【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池，具体涉及复合多孔材料及其制备方法、负极片和电池。
技术介绍
1、目前，为了解决电动汽车续航里程问题，提高能量密度是锂离子电池发展的一个重要方向。因此，越来越多电池厂家在电芯设计的时候，极片面密度越来越高。对于厚极片，为了在保证高载量的同时确保锂离子扩散速度以及活性物质的充分利用，设计和优化电极的微观结构更加重要。且现有的结构中，由于存在阳极动力学不足的情况，导致电芯在循环存储的过充中造成边缘析理，影响电芯的能量效率及其电芯的质量安全。而且，电芯在循环过程中，电芯中部位置容易出现缺液的情况，从而影响电池的稳定性及循环性能。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了复合多孔材料及其制备方法、负极片和电池。本专利技术复合多孔材料设置在负极片中间区域时，不仅能改善电芯动力学性能，还能改善电芯中部容易缺液的劣势。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种复合多孔材料，该复合多孔材料包括：
4、a) 第一介孔材料，第一介孔材料为金属有机框架材料衍生的碳材料，第一介孔材料具有第一介孔结构；
5、b) 微孔材料，微孔材料填充于第一介孔材料的第一介孔结构中。
6、作为优选，第一介孔结构的孔径为2～50 nm。
7、作为优选，第一介孔材料的孔隙率为40%～80%。
8、在本专利技术实施方式中，金属有机框架材料包括zif金属有机框架材料、uio金属
9、作为优选，微孔材料的粒径d50为5～10 nm。
10、作为优选，微孔材料具有微孔结构，微孔结构的孔径小于等于2 nm。
11、作为优选，微孔材料的孔隙率为10%～40%。
12、在本专利技术实施方式中，微孔材料包括二氧化硅、氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种。
13、作为优选，微孔材料的填充体积占第一介孔结构总体积的20%～30%。
14、作为优选，微孔材料与第一介孔材料的质量百分比为20%～50%。
15、第二方面，本专利技术提供了上述复合多孔材料的制备方法，包括如下步骤：
16、将金属有机框架材料进行碳化处理，得到第一介孔材料；
17、将第一介孔材料、微孔材料、模板剂和溶剂混合，经反应后，得到复合多孔材料。
18、作为优选，碳化处理的温度为350～850℃，碳化处理的时间为1～10 h。
19、在本专利技术实施方式中，模板剂包括聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、四丙基氢氧化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
20、在本专利技术实施方式中，溶剂包括水和/或有机溶剂。
21、第三方面，本专利技术提供了一种负极片，该负极片包括负极集流体和设置于负极集流体至少一个表面的负极活性物质层，沿负极片宽度方向，负极活性物质层包括中间区域以及设置于中间区域两侧的边缘区域；
22、中间区域包括复合多孔材料和第一负极活性物质；该复合多孔材料为上述复合多孔材料和/或由上述制备方法制得的复合多孔材料。
23、作为优选，中间区域中，复合多孔材料与第一负极活性物质的质量比为（1～2）：（92～98）。
24、在本专利技术实施方式中，中间区域还包括第一导电剂、第一粘结剂和第一增稠剂。
25、作为优选，中间区域中，复合多孔材料、第一负极活性物质、第一导电剂、第一粘结剂、第一增稠剂的质量比为（1～2）：（92～98）：（0.1～2）：（0.1～2）：（0.1～2）。
26、在本专利技术提供的一个实施方式中，边缘区域包括第二介孔材料、第二负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂和第二增稠剂；第二介孔材料为金属有机框架材料衍生的碳材料，或者为过渡金属氧化物。
27、作为优选，边缘区域中，第二介孔材料、第二负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂、第二增稠剂的质量比为（1～2）：（92～98）：（0.1～2）：（0.1～2）：（0.1～2）。
28、在本专利技术提供的另一个实施方式中，边缘区域包括第二负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂和第二增稠剂。
29、作为优选，边缘区域中，第二负极活性物质、第二导电剂、第二粘结剂、第二增稠剂的质量比为（94～98）：（0.1～2）：（0.1～2）：（0.1～2）。
30、第四方面，本专利技术提供了一种电池，该电池包括上述负极片。
31、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果为：
32、1、本专利技术复合多孔材料包括第一介孔材料和填充在第一介孔材料孔隙中的微孔材料。其中，第一介孔材料为金属有机框架材料衍生的碳材料，高温碳化后其形貌并未坍塌，该第一介孔材料具有高比表面积、大的孔体积、可调节的孔径以及可控的形貌。高的比表面积可增加反应活性位点，改善电解质和活性物质间的接触，可以提高锂离子的传输速率；同时，该第一介孔材料可提供大量的活性位点，大大提高了电子传输速率，降低界面接触电阻、加快电荷转移、提高电子导电性能以及提高表面反应动力学，从而大大提高了电芯的容量和循环寿命等动力学性能。
33、微孔材料能降低极片表面张力，提高电解液对极片的润湿能力和浸润能力，提高电芯的安全性；微孔材料的粒径比介孔材料的孔径小，将微孔材料填充到第一介孔材料的介孔结构后，可以调控介孔结构里面的孔径和孔道结构，可以改变电极材料与电解质之间的相互作用，提高反应的效率和选择性。
34、因此，将本专利技术复合多孔材料设置在负极片中间区域时，不仅能改善电芯动力学性能，还能改善电芯中部容易缺液的劣势。
35、2、进一步优选的，负极活性物质层边缘区域设置有第二介孔材料，第二介孔材料为金属有机框架材料衍生的碳材料或者为过渡金属氧化物，第二介孔材料具有高孔隙特性，比微孔材料的扩散性快，将该第二介孔材料设置在负极片边缘，可提高电芯的动力学性能，减少边缘析理的情况，进一步提高了电芯的循环性能和安全性能。
36、3、在现有技术中，极片常规的造孔方法是在浆料中加入粘结剂和造孔剂，在350℃～850℃的温度下烧结，在高温煅烧的过程中，浆料中的粘结剂和造孔剂会在高温下分解挥发，从而在电极中留下孔洞，形成多孔结构的电极。
37、本专利技术的复合多孔材料本身具有丰富的多孔结构，在极片制备时，可直接将复合多孔材料加入负极浆料制备多孔结构的极片，使得多孔结构极片的制备方法更为方便简单。
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1.一种复合多孔材料，其特征在于，所述复合多孔材料包括：
2.根据权利要求1所述的复合多孔材料，其特征在于，所述第一介孔结构的孔径为2～50 nm；
3.根据权利要求1所述的复合多孔材料，其特征在于，所述微孔材料的粒径D50为5～10nm；
4.根据权利要求1所述的复合多孔材料，其特征在于，所述微孔材料的填充体积占所述第一介孔结构总体积的20%～30%；
5.权利要求1-4中任一项所述复合多孔材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳化处理的温度为350～850℃，所述碳化处理的时间为1～10 h；
7.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体至少一个表面的负极活性物质层，沿所述负极片宽度方向，所述负极活性物质层包括中间区域以及设置于所述中间区域两侧的边缘区域；
8.根据权利要求7所述的负极片，其特征在于，所述中间区域中，所述复合多孔材料与所述第一负极活性物质的质量比为（1～2）：（92～98）；
9.
10.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求7-9中任一项所述的负极片。
...【技术特征摘要】
1.一种复合多孔材料，其特征在于，所述复合多孔材料包括：
2.根据权利要求1所述的复合多孔材料，其特征在于，所述第一介孔结构的孔径为2～50 nm；
3.根据权利要求1所述的复合多孔材料，其特征在于，所述微孔材料的粒径d50为5～10nm；
4.根据权利要求1所述的复合多孔材料，其特征在于，所述微孔材料的填充体积占所述第一介孔结构总体积的20%～30%；
5.权利要求1-4中任一项所述复合多孔材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碳化处理的温度为350～850℃，所述碳化处理的时间为1～10 h；
7.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体至少一个表面的负极...
【专利技术属性】
技术研发人员：查煜澄，张正淳，於洪将，王汭，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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