一种负极片及混合锂钠离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种负极片及含有该负极片的混合锂钠离子电池。所述混合锂钠离子电池属于一种新型二次离子电池体系。与钠离子电池类似，由于首圈充电过程会在负极生产SEI膜而导致首圈库伦效率低，影响了电池的容量发挥。在二次离子电池体系中，预补充活性金属离子是提高材料库伦效率的有效途径。但目前在单纯的钠离子电池中，由于金属钠的活泼型较高，电极补钠的工艺尚未成熟，且存在一定危险性，因此目前还缺乏高效安全的补钠途径来提高钠离子电池的首圈库伦效率。本发明专利技术所提出了采用负极补锂的策略来应用到混合锂钠离子电池中，安全有效地提高了混合离子电池的首圈库伦效率。效地提高了混合离子电池的首圈库伦效率。

【技术实现步骤摘要】
一种负极片及混合锂钠离子电池


[0001]本专利技术属于二次离子电池
，具体涉及一种负极片及包括该负极片的混合锂钠离子电池。

技术介绍

[0002]在便携储能领域，锂离子电池因其在能量密度、循环寿命等方面的优势已经被广泛应用，但由于锂资源的匮乏，使得锂离子电池难以实现长期大规模使用，因此近年来科学家们致力于开发新一代的储能体系。钠离子电池因其和锂离子电池体系最相似，且在理论成本低、低温和快充性能优异等方面具备优势而备受关注，但是由于钠离子电池理论能量密度较低，在一定程度上限制了其应用领域。因此，开发成本低、能量密度高的储能体系极具应用价值。混合锂钠离子电池是一种可以实现将锂离子电池和钠离子电池的优势互补的设计。在其电池体系中，负极是不可或缺的一部分，其包含了可以同时存储锂离子与钠离子的活性材料等，负极在很大程度上决定了电池体系的性能。
[0003]与锂离子类似，混合锂钠离子电池的负极材料在首圈嵌入金属离子过程中，会在材料表面形成钝化膜(SEI膜)，该过程会消耗部分活性金属离子，导致电池的首圈库伦效率较低，影响了混合锂钠离子电池的循环性能。如何实现高首圈库伦效率混合锂钠离子电池负极的设计，是发展混合锂钠离子电池体系的一大挑战。

技术实现思路

[0004]为了改善现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种负极片及包括该负极片的混合锂钠离子电池，所述负极片为混合锂钠离子电池用预锂化负极片。本专利技术拟将预锂化负极片应用到混合锂钠离子电池中，负极片中的活性锂在首圈充放电过程中参与反应生成SEI膜，可以减少正极提供的金属离子，提高电池的首圈库伦效率，进而提高混合锂钠离子电池的循环稳定性。
[0005]本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种负极片，所述负极片包括活性锂、集流体和活性材料层；所述活性材料层涂覆在集流体表面；所述活性材料层包括活性材料；所述负极片中的活性锂的质量占活性材料总质量的0.1～80％。
[0007]根据本专利技术的实施方式，所述活性锂即为金属锂，示例性地，所述活性锂为金属锂颗粒、锂片或锂带等。
[0008]根据本专利技术的实施方式，所述活性锂可以设置在集流体表面和/或内部；和/或，所述活性锂可以设置在活性材料层表面和/或内部。
[0009]根据本专利技术的实施方式，所述负极片中的活性锂的质量占活性材料总质量的0.5～40％。示例性地，所述负极片中的活性锂的质量占活性材料总质量的0.1％、0.5％、1％、2％、5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、70％或80％。
[0010]根据本专利技术的实施方式，所述负极片是通过如下至少一种方法制备得到的：负极提前化成法、负极喷涂锂粉法、负极锂片/带辊压法、负极三层电极法。
[0011]其中，所述负极提前化成法是指让负极片单独化成，待负极片表面形成SEI膜后再与正极装配组装全电池。
[0012]其中，所述负极喷涂锂粉法是指将包覆有锂离子导通率和电子导通率保护层的金属锂粉末颗粒分散到有机溶剂中，再通过喷涂的方式将金属锂粉末颗粒涂覆在负极片表面；形成所述保护层的材料为无机材料(如无定型碳、石墨、金属(如铁)等)或者导电聚合物材料(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、环氧树脂、聚苯胺等)。
[0013]其中，所述负极锂片/带辊压法是指预先将金属锂制备成锂片或者锂带的薄片状，通过一层或者多层、一次或者多次的方式将负极片与金属锂片或者锂带辊压贴合。
[0014]其中，所述负极三层电极法是指在铜箔基底上涂覆金属锂粉，再在外层涂覆保护层，形成功能化的集流体；形成所述保护层的材料为导电聚合物材料(如聚噻吩、聚丙烯、聚苯乙烯、聚苯胺、聚吡咯等)；当电芯注液后，保护层会溶解于电解液中，从而让金属锂与负极活性材料层接触而达到预锂化的目的。
[0015]根据本专利技术的实施方式，所述负极片中的活性材料可以满足同时具有储存锂离子和钠离子的能力。
[0016]根据本专利技术的实施方式，所述负极片中的活性材料例如选自天然石墨、人造石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、Sn、SnO、SnO2、Sb、Sb2O3、Bi、Bi2O3、TiO2等中的至少一种。示例性地，所述负极片中的活性材料选自硬碳。
[0017]根据本专利技术的实施方式，所述负极片用于混合锂钠离子电池。
[0018]根据本专利技术的实施方式，所述负极片中的活性材料层还包括导电剂和粘结剂。
[0019]根据本专利技术的实施方式，所述导电剂包括，但不限于：基于碳的材料、基于金属的材料、导电聚合物或它们的混合物。在一些实施例中，基于碳的材料选自天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维或其任意组合。在一些实施例中，基于金属的材料选自金属粉、金属纤维、铜、镍、铝、银。在一些实施例中，导电聚合物为聚亚苯基衍生物。
[0020]根据本专利技术的实施方式，所述粘结剂包括，但不限于：聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、水系丙烯酸树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、氟化橡胶、羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)、环氧树脂、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、尼龙。
[0021]根据本专利技术的实施方式，所述负极片中的活性材料层中各组分的质量百分含量为：
[0022]75～98wt％的活性材料、1～15wt％的导电剂、1～10wt％的粘结剂。
[0023]优选地，所述负极片中的活性材料层中各组分的质量百分含量为：
[0024]82～96wt％的活性材料、2～10wt％的导电剂、2～8wt％的粘结剂。
[0025]根据本专利技术的实施方式，所述负极片中的活性材料的粒径D50为0.5μm～20.0μm，优选地，所述活性材料的粒径D50为3.0μm～15.0μm。
[0026]根据本专利技术的实施方式，所述负极片中的活性材料的BET比表面积为0.1～20.0m2/g，优选地，所述活性材料的BET比表面积为1.0～10.0m2/g。
[0027]根据本专利技术的实施方式，所述集流体包括，但不限于：铜箔、涂炭铜箔、打孔铜箔、
镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、覆有导电金属的聚合物基底和它们的任意组合。
[0028]本专利技术还提供一种混合锂钠离子电池，其包括上述的负极片。
[0029]根据本专利技术的实施方式，所述混合锂钠离子电池的用途没有特别限定，可以用于公知的各种用途。例如：备用电源、汽车、摩托车、电动船舶、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、照相机、家庭用大型蓄电池、储能电站等。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031]本专利技术提供了一种负极片及含有该负极片的混合锂钠离子电池。所述混合锂钠离子电池属于一种新型二次离子电池体系。与钠离子电池类似，由于首圈充电过程会在负极生产SEI膜而导致首圈库伦效率低，影响了电池的容量发挥。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负极片，其特征在于，所述负极片包括活性锂、集流体和活性材料层；所述活性材料层涂覆在集流体表面；所述活性材料层包括活性材料；所述负极片中的活性锂的质量占活性材料总质量的0.1～80％。2.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述活性锂为金属锂。3.根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述活性锂为金属锂颗粒、锂片或锂带。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的负极片，其特征在于，所述活性锂设置在集流体表面和/或内部；和/或，所述活性锂设置在活性材料层表面和/或内部。5.根据权利要求1任一项所述的负极片，其特征在于，所述负极片中的活性锂的质量占活性材料总质量的0.5～40％。6.根据权利要求1
‑
3任一项所述的负极片，其特征在于，所述负极片是通过如下至少一种方法制备得到的：负极提前化成法、负极喷涂锂粉法、负极锂片/带辊压法、负极三层电极法。7.根据权利要求6所述的负极片，其特征在于，所述负极提前化成法是指让负极片单独化成，待负极片表面形成SEI膜后再与正极装配组装全电池；和/或，所述负极喷涂锂粉法是指将包覆有锂离子导通率和电子...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华文，赵伟，李素丽，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：