.8g/cm3。基于此，二次电池具有改善的能量密度。
[0150]
在一些实施方案中，所述第二碳基材料的体积粒径dv50为8μm-25μm，可选为12μm-18μm。上述粒径范围利于提升材料的离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能；另外还可以降低材料的比表面积，减少副反应，从而还能够进一步提升二次电池的循环性能。
[0151]
在一些实施方案中，所述第二碳基材料的体积粒径dv90为≤60μm，可选为35μm-50μm。材料的体积分布粒径dv90在上述范围内时，颗粒的一致性较好，有利于提升离子和电子的传输性能，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
[0152]
在一些实施方案中，所述第二碳基材料的粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.0-2.0，
可选为1.0-1.5。材料的(dv90-dv10)/dv50在上述范围内时，颗粒堆积性能较好，有利于提升负极膜层的压实密度，从而能够进一步提升二次电池的能量密度；另外，还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，从而能够进一步提升二次电池的快充性能。
[0153]
在一些实施方案中，所述第二碳基材料的bet比表面积为1m2/g-5m2/g，可选为1m2/g-3m2/g。材料的比表面积在上述范围内时，有利于减少副反应，从而能使二次电池具有更好的循环性能。
[0154]
在一些实施方案中，所述第二碳基材料的振实密度为0.9g/cm
3-1.2g/cm3，可选为1.0g/cm
3-1.1g/cm3。振实密度在上述范围内时，可以提升负极膜层的压实密度，由此能够进一步提升二次电池的能量密度；还有利于负极膜层具有合适的孔隙结构，提升离子和电子传输性能，提升负极膜层对电解液的浸润和保持特性，进而能够进一步提升二次电池的快充性能和/或循环性能。
[0155]
在一些实施方案中，所述第二碳基材料在30000n压力下测试的粉体压实密度为1.5g/cm
3-1.75g/cm3，可选为1.55g/cm
3-1.7g/cm3。基于此，二次电池具有改善的能量密度。
[0156]
如图1的(a)-(c)所示，负极膜层102还包括位于负极膜层的第一区域1021和负极膜层的第二区域1022之间且厚度为0.4h(h表示负极膜层102的厚度)的中间区域1023。
[0157]
在一些实施方案中，位于所述第一区域1021和所述第二区域1022之间的中间区域1023包括所述硅碳复合材料和/或所述硅氧基材料。例如，如图1的(b)所示，中间区域1023在组成上可与第一区域1021相同，由此，所述第一活性材料在负极膜层102厚度方向上的分布区域为自从负极膜层的第二表面102b至0.7h的厚度范围内；或者，如图1的(c)所示，中间区域1023在组成上可与第二区域1022相同，由此，所述第二活性材料在负极膜层102厚度方向上的分布区域为自从负极膜层的第一表面102a至0.7h的厚度范围内；或者，如图1的(a)所示，中间区域1023同时包括第一活性材料和第二活性材料，此时，中间区域1023同时包括具有所述第一活性材料的层结构和具有所述第二活性材料的层结构，上述两层结构还可具有层界面。
[0158]
在一些实施例中，负极膜层的第二区域1022可以进一步包括除了上述第二碳基材料和第二硅基材料以外的其他本领域已知的负极活性材料，例如，还可以包括锡基材料、钛酸锂等中的一种或多种。
[0159]
在一些实施例中，负极膜层的中间区域1023还可包括锡基材料、钛酸锂等中的一种或多种。
[0160]
在一些实施例中，所述负极膜层的所述第一区域、所述第二区域和所述中间区域还可选地包括负极导电剂和/或负极粘结剂。
[0161]
本技术对所述负极导电剂的种类没有特别的限制，作为示例，所述负极导电剂可包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的一种或多种。
[0162]
本技术对所述负极粘结剂的种类没有特别的限制，作为示例，所述负极粘结剂可包括丁苯橡胶(sbr)、水溶性不饱和树脂sr-1b、水性丙烯酸类树脂(例如，聚丙烯酸paa、聚甲基丙烯酸pmaa、聚丙烯酸钠paas)、聚丙烯酰胺(pam)、聚乙烯醇(pva)、海藻酸钠(sa)和羧甲基壳聚糖(cmcs)中的一种或多种。
[0163]
在一些实施例中，所述负极膜层的所述第一区域、所述第二区域和所述中间区域
还可选地包括其他助剂。作为示例，其他助剂可包括增稠剂，例如，羧甲基纤维素钠(cmc)、ptc热敏电阻材料等。
[0164]
在一些实施例中，所述负极膜层的孔隙率可为≥15％，可选为20％-45％。由此有利于负极膜层兼顾高容量和合适的孔隙结构，进而有利于二次电池兼顾高能量密度以及良好的循环性能和快充性能。
[0165]
在一些实施方案中，负极膜层的孔隙率为本领域公知的含义，可以用本领域已知的方法进行测定。示例性测试方法如下：取单面涂布且经冷压后的负极极片(若是双面涂布的负极极片，可先擦拭掉其中一面的负极膜层)，冲切成一定面积的小圆片样品，计算负极极片的表观体积v1；参考gb/t24586-2009，使用惰性气体(如氦气或氮气)作为介质，采用气体置换法，利用真密度测试仪测得负极极片的真实体积v2。负极膜层的孔隙率＝(v
1-v2)/v1×
100％。可取多片(如30片)外观良好、边缘无掉粉的负极极片样品进行测试，结果取平均值，由此可提高测试结果的准确性。测试仪器可以采用micromeritics accupyc ii 1340型真密度测试仪。
[0166]
在一些实施例中，所述负极膜层的压实密度可为≥1.5g/cm3，可选为1.6-1.8g/cm3。由此有利于负极膜层兼顾高容量、良好的离子和电子传输性能，进而有利于二次电池兼顾高能量密度以及良好的循环性能和快充性能。
[0167]
在一些实施方案中，负极膜层的压实密度为本领域公知的含义，可以用本领域已知的方法进行测试。负极膜层的压实密度＝负极膜层的面密度/负极膜层的厚度。负极膜层的厚度为本领域公知的含义，可采用本领域已知的方法进行测试，例如采用万分尺(例如mitutoyo293-100型，精度为0.1μm)。
[0168]
在一些实施例中，所述负极膜层的面密度可为≥7mg/cm2，可选为9-30mg/cm2。由此有利于负极膜层兼顾高容量、良好的离子和电子传输性能，进而有利于二次电池兼顾高能量密度以及良好的循环性能和快充性能。
[0169]
在一些实施方案中，负极膜层的面密度为本领域公知的含义，可以用本领域已知的方法进行测试。例如，可取单面涂布且经冷压后的负极极片(若是双面涂布的负极极片，可先擦拭掉其中一面的负极膜层)，冲切成面积为s1的小圆片，称其重量，记录为m1。然后将上述称重后的负极极片的负极膜层擦拭掉，称量负极集流体的重量，记录为m0。负极极片的面密度＝(m
1-m0)/s1。
[0170]
本技术采用的硅碳复合材料和硅氧基材料均可以通过市购得到。或者可以通过如下方法制备得到。
[0171]
在一些实施方案中，硅氧基材料的制备方法包括以下步骤：
[0172]
提供含有硅元素和氧元素的原料；
[0173]
采用气相沉积的方法，将所述原料加热至1100-1500℃，形成蒸气，然后将所述蒸气冷却至700-900℃，形成沉积物；
[0174]
将沉积物粉碎，获得粉碎产物。
[0175]
在一些实施方案中，硅氧基材料的制备方法还可以包括掺杂碱金属的步骤。可选地，掺杂碱金属反应步骤中，将包覆后产物与碱金属源(例如锂源、钠源、钾源等)按照100:6-11(例如100：6-7、100：7-8、100：8-9、100：9-10或100：10-11)的质量比混合。可选地，掺杂碱金属反应的升温速度为0.5-1.5℃/min、1-2℃/min、1.5-2.5℃/min、2-3℃/min、2.5-3.5
℃/min、3-4℃/min、3.5-4.5℃/min或4-5℃/min。可选地，掺杂碱金属反应的加热温度为450-500℃/min、500-550℃/min、550-600℃/min、600-650℃/min、650-700℃/min、700-750℃/min或750-800℃/min。可选地，掺杂碱金属反应的保温时间为3-4小时、4-5小时、5-6小时、6-7小时、7-8小时、8-9小时或9-16小时。
[0176]
在一些实施方案中，硅氧基材料的制备方法还可以包括掺杂碱土金属的步骤。可选地掺杂碱土金属的步骤包括：原料被配置为还含有碱土金属(例如mg、ca等)元素，原料中碱土金属元素的含量可选为7-10wt％(例如7-8wt％，8-10wt％，9-10wt％)，然后采用所述气相沉积的方法，将所述原料加热至1100-1500℃(例如1100-1400℃，1100-1300℃，1100-1200℃，1200-1500℃，1300-1500℃，1400-1500℃)，形成蒸气，然后将所述蒸气冷却至700-900℃(例如750-850℃)，形成沉积物。基于此方案，制备获得的硅基负极活性材料表现出改善的首次库伦效率和/或循环寿命。
[0177]
在一些实施方案中，所述原料包括硅单质。硅单质能够向原料提供si元素。
[0178]
在一些实施方案中，所述原料包括硅氧化物。硅氧化物能够向原料提供o元素。
[0179]
在一些实施方案中，所述原料包括硅单质和二氧化硅，硅单质和二氧化硅的质量比为0.8-1.2:1，例如1:1。
[0180]
在一些实施方案中，所述气相沉积在绝对压力小于等于40pa的气氛中进行。
[0181]
在一些上述方案中，将沉积物粉碎的操作包括：根据预设的产物的体积平均粒径(dv50)和比表面积参数，对沉积物进行粗破-细碎-分级的操作，得到符合预设参数的产物。在一些实施方案中，可以采用本领域已知的任意方法和设备对沉积物进行破碎分级处理，例如研磨机，气流粉碎-分级一体机。
[0182]
在一些实施方案中，硅氧基材料的制备方法还包括以下步骤：对硅氧基材料进行包覆处理，例如碳包覆处理。
[0183]
在一些实施方案中，硅碳复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0184]
提供炭质前驱体(如生物质前驱体或树脂前驱体等)，椰壳类或者淀粉类生物质多孔碳；
[0185]
对碳质前驱体进行碳化处理，气氛为氮气，温度600-1000℃，时间2-10h，获得多孔碳；将多孔碳在含有硅源气体的气氛中加热，在多孔碳上沉积硅单质，获得硅碳复合材料。
[0186]
在一些实施方案中，在多孔碳上沉积硅单质之前，对生物质进行碳化处理后，还对产物进行造孔处理，获得的多孔碳。可选地，多孔碳的体积平均粒径dv50为5-17μm，例如可以为5-13μm。可选地，多孔碳的bet比表面积为100-2000m2/g，例如可以为1000-1500m2/g。
[0187]
在一些实施方案中，硅源气体包括硅烷气体，例如甲硅烷。硅烷气体受热分解为硅单质和氢气，硅单质沉积在多孔碳上形成硅碳复合材料。
[0188]
在一些实施方案中，多孔碳在含有硅源气体的气氛中加热至400℃～600℃，例如450℃～550℃。
[0189]
在一些实施方案中，硅碳复合材料的制备方法还包括以下步骤：对硅碳复合材料进行包覆处理，例如碳包覆处理。
[0190]
在一些实施方案中，上述碳包覆处理包括以下操作：将待包覆目标(例如硅氧基材料或硅碳复合材料)置于含有碳源气体的沉积腔室内，加热使碳源气体碳化沉积，形成含有碳材料的包覆层。
[0191]
在一些实施方案中，碳源气体占沉积腔室内总气体体积的5～15％。沉积腔室内还可以含有非氧化性气体，例如氮气或惰性气体。
[0192]
在一些实施方案中，碳源气体包括以下一种或多种：乙炔、甲烷、乙烯、丙烷、乙烷、丙烯、丙炔、甲苯烷。
[0193]
在一些实施方案中，所述碳包覆处理中，加热的温度为600-1000℃。
[0194]
在一些实施方案中，所述碳包覆处理中，加热的时间为1-6h。
[0195]
在一些实施方式中，负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基材至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚苯乙烯(ps)、聚乙烯(pe)等的基材)上而形成。
[0196]
在一些实施方式中，负极膜还可选地包括粘结剂。作为示例，粘结剂可包括丁苯橡胶(sbr)、聚丙烯酸(paa)、聚丙烯酸钠(paas)、聚丙烯酰胺(pam)、聚乙烯醇(pva)、海藻酸钠(sa)、聚甲基丙烯酸(pmaa)及羧甲基壳聚糖(cmcs)中的至少一种。
[0197]
在一些实施方式中，负极膜还可选地包括导电剂。作为示例，导电剂可包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
[0198]
在一些实施方式中，负极膜还可选地包括其他助剂，例如增稠剂(如羧甲基纤维素钠(cmc-na))等。
[0199]
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备负极极片：将上述用于制备负极极片的组分，例如负极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他组分分散于溶剂(例如去离子水)中，形成负极浆料；将负极浆料涂覆在负极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到负极极片。
[0200]
所述负极极片并不排除除了所述负极膜层之外的其他附加功能层。例如，在一些实施例中，本技术所述的负极极片还包括夹在所述负极集流体和所述负极膜层之间、设置在所述负极集流体表面的导电底涂层(例如由导电剂和粘结剂组成)；在一些实施例中，本技术所述的负极极片还包括覆盖在所述负极膜层表面的保护层。
[0201]
负极集流体具有在自身厚度方向相对的两个表面，负极膜层设置在负极集流体的两个相对表面中的任意一者或两者上。需要说明的是，本技术所给的各负极膜层参数(例如压实密度、面密度、孔隙率等)均指负极集流体单侧的负极膜层的参数。当负极膜层设置在负极集流体的两侧时，其中任意一侧的负极膜层参数满足本技术，即认为落入本技术的保护范围内。
[0202]
在一些实施方案中，针对第一活性材料、第二活性材料、或负极膜层的各种参数测试，可以按照如下步骤从制备好的二次电池中取样测试。
[0203]
将二次电池做放电处理(为了安全起见，一般使二次电池处于满放状态)；将二次电池拆卸后取出负极极片，使用碳酸二甲酯将负极极片浸泡一定时间(例如2h-10h)；然后将负极极片取出并在一定温度和时间下干燥处理(例如60℃，4h以上)，干燥后取出负极极片。此时即可以在干燥后的负极极片中取样测试上述的负极膜层相关的各参数，例如负极膜层的面密度、压实密度、孔隙率等。
[0204]
将上述干燥后的负极极片在一定温度及时间下烘烤(例如400℃，2h以上)，在烘烤
后的负极极片中任选一区域，先对第二活性材料取样(可以选用刀片刮粉取样)，取样位置为负极膜层的第二区域；然后用同样的方式对第一活性材料取样，取样位置为负极膜层的第一区域；将收集到的第一活性材料和第二活性材料分别做过筛处理(例如用200目的筛网过筛)，最终得到可以用于测试本技术上述的各材料参数的第一活性材料和第二活性材料样品。
[0205]
[正极极片]
[0206]
在一些实施方式中，正极极片通常包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极膜，正极膜包括正极活性材料。
[0207]
作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极膜设置在正极集流体相对的两个表面的其中任意一者或两者上。
[0208]
在一些实施方式中，正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层和形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚苯乙烯(ps)、聚乙烯(pe)等的基材)上而形成。
[0209]
在一些实施方式中，正极膜还可选地包括粘结剂。作为示例，粘结剂可以包括聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物及含氟丙烯酸酯树脂中的至少一种。
[0210]
在一些实施方式中，正极膜还可选地包括导电剂。作为示例，导电剂可以包括超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的至少一种。
[0211]
在一些实施方式中，可以通过以下方式制备正极极片：将上述用于制备正极极片的组分，例如正极活性材料、导电剂、粘结剂和任意其他的组分分散于溶剂(例如n-甲基吡咯烷酮)中，形成正极浆料；将正极浆料涂覆在正极集流体上，经烘干、冷压等工序后，即可得到正极极片。
[0212]
[正极活性材料]
[0213]
在一些实施方式中，正极活性材料可采用本领域公知的用于二次电池的正极活性材料。
[0214]
作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：橄榄石结构的含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本技术并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如licoo2)、锂镍氧化物(如linio2)、锂锰氧化物(如limno2、limn2o4)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如lini
1/3
co
1/3
mn
1/3
o2(也可以简称为ncm
333
)、lini
0.5
co
0.2
mn
0.3
o2(也可以简称为ncm
523
)、lini
0.5
co
0.25
mn
0.25
o2(也可以简称为ncm
211
)、lini
0.6
co
0.2
mn
0.2
o2(也可以简称为ncm
622
)、lini
0.8
co
0.1
mn
0.1
o2(也可以简称为ncm
811
)、锂镍钴铝氧化物(如lini
0.85
co
0.15
al
0.05
o2)及其改性化合物等中的至少一种。橄榄石结构的含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如lifepo4(也可以简称为lfp))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如limnpo4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的
复合材料中的至少一种。
[0215]
[电解质]
[0216]
电解质在正极极片和负极极片之间起到传导离子的作用。本技术对电解质的种类没有具体的限制，可根据需求进行选择。例如，电解质可以是液态的、凝胶态的或全固态的。
[0217]
在一些实施方式中，电解质为液态的，且包括电解质盐和溶剂。
[0218]
在一些实施方式中，电解质盐包括高氯酸钠，六氟磷酸钠，四氟硼酸钠及六氟砷酸钠。
[0219]
在一些实施方式中，溶剂可包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。
[0220]
在一些实施方式中，电解液还可选地包括添加剂。作为示例，添加剂可以包括负极成膜添加剂、正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温或低温性能的添加剂等。
[0221]
[隔离膜]
[0222]
在一些实施方式中，二次电池中还包括隔离膜。本技术对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
[0223]
在一些实施方式中，隔离膜的材质可包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，没有特别限制。
[0224]
在一些实施方式中，正极极片、负极极片和隔离膜可通过卷绕工艺或叠片工艺制成电极组件。
[0225]
在一些实施方式中，二次电池可包括外包装。该外包装可用于封装上述电极组件及电解质。
[0226]
在一些实施方式中，二次电池的外包装可以是硬壳，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。二次电池的外包装也可以是软包，例如袋式软包。软包的材质可以是塑料，作为塑料，可列举出聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。
[0227]
本技术对二次电池的形状没有特别的限制，其可以是圆柱形、方形或其他任意的形状。例如，图2示出作为一个示例的方形结构的二次电池5。
[0228]
在一些实施方式中，参照图2，二次电池5的外包装可包括壳体51和盖板53。其中，壳体51可包括底板和连接于底板上的侧板，底板和侧板围合形成容纳腔。壳体51具有与容纳腔连通的开口，盖板53能够盖设于所述开口，以封闭所述容纳腔。正极极片、负极极片和隔离膜可经卷绕工艺或叠片工艺形成电极组件52。电极组件52封装于所述容纳腔内。电解液浸润于电极组件52中。二次电池5所含电极组件52的数量可以为一个或多个，本领域技术人员可根据具体实际需求进行选择。
[0229]
在一些实施方式中，二次电池可以组装成电池模块，电池模块所含二次电池的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池模块的应用和容量进行选择。
[0230]
图3是作为一个示例的电池模块4。参照图3，在电池模块4中，多个二次电池5可以是沿电池模块4的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进
一步可以通过紧固件将该多个二次电池5进行固定。
[0231]
可选地，电池模块4还可以包括具有容纳空间的外壳，多个二次电池5容纳于该容纳空间。
[0232]
在一些实施方式中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以为一个或多个，具体数量本领域技术人员可根据电池包的应用和容量进行选择。
[0233]
图4和图5是作为一个示例的电池包1。参照图4和图5，在电池包1中可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块4。电池箱包括上箱体2和下箱体3，上箱体2能够盖设于下箱体3，并形成用于容纳电池模块4的封闭空间。多个电池模块4可以按照任意的方式排布于电池箱中。
[0234]
另外，本技术还提供一种用电装置，所述用电装置包括本技术提供的二次电池、电池模块、或电池包中的至少一种。所述二次电池、电池模块、或电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以包括移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等，但不限于此。
[0235]
作为所述用电装置，可以根据其使用需求来选择二次电池、电池模块或电池包。
[0236]
图6是作为一个示例的用电装置。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对二次电池的高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
[0237]
以下，说明本技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0238]
实施例e1
[0239]
负极极片的制备
[0240]
第一浆料：将第一负极活性材料(硅氧基材料和第一碳基材料的质量比为25％：75％)、导电剂碳纳米管、增稠剂羧甲基纤维素钠(cmc)、粘结剂丁苯橡胶(sbr)按质量比96.7％:0.5％:1.0％:1.8％混合后，加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得第一浆料。其中，硅氧基材料的硅含量为48wt％，碳含量为4wt％，氧含量为40wt％，镁含量为8％；振实密度为1.18g/cm3；在16mpa压力下的粉末电阻为0.3ω
·
cm，体积分布粒径dv50为6.5μm，体积分布粒径dv90为18μm，粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.2；硅氧基材料包括含镁硅酸盐，且所述硅氧基材料满足：xrd衍射图谱中，硅酸盐对应的衍射峰的半峰宽为0.4
°
；所述含镁硅酸盐的晶粒尺寸为17nm；第一碳基材料为人造石墨，一次颗粒的人造石墨在第一碳基材料中的数量占比为80％，体积粒径dv50为18μm，粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.2，bet比表面积为2.3m2/g。
[0241]
第二浆料：将第二负极活性材料(硅碳复合材料和第二碳基材料的质量比为18％：82％)、导电剂碳纳米、增稠剂羧甲基纤维素钠(cmc)、粘结剂丁苯橡胶(sbr)按质量比98％:0.5％:1.0％:1.5％混合后，加入溶剂去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得第二浆料。a2的取值参见表1。其中，硅碳复合材料的硅含量为46wt％，碳含量为
49wt％，氧含量为5wt％，振实密度为0.94g/cm3，在16mpa压力下的粉末电阻为1.46ω
·
cm，首次库伦效率为92％，体积分布粒径dv50为8.5μm，体积分布粒径dv90为27μm，粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.4；第二碳基材料为人造石墨，二次颗粒的人造石墨在第二碳基材料中的数量占比为70％，体积粒径dv50为16μm，粒度分布(dv90-dv10)/dv50为1.2，bet比表面积为1.5m2/g。
[0242]
负极极片：提供铜箔作为集流体。将第一浆料和第二浆料同时涂覆在铜箔上，使得第一浆料涂覆在铜箔上形成第一区域，第二浆料涂覆在第一区域上形成第二区域，然后经过烘干、冷压、切边、分条、裁片等工序，得到负极极片。
[0243]
正极极片的制备
[0244]
将正极活性材料锂镍钴锰氧化物(lini
0.8
co
0.1
mn
0.1
o2)、导电剂super p、粘结剂聚偏氟乙烯(pvdf)按质量比97％:1.5％:1.5％进行混合，加入溶剂n-甲基吡咯烷酮(nmp)，在真空搅拌机作用下搅拌至体系呈均一状，获得正极浆料。将正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔上，然后经过烘干、冷压、切边、分条、裁片，得到待用正极极片。
[0245]
电解液制备
[0246]
有机溶剂为碳酸乙烯酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)和碳酸二乙酯(dec)的混合液，其中，ec、emc和dec的体积比为20％:20％:60％。在含水量《10ppm的氩气气氛手套箱中，将充分干燥的锂盐(lipf6)溶解于上述有机溶剂中，然后加入10wt％添加剂氟代碳酸乙烯酯(fec)，混合均匀，获得电解液。电解液中锂盐的浓度为1mol/l。
[0247]
隔离膜
[0248]
采用聚丙烯隔离膜。
[0249]
全电池的组装
[0250]
将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正、负极极片之间起到隔离的作用，然后卷绕成电极组件，焊接极耳，将电极组件装入外包装中，注入上述电解液并封口，之后经过静置、热冷压、化成、整形等工序，获得锂离子电池。电池的尺寸为135mm
×
72mm
×
60mm。
[0251]
实施例e2-e12与实施例e1的制备相似，区别如下表1所示。
[0252]
对比例d1
[0253]
对比例d1与实施例e1的制备相似，区别在于：将第一浆料和第二浆料的涂覆位置对调(即：将第二浆料涂覆在铜箔上形成第一区域，将第一浆料涂覆在第一区域上形成第二区域)。
[0254]
二、测试方法
[0255]
2.1快充性能
[0256]
25℃下，将上述各实施例和对比例的电池以1c(即1h内完全放掉理论容量的电流值)的电流进行第一次充电和放电，具体包括：将电池以1c倍率恒流充电至充电截止电压v1，之后恒压充电至电流≤0.05c，静置5min，再以0.33c倍率恒流放电至放电截止电压v2，记录其实际容量为c0。然后将电池依次以2.8c0、3c0、3.2c0、3.5c0、3.8c0、4.1c0、4.4c0、4.7c0、5c0、5.3c0、5.6c0、5.9c0恒流充电至全电池充电截止电压v1或者0v负极截止电位(以先达到者为准)，每次充电完成后需以1c0放电至全电池放电截止电压v2，记录不同充电倍率下充电至10％、20％、30％、
……
、80％soc(state of charge，荷电状态)时所对应的负
极电位，绘制出不同soc态下的充电倍率-负极电位曲线，线性拟合后得出不同soc态下负极电位为0v时所对应的充电倍率，该充电倍率即为该soc态下的充电窗口，分别记为c10％soc、c20％soc、c30％soc、c40％soc、c50％soc、c60％soc、c70％soc、c80％soc，根据公式(60/c20％soc 60/c30％soc 60/c40％soc 60/c50％soc 60/c60％soc 60/c70％soc 60/c80％soc)
×
10％计算得到该电池从10％soc充电至80％soc的充电时间t，单位为min。该时间越短，则电池的快速充电性能越优秀。
[0257]
2.2循环性能
[0258]
25℃下，将上述各实施例和对比例制备得到的二次电池以0.5c倍率恒流充电至充电截止电压4.2v，之后以4.2v恒压充电至电流为0.05c，静置5min，再以0.5c倍率恒流放电至放电截止电压2.8v，静置5min，此为一个充放电循环。按照此方法对电池进行循环充放电测试，直至电池容量保持率衰减至80％，记录此时的循环圈数，即为电池25℃的循环寿命。
[0259][0260]
综合表2测试结果可知，通过优化负极极片的结构，使第一区域的第一活性材料包括硅氧基材料，使第二区域的第二活性材料包括硅碳复合材料，能使二次电池具有改善的
循环寿命和快充性能。
[0261]
综合表2测试结果还可知，通过进一步优化优化负极极片的结构，例如，使硅氧基材料在第一活性材料中的质量占比a1与硅碳复合材料在第二活性材料中的质量占比a2在特定范围内，能使二次电池快充性能和/或循环性能得到进一步优化，例如，a1小于等于25wt％，a2小于等于20wt％。为了进一步优化电池的能量密度，a1可以为10wt％-25wt％，a2可以为5wt％-20wt％。例如，虽然实施例1的循环性能和倍率性能虽然相对于其他实施例较好，但因其添加的硅基材料含量较低，其对电池能量密度的提升受限。
[0262]
需要说明的是，本技术不限定于上述实施方式。上述实施方式仅为示例，在本技术的技术方案范围内具有与技术思想实质相同的构成、发挥相同作用效果的实施方式均包含在本技术的技术范围内。此外，在不脱离本技术主旨的范围内，对实施方式施加本领域技术人员能够想到的各种变形、将实施方式中的一部分构成要素加以组合而构筑的其它方式也包含在本技术的范围内。