一种负极片和钠离子电池的制作方法

    专利2025-03-01  8


    本发明涉及电池,具体涉及一种负极片以及包括该负极片的钠离子电池。


    背景技术:

    1、近几年,随着新能源汽车的兴起,锂资源因有限的储量已无法满足未来储能市场对锂离子电池的需求。相比之下,钠离子电池被认为是最适合规模化应用的二次电池装置。一方面,钠在地壳中储量丰富且负极可以使用铝箔作为集流体,故钠离子电池的成本相对较低;另一方面,钠离子电池与锂离子电池具有相似的工作原理,其产业化可以有效地借鉴锂离子电池的生产经验和设备。

    2、尽管如此,但是石墨负极较低的储钠容量阻碍了钠离子电池的商业化进程,因此发展高性能的储钠负极材料具有重要的意义。目前在众多负极材料中,硬碳因较佳的综合性能展现了较大的发展潜力,从而引起了广泛的关注。然而,实际应用中当负极面密度较大时,会严重阻碍电子在涂层的传递,从而导致其储钠动力学不足,恶化电芯的储钠性能。

    3、因此,发明一种能量密度高,倍率性能好和循环寿命长的电池。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的储钠动力学不足的问题,提供一种负极片以及包括该负极片的钠离子电池。本发明可以提高负极片的储钠动力学,提高电池的储钠性能,从而提高电池的能量密度和倍率性能,延长电池的循环寿命。

    2、本发明的发明人发现,提高负极片的储钠动力学,能够提高电池的能量密度和倍率性能,延长电池的循环寿命。

    3、本发明的发明人通过进一步深入研究发现,为了提高负极片的储钠动力学,可以通过缩短电子的传输距离,提高钠离子在极片中的的传输能力,从而提高电池的能量密度和倍率性能,延长电池的循环寿命。本发明的发明人经过大量深入研究筛选出了能够缩短电子的传输距离,提高钠离子在极片中传输能力的具有特定结构的负极片。

    4、为了实现上述目的,本发明第一方面提供了一种负极片,所述负极片包括负极集流体、位于所述负极集流体一侧或两侧表面的第一涂层以及位于第一涂层表面的第二涂层,所述第一涂层包括第一硬碳,所述第二涂层包括第二硬碳和石墨。

    5、在一实例中,所述第一涂层的id/ig高于所述第二涂层的id/ig;

    6、和/或,所述第一涂层的id/ig高于所述第二涂层的id/ig的差值为f,0<f≤0.6;

    7、和/或,所述第一涂层的id/ig为0.8-1.5;

    8、和/或,所述第二涂层的id/ig为0.05-1.3。

    9、在一实例中,所述第二涂层的厚度大于等于所述第一涂层的厚度;

    10、和/或,所述第二涂层的厚度大于等于所述第一涂层的厚度,其差值为0μm-50μm;

    11、和/或,所述第一涂层的厚度a1为0μm<a1≤50μm;

    12、和/或,所述第二涂层的厚度a2为0μm≤a2≤80μm。

    13、在一实例中,所述第二涂层中所述第二硬碳的重量含量所述第二涂层中石墨的重量含量;

    14、和/或,沿远离负极集流体的方向,在所述第二涂层中,石墨的重量含量随第二涂层的厚度的增加而增大。

    15、在一实例中,在所述第二涂层中,所述第二硬碳的重量含量b为91wt%≤b<100wt%,所述石墨的重量含量c为0wt%<c≤9wt%。

    16、在一实例中,所述第二硬碳的中值粒径小于等于所述石墨的中值粒径,其差值为0μm-8μm,优选为0.3μm-4μm。

    17、在一实例中,所述第二硬碳的比表面积大于所述石墨的比表面积的差值为0m2/g-9m2/g,优选为1.5m2/g-6m2/g。

    18、本发明第二方面提供一种钠离子电池,其中,所述钠离子电池包括本发明第一方面所述的负极片。

    19、通过上述技术方案,本发明与现有技术相比至少具有以下优势:

    20、本发明通过采用特定的双涂层的结构,改善了因厚度的增加而使电子和钠离子在极片中传输能力下降的问题,提高了负极片的储钠动力学性能,从而提高了电池的能量密度和倍率性能,延长了电池的循环寿命。

    21、本发明的其它特点和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。



    技术特征:

    1.一种负极片,其特征在于,所述负极片包括负极集流体、位于所述负极集流体一侧或两侧表面的第一涂层以及位于第一涂层表面的第二涂层,所述第一涂层包括第一硬碳,所述第二涂层包括第二硬碳和石墨。

    2.根据权利要求1所述的负极片,其中,所述第一涂层的id/ig高于所述第二涂层的id/ig;

    3.根据权利要求1或2所述的负极片,其中,所述第二涂层的厚度大于等于所述第一涂层的厚度;

    4.根据权利要求1或2的负极片,其中,所述第二涂层中所述第二硬碳的重量含量大于所述第二涂层中石墨的重量含量;

    5.根据权利要求1或2所述的负极片,其中,所述第一硬碳的中值粒径dv50为2μm-12μm,优选为3.5μm-7.5μm;

    6.根据权利要求1或2所述的负极片,其中,所述第二硬碳的中值粒径dv50为2μm-14μm,优选为5μm-10μm;

    7.根据权利要求1或2所述的负极片,其中,所述石墨的中值粒径dv50为2μm-18μm,优选为3μm-12μm;

    8.根据权利要求1或2所述的负极片,其中,所述第二硬碳的中值粒径小于等于所述石墨的中值粒径,其差值为0μm-8μm,优选为0.3μm-4μm;

    9.根据权利要求1或2所述的负极片,其中,所述石墨包括天然石墨和人造石墨中的一种或多种。

    10.一种钠离子电池,其特征在于,所述钠离子电池包括权利要求1-9中任一项所述的负极片。


    技术总结
    本发明涉及电池技术领域,具体涉及一种负极片以及包括该负极片的钠离子电池。所述负极片包括负极集流体、位于所述负极集流体一侧或两侧表面的第一涂层以及位于第一涂层表面的第二涂层,所述第一涂层包括第一硬碳,所述第二涂层包括第二硬碳和石墨。本发明可以提高负极片的储钠动力学,提高电池的储钠性能,从而提高电池的能量密度和倍率性能,延长电池的循环寿命。

    技术研发人员:陈杰,陈瑶,刘盼,江娅莉,李俊义,刘建明
    受保护的技术使用者:珠海冠宇动力电池有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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