集流体及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种集流体，包括层叠设置的补钠缓冲层、两个基材层和两个导电层，两个基材层分别位于补钠缓冲层的两侧，两个导电层分别位于两个基材层背离补钠缓冲层的一侧，基材层中设置有导电结构，导电结构用于将补钠缓冲层与导电层电连接，补钠缓冲层包括多个补钠颗粒，补钠颗粒包括补钠材料体和包覆在补钠材料体表面的包覆层，补钠材料体能够透过包覆层释放钠离子，且补钠材料体释放的钠离子能够在电压作用下穿过基材层到达导电层。本发明专利技术提供的集流体的两层基材层之间设置有补钠缓冲层，补钠缓冲层中具有微球颗粒，能够在集流体初次放电流失钠离子后释放钠离子，提高集流体中钠离子的量，保证电池能量密度。本发明专利技术还提供一种集流体的制作方法。集流体的制作方法。集流体的制作方法。

【技术实现步骤摘要】
集流体及其制作方法


[0001]本专利技术涉及电池领域，具体地，涉及一种集流体和一种用于制作该集流体的制作方法。

技术介绍

[0002]钠离子电池具有能量密度(即参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小)高、安全性能好、价格低廉等优点，在储能领域有望成为锂离子电池的替代品，而钠离子电池之所以一直没有被推广，是因为与主流锂电池相比，钠离子电池仍存在诸多缺点，例如，由于钠元素的相对原子质量较高，导致钠离子电池理论能量密度不足锂离子电池的二分之一；在首次充电过程中，钠离子与负极反应造成不可逆的容量损失大，特别是在硬碳负极中，由于钠离子半径较大，在碳层间的嵌/脱较困难，且首次充放电时易形成不可逆的SEI钝化层，消耗大量的钠离子，进而导致首次不可逆容量损失可高达20％。
[0003]因此，如何提供一种能够补偿电池中的钠离子，以保证电池能量密度的集流体结构，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种集流体和一种用于制作该集流体的制作方法，该集流体能够自动补偿钠离子浓度，保证电池的能量密度。
[0005]为实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供一种集流体，包括层叠设置的补钠缓冲层、两个基材层和两个导电层，两个所述基材层分别位于所述补钠缓冲层的两侧，两个所述导电层分别位于两个所述基材层背离所述补钠缓冲层的一侧，所述基材层中设置有导电结构，所述导电结构用于将所述补钠缓冲层与所述导电层电连接，所述补钠缓冲层包括多个补钠颗粒，所述补钠颗粒包括补钠材料体和包覆在所述补钠材料体表面的包覆层，所述补钠材料体能够透过所述包覆层释放钠离子，且所述补钠材料体释放的钠离子能够在所述导电层与所述补钠缓冲层之间的电压作用下穿过所述基材层到达所述导电层。
[0006]可选地，所述包覆层包括层叠包覆在所述补钠材料体表面的柔性保护层和刚性保护层，所述柔性保护层的弹性高于所述刚性保护层的弹性。
[0007]可选地，所述柔性保护层包覆在所述补钠材料体的表面上，所述刚性保护层包覆在所述柔性保护层的外侧，所述柔性保护层的材质为有机高分子材料，所述刚性保护层的材质为无机物。
[0008]可选地，所述柔性保护层的材质包括聚偏氟乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚丙烯酸中的至少一者。
[0009]可选地，所述刚性保护层的材质包括二氧化钛、氧化锡、金属锡中的至少一者。
[0010]可选地，所述补钠缓冲层还包括粘结剂，所述粘结剂用于粘结多个所述补钠颗粒。
[0011]可选地，所述导电结构包括多个导电条，所述基材层中形成有多个沿厚度方向贯穿所述基材层的容纳通孔，且至少部分所述容纳通孔中设置有所述导电条，所述导电条的
一端与所述补钠缓冲层电接触，另一端与对应的所述导电层电接触。
[0012]可选地，所述导电条的材质包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的至少一者。
[0013]作为本专利技术的第二个方面，提供一种集流体的制作方法，所述方法包括：
[0014]在第一基材层上制作补钠缓冲层，并在所述补钠缓冲层上制作第二基材层，其中，所述补钠缓冲层包括多个补钠颗粒，所述补钠颗粒包括补钠材料体和包覆在所述补钠材料体表面的包覆层，所述补钠材料体能够透过所述包覆层释放钠离子，且所述钠离子能够在电压作用下穿过基材层；
[0015]在所述第一基材层与所述第二基材层中制作导电结构，并在所述第一基材层以及所述第二基材层背离所述补钠缓冲层的一侧分别制作导电层，以使所述补钠缓冲层通过所述导电结构与每个所述导电层电连接。
[0016]可选地，所述导电结构包括多个导电条，所述在所述第一基材层与所述第二基材层中制作导电结构，包括：
[0017]在所述第一基材层和所述第二基材层中制作多个沿厚度方向贯通的容纳通孔，并在至少部分所述容纳通孔中一一对应地放置多个所述导电条，使所述导电条的一端与所述补钠缓冲层电接触，所述导电条的另一端与对应的基材层背离所述补钠缓冲层一侧的表面平齐。
[0018]在本专利技术提供的集流体和集流体的制作方法中，两层基材层之间设置有补钠缓冲层，补钠缓冲层中具有多个微球颗粒，微球颗粒的内部含有补钠材料体(即含有钠元素的物质的颗粒体)，补钠材料体释放的钠离子能够穿过包覆层逸出微球颗粒，从而在集流体初次放电形成钝化层并流失大量钠离子后，补钠材料体能够透过包覆层向外释放钠离子，且释放出的钠离子能够在导电层通过导电结构向补钠缓冲层施加的电压作用下，通过电解液运动至导电层，以提高集流体中参与电池反应的钠离子的量，实现补偿电池中的钠离子，进而保证电池的能量密度。
附图说明
[0019]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0020]图1是本专利技术实施例提供的集流体的结构示意图；
[0021]图2是本专利技术实施例提供的集流体中补钠颗粒的结构示意图。
[0022]附图标记说明：
[0023]100：补钠缓冲层
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200：基材层
[0024]300：导电层
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310：补钠材料体
[0025]320：包覆层
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321：柔性保护层
[0026]322：刚性保护层
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500：导电条
具体实施方式
[0027]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0028]为解决上述技术问题，作为本专利技术的一个方面，提供一种集流体，包括层叠设置的
补钠缓冲层100、两个基材层200和两个导电层300，两个基材层200分别位于补钠缓冲层100的两侧，两个导电层300分别位于两个基材层200背离补钠缓冲层100的一侧，基材层200中设置有导电结构，导电结构用于将补钠缓冲层100与导电层300电连接，补钠缓冲层100包括多个补钠颗粒。如图2所示，补钠颗粒包括补钠材料体310和包覆在补钠材料体310表面的包覆层320，补钠材料体310能够透过包覆层320释放钠离子，且补钠材料体释放的钠离子能够在导电层300与补钠缓冲层100之间的电压作用下穿过基材层200到达导电层300。
[0029]需要说明的是，集流体在使用状态下浸入电池的电解液，即，两个导电层300之间的补钠缓冲层100、基材层200等结构均会吸入电解液，因此钠离子在实际使用中可经由电解液穿过基材层200到达导电层300。
[0030]在本专利技术提供的集流体中，两层基材层200之间设置有补钠缓冲层100夹层结构，补钠缓冲层100中具有多个微球颗粒，微球颗粒的内部含有补钠材料体310(即含有钠元素的物质的颗粒体)，补钠材料体310释放的钠离子能够穿过包覆层320逸出微球颗粒，从而在集流体初次放电形成SEI钝化层并流失大量钠离子后，补钠材料体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集流体，其特征在于，包括层叠设置的补钠缓冲层、两个基材层和两个导电层，两个所述基材层分别位于所述补钠缓冲层的两侧，两个所述导电层分别位于两个所述基材层背离所述补钠缓冲层的一侧，所述基材层中设置有导电结构，所述导电结构用于将所述补钠缓冲层与所述导电层电连接，所述补钠缓冲层包括多个补钠颗粒，所述补钠颗粒包括补钠材料体和包覆在所述补钠材料体表面的包覆层，所述补钠材料体能够透过所述包覆层释放钠离子，且所述补钠材料体释放的钠离子能够在所述导电层与所述补钠缓冲层之间的电压作用下穿过所述基材层到达所述导电层。2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述包覆层包括层叠包覆在所述补钠材料体表面的柔性保护层和刚性保护层，所述柔性保护层的弹性高于所述刚性保护层的弹性。3.根据权利要求2所述的集流体，其特征在于，所述柔性保护层包覆在所述补钠材料体的表面上，所述刚性保护层包覆在所述柔性保护层的外侧，所述柔性保护层的材质为有机高分子材料，所述刚性保护层的材质为无机物。4.根据权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述柔性保护层的材质包括聚偏氟乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚丙烯酸中的至少一者。5.根据权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述刚性保护层的材质包括二氧化钛、氧化锡、金属锡中的至少一者。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的集流体，其特征在于，所述补钠缓冲层还包括粘结剂，所述粘结剂用于粘结多个所述补钠颗粒。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏丽，
申请(专利权)人：江苏天合储能有限公司，
类型：发明
国别省市：