【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鈉離子電池負(fù)極，特別是一種多層負(fù)極片、其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、鈉離子電池在電動汽車、儲能領(lǐng)域、可再生能源儲存、便攜式電子設(shè)備等多個方面都具有廣泛的應(yīng)用前景。為了更好的滿足不同應(yīng)用場景下的性能需求，現(xiàn)有技術(shù)渴望獲得高容量、高倍率的鈉離子電池。就鈉離子電池來說，為了改善負(fù)極材料的容量，采用多造孔的手段是一個行之有效的辦法，因?yàn)槎嗫捉Y(jié)構(gòu)能夠增加材料的比表面積，提供更多的儲鈉位點(diǎn)，從而促進(jìn)電極反應(yīng)的發(fā)生，并提升容量。然而，多造孔會增加負(fù)極材料的bet，過大的bet會導(dǎo)致首次充放電過程終形成過多的固體電解質(zhì)膜(sei膜)，不僅會消耗過多的鈉，還會降低材料的首次庫倫效率。因此，為了克服上述缺陷，負(fù)極材料多造孔后需要進(jìn)行包覆，包覆不僅可以減小負(fù)極材料的比表面積，降低sei膜的形成量，減少不可逆容量損失，而且可以提高循環(huán)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)完整性，優(yōu)化電化學(xué)性能。但是，包覆會導(dǎo)致負(fù)極的倍率性能減弱，對鈉離子電池的充放電效率與速度、放電性能、電池壽命與穩(wěn)定性等方面產(chǎn)生不利影響，即：高容量的材料很難進(jìn)行快充，而支持快充的材料容量又小，高容量與高倍率無法兼顧。
2、如何在高容量與高倍率之間找到平衡，獲得一種兼具高容量和高倍率的鈉離子電池，是市場對現(xiàn)有鈉離子電池提出的更高要求，為此，提出本申請。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本專利技術(shù)提供一種多層負(fù)極片、其制備方法和應(yīng)用。
2、其一，本專利技術(shù)提出一種多層負(fù)極片。
3、一種多層負(fù)極片，包括集
4、第一活性材料層的比表面積、面密度、壓實(shí)密度分別為bet1、ρ1、cd1，所述第一活性材料層滿足：3.00m2/g≤bet1≤6.00m2/g，3.00mg/cm2≤ρ1≤5.00mg/cm2，0.80g/cm2≤cd1≤1.30g/cm2，3.00μm≤dv50≤8.00μm，0.40≤dn10/dn50≤0.60；
5、第二活性材料層的比表面積、面密度、壓實(shí)密度分別為bet2、ρ2、cd2，所述第二活性材料層滿足：6.00m2/g≤bet2≤13.00m2/g，5.00mg/cm2≤ρ2≤8.00mg/cm2，0.80g/cm2≤cd2≤1.30g/cm2，2.00μm≤dv50≤7.00μm，0.60≤dn10/dn50≤0.80；
6、且0.70≤cd1/cd2≤1.50，0.23≤bet1/bet2≤0.80。
7、在高倍率快充過程中，電池內(nèi)部由于動力學(xué)所帶來的極化問題，導(dǎo)致恒流充電階段的電流接受能力下降，恒流沖入比較低，更多的容量需要在后續(xù)恒壓階段沖入。
8、本專利技術(shù)中：第一活性材料層具有高容量，能夠存儲更多的鈉離子，當(dāng)恒流階段結(jié)束時，表層的鈉離子會向第一活性材料層轉(zhuǎn)移，繼續(xù)沖入剩余的容量，既避免電池因恒壓階段時間增加而導(dǎo)致的過充析鈉問題，又有助于減少恒壓階段時間，提高充電效率；第二活性材料層具有高倍率，一方面能夠迅速響應(yīng)大電流充電，減少極化現(xiàn)象，使電池在恒流階段能夠沖入更多的容量，另一方面有助于降低電池內(nèi)阻，提高電荷傳輸效率，進(jìn)一步減少極化；第一活性材料層與第二活性材料層協(xié)同作用、互相影響，最終獲得了一種兼具高容量和高倍率性能的多層負(fù)極片。
9、優(yōu)選的，0.80≤cd1/cd2≤1.20，例如可以是0.80、0.85、0.90、0.95、1.00、1.05、1.10、1.15、1.20，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
10、進(jìn)一步優(yōu)選的，0.83≤cd1/cd2≤1.00，例如可以是0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、0.89、0.90、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99、1.00，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
11、優(yōu)選的，0.23≤bet1/bet2≤0.60，例如可以是0.23、0.28、0.33、0.38、0.43、0.48、0.53、0.58、0.60，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
12、進(jìn)一步優(yōu)選的，0.3≤bet1/bet2≤0.45，例如可以是0.30、0.32、0.34、0.36、0.38、0.40、0.42、0.44、0.45，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
13、優(yōu)選的，ρ1、ρ2滿足：8.00mg/cm2≤ρ1+ρ2≤11.00mg/cm2，例如可以是8.00mg/cm2、8.20mg/cm2、8.50mg/cm2、8.80mg/cm2、9.00mg/cm2、9.20mg/cm2、9.50mg/cm2、9.80mg/cm2、10.00mg/cm2、10.20mg/cm2、10.50mg/cm2、10.80mg/cm2、11.00mg/cm2，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未被列舉的數(shù)值同樣適用。
14、本專利技術(shù)通過付出若干創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：如ρ1+ρ2＞11.00，所得負(fù)極片對于鈉離子電池容量和充放電性能的改善效果差，究其原因可能是，負(fù)極面密度過大既導(dǎo)致鈉離子穿插變得困難，影響電池容量發(fā)揮和充放電性能，又可能出現(xiàn)未被鈉離子嵌入的區(qū)域，即死區(qū)，不僅浪費(fèi)負(fù)極材料，還影響電池的整體性能。另外，如ρ1+ρ2＞11.00，所得負(fù)極片的加工也變得不容易，既容易導(dǎo)致輥壓過程中極片被壓死，還容易使得負(fù)極片脆性增加，加工過程中易斷，影響成品率及電池的組裝。
15、優(yōu)選的，第一活性材料層中的活性物質(zhì)包括硬碳及摻雜有金屬或非金屬元素的硬碳，第二活性材料層中的活性物質(zhì)包括硬碳、膨脹石墨及過渡金屬的氧化物，集流體為鋁箔。
16、其二，本專利技術(shù)提出一種多層負(fù)極片的制備方法。
17、一種多層負(fù)極片的制備方法，具體操作為：先將第一活性材料漿料涂覆于集流體的兩個表面，烘干后進(jìn)行輥壓并達(dá)到指定壓實(shí)密度獲得第一活性材料層，再在第一活性材料層表面涂覆第二活性材料漿料，烘干后再次進(jìn)行輥壓并達(dá)到指定壓實(shí)密度獲得第二活性材料層，最后裁切得到多層負(fù)極片。
18、優(yōu)選的，所述第一活性材料漿料和所述第二活性材料漿料均以水作為溶劑、以羧甲基纖維素鈉或/和丁苯橡膠作為粘結(jié)劑。
19、其三，本專利技術(shù)還提出一種鈉離子電池，其包含上述多層負(fù)極片。
20、除此之外，該鈉離子電池還包括正極片、電解液和隔膜，這些均為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)在集流體的兩面設(shè)置具有特定比表面積、面密度、壓實(shí)密度及粒度的第一活性材料層和第二活性材料層，通過合理搭配高容量材料層層和高倍率材料，有效解決了鈉離子電池在高倍率快充時的極化問題和容量沖入問題，不僅提高了鈉離子電池的充電效率，還避免了析鈉的風(fēng)險，最終獲得本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種多層負(fù)極片，其特征在于，包括集流體(1)及形成于集流體(1)兩面的活性材料層，所述活性材料層包括位于集流體(1)表面的第一活性材料層(2)和位于第一活性材料層(2)表面的第二活性材料層(3)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層負(fù)極片，其特征在于，0.80≤CD1/CD2≤1.20。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層負(fù)極片，其特征在于，0.83≤CD1/CD2≤1.00。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層負(fù)極片，其特征在于，0.23≤BET1/BET2≤0.60。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多層負(fù)極片，其特征在于，0.30≤BET1/BET2≤0.45。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層負(fù)極片，其特征在于，ρ1、ρ2滿足：8.00mg/cm2≤ρ1+ρ2≤11.00mg/cm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的多層負(fù)極片，其特征在于，第一活性材料層(2)中的活性物質(zhì)包括硬碳及摻雜有金屬或非金屬元素的硬碳，第二活性材料層(3)中的活性物質(zhì)包括硬碳、膨脹石墨及過渡金屬的氧化物，集流體(1)為鋁箔。
8.一種如
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層負(fù)極片的制備方法，其特征在于，所述第一活性材料漿料和所述第二活性材料漿料均以水作為溶劑、以羧甲基纖維素鈉或/和丁苯橡膠作為粘結(jié)劑。
10.一種鈉離子電池，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的多層負(fù)極片或按照如權(quán)利要求8或9所述的制備方法制得的多層負(fù)極片。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多層負(fù)極片，其特征在于，包括集流體(1)及形成于集流體(1)兩面的活性材料層，所述活性材料層包括位于集流體(1)表面的第一活性材料層(2)和位于第一活性材料層(2)表面的第二活性材料層(3)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層負(fù)極片，其特征在于，0.80≤cd1/cd2≤1.20。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層負(fù)極片，其特征在于，0.83≤cd1/cd2≤1.00。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層負(fù)極片，其特征在于，0.23≤bet1/bet2≤0.60。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多層負(fù)極片，其特征在于，0.30≤bet1/bet2≤0.45。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層負(fù)極片，其特征在于，ρ1、ρ2滿足：8.00mg/cm2≤ρ1+ρ2≤11.00mg/cm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的多層負(fù)極片，其特征在于，第一活...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓昊龍，劉茜，戚興國，李樹軍，
申請(專利權(quán))人：溧陽中科海鈉科技有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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