【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，特别涉及一种高能量密度电池的负极极片及其制备方法、电池和用电装置。
技术介绍
1、自离子电池技术发展以来，产业化比较成熟的是锂离子电池。但是，锂元素的地壳含量很低，近几年，随着锂离子电池在电动车领域和储能领域的大批量应用，使得锂资源匮乏的局限性越专利技术显，锂离子电池的主要原材料碳酸锂的价格出现大幅度增长，使得产业链企业的生产成本也大幅度上升，严重影响和制约了锂离子电池的发展。钠离子电池由于其原材料资源丰富，且价格便宜稳定，再次被产业界关注并研究。
2、钠离子电池的能量密度相对锂离子电池的能量密度低，锂离子电池采用磷酸铁锂的能量密度可以做到350wh/l(使用三元材料的锂离子电池能量密度更高，可以达到680wh/l左右)，而钠离子电池使用能量密度最高的o3相层状氧化物，其能量密度也只能达到270-300wh/l左右，比锂离子电池的能量密度低20％-30％左右，较低的能量密度限制了钠离子电池的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提供一种高能量密度电池的负极极片，改善电池的能量密度。
2、为实现上述目的，本专利技术提出的一种高能量密度电池的负极极片，所述高能量密度电池的负极极片包括集流体，和设于所述集流体至少一侧的导电层，以及设于所述导电层表面的保护层，所述导电层包括导电剂、增稠剂、粘结剂，所述导电剂包括碳材料，所述保护层包括无机填料和有机聚合物。
3、本申请的高能量密度电池的负极极片无负极活性材料层，金属离子采用金属
4、可选地，所述导电层的厚度为1μm至20μm；
5、和/或，所述导电剂的粒径d50范围值为5nm至1μm；
6、导电层的厚度在上述范围，可以改善金属沉积的均匀性。
7、导电剂的粒径在上述范围，有助于制备上述厚度的导电层，有助于金属的均匀沉积，也即，上述粒径有利于形成均一的导电层，提高电池的循环性能。
8、可选地，所述导电剂、所述增稠剂、所述粘结剂的质量份数比为(2份～20份)：(0份～3份)：(2份～8份)。
9、可选地，所述导电剂包括碳黑、碳纳米管、石墨烯中的至少一种；
10、和/或，所述增稠剂包括羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、聚丙烯酸酯中的至少一种；
11、和/或，所述粘结剂包括丁苯橡胶、聚丙烯酸酯、聚氧化乙烯、聚偏二氟乙烯中的至少一种。
12、本申请中导电剂包括但不限于碳黑、碳纳米管、石墨烯中的至少一种；本申请中的增稠剂包括但不限于羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、聚丙烯酸酯中的至少一种；本申请中的粘结剂包括但不限于丁苯橡胶、聚丙烯酸酯、聚氧化乙烯、聚偏二氟乙烯中的至少一种。
13、可选地，所述无机填料和所述有机聚合物的质量份数比为(1份～10份)：(1份～10份)。
14、保护层包括有机聚合物，有机聚合物形成的保护层具有多孔性和弹性特征，多孔性，可以使金属离子快速通过保护层，于导电层沉积，弹性特征使得负极片发生膨胀过程中，保护层能被挤压，缓解电池膨胀的问题，同时，保护层具有微观导通离子，宏观抑制枝晶穿透的特性。
15、可选地，所述保护层的厚度为1μm至20μm；
16、和/或，所述集流体包括铝箔、铜箔、不锈钢箔、镍箔；
17、和/或，所述无机填料的粒径d50范围值为1nm至1μm。
18、保护层的厚度在上述范围，可以减轻因枝晶发生的短路的风险，保护层在上述范围，也有助于改善在负极发生收缩的过程中，减小极片之间形成的间隙，避免极片间隙变大，离子传输性能不好，减轻电池循环性能变差的问题。
19、可以理解的是，保护层中的有机聚合物为在吸收电解液后体积发生膨胀，如此，在裸电芯装入电池壳体前，裸电芯的厚度小于壳体的内部厚度，以方便裸电芯的装入，当注入电解液后，裸电芯中的保护层膨胀，使得裸电芯与电池壳体内壁之间紧密接触，提高电芯的循环性能。有机聚合物包括pan(聚丙烯腈)、peo(聚氧化乙烯)、pvdf(聚偏氟乙烯)、聚丙烯酸树脂中的一种或几种的共混或共聚物。
20、集流体包括但不限于铝箔、铜箔、不锈钢箔、镍箔。
21、无机填料的粒径在上述范围，可以改善保护层的结构强度，以及通过离子的能力。
22、可选地，所述无机填料包括气相二氧化硅、纳米三氧化二铝、勃姆石中的至少一种；
23、和/或，所述有机聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚氧化乙烯中的至少一种。
24、本申请的无机填料包括但不限于气相二氧化硅、纳米三氧化二铝、勃姆石中的至少一种；本申请的有机聚合物包括但不限于聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚氧化乙烯中的至少一种。
25、还可以理解的是，还可以在保护层中添加固态电解质。
26、可选地，本申请还提供一种如所述高能量密度电池的负极极片的制备方法，包括：
27、准备导电剂浆料和保护层浆料，将所述导电剂浆料和所述保护层浆料双层涂覆于集流体的至少一侧，得到高能量密度电池的负极极片；
28、在准备导电剂浆料和保护层浆料的步骤中，包括以下步骤：
29、准备导电剂、增稠剂、粘结剂、溶剂，所述导电剂、所述增稠剂、所述粘结剂、所述溶剂的质量份数比为2份～20份)：(0份～3份)：(2份～8份)：(80份～180份)，将所述增稠剂溶解到溶剂中，搅拌，加入导电剂，分散，再加入粘结剂，分散，得到所述导电剂浆料；
30、准备无机填料、有机聚合物、有机溶剂，所述无机填料、所述有机聚合物、所述有机溶剂的质量份数比为(1份～10份)：(1份～10份)：(40份～100份)，将所述有机聚合物溶解到所述有机溶剂形成混合液，将所述无机填料加入所述混合液，分散，得到所述保护层浆料。
31、本申请还提供一种电池，所述电池包括电解液、正极极片和如权利要求所述的高能量密度电池的负极极片；
32、或者，所述电池包括电解液和如权利要求所述的高能量密度电池的负极极片的制备方法得到的高能量密度电池的负极极片；
33、所述电解液应用于锂离子电池，包括六氟磷酸锂锂盐，以及碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯中的一种或者多种；
34、所述电解液应用于钠离子电池，包括六氟磷酸钠钠盐，以及碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯中的一种或者多种；
35、所述正极极片应用于钠离子电池，包括含钠层状氧化物、聚阴离子钠盐中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高能量密度电池的负极极片，其特征在于，所述高能量密度电池的负极极片包括集流体，和设于所述集流体至少一侧的导电层，以及设于所述导电层表面的保护层，所述导电层包括导电剂、增稠剂、粘结剂，所述导电剂包括碳材料，所述保护层包括无机填料和有机聚合物。
2.如权利要求1所述的高能量密度电池的负极极片，其特征在于，所述导电层的厚度为1μm至20μm；
3.如权利要求1或2所述的高能量密度电池的负极极片，其特征在于，所述导电剂、所述增稠剂、所述粘结剂的质量份数比为(2份～20份)：(0份～3份)：(2份～8份)。
4.如权利要求3所述的高能量密度电池的负极极片，其特征在于，所述导电剂包括碳黑、碳纳米管、石墨烯中的至少一种；
5.如权利要求1至4中任一项所述的高能量密度电池的负极极片，其特征在于，所述无机填料、所述有机聚合物的质量份数比为(1份～10份)：(1份～10份)。
6.如权利要求5所述的高能量密度电池的负极极片，其特征在于，所述保护层的厚度为1μm至20μm；
7.如权利要求6所述的高能量密度电池的负极极片，
8.一种如权利要求1至7中任一项所述高能量密度电池的负极极片的制备方法，其特征在于，包括：
9.一种电池，其特征在于，所述电池包括电解液、正极极片和如权利要求1至7中任一项所述的高能量密度电池的负极极片；
10.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求9所述的电池。
...【技术特征摘要】
1.一种高能量密度电池的负极极片，其特征在于，所述高能量密度电池的负极极片包括集流体，和设于所述集流体至少一侧的导电层，以及设于所述导电层表面的保护层，所述导电层包括导电剂、增稠剂、粘结剂，所述导电剂包括碳材料，所述保护层包括无机填料和有机聚合物。
2.如权利要求1所述的高能量密度电池的负极极片，其特征在于，所述导电层的厚度为1μm至20μm；
3.如权利要求1或2所述的高能量密度电池的负极极片，其特征在于，所述导电剂、所述增稠剂、所述粘结剂的质量份数比为(2份～20份)：(0份～3份)：(2份～8份)。
4.如权利要求3所述的高能量密度电池的负极极片，其特征在于，所述导电剂包括碳黑、碳纳米管、石墨烯中的至少一种；
5.如权利要求1至4中...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕江英，
申请(专利权)人：无锡盘古新能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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