[發明專利]鈉離子電池的負極極片、電化學裝置及電子設備

有效

• 申請號: 202110742798.7
• 申請日: 2021-06-26
• 公開（公告）號: CN113437254B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 曾毓群
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/133
• 分類號: H01M4/133;H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 北京方權知識產權代理有限公司 11918
• 代理人: 于小薇

本申請提供了鈉離子電池的負極極片、電化學裝置及電子設備，其中，所述負極極片包括負極集流體及形成于所述負極集流體的至少部分表面上的碳材料涂層，所述碳材料涂層的厚度小于等于10μm，所述碳材料涂層包括碳材料以及聚合物粘結劑。本申請提供的鈉離子電池的負極極片，在首次充電時，在負極集流體表面沉積金屬鈉，沉積形成的金屬鈉能夠附著在負極集流體表面的碳材料涂層上，碳材料涂層能夠有效降低鈉金屬沉積的過電勢，抑制鈉枝晶的形成，有利于提高電池的循環性能。

技術領域

本申請涉及儲能技術領域，具體地講，涉及鈉離子電池的負極極片、電化學裝置及電子設備。

背景技術

隨著能源與環境問題的日益凸顯，新能源產業得到了越來越多的重視。鋰離子電池因其能量密度高、循環性能好等特點，近年來作為一種重要的新型儲能裝置被廣泛應用。然而，由于鋰離子電池相關活性物質資源稀缺，電池成本始終居高不下，而且同時面臨相關資源枯竭等嚴峻問題，因此需要開發其他低成本金屬離子二次電池體系。

鈉離子電池由于其成本低、資源豐富、與鋰離子電池制造工藝相仿等優勢使其成為近年來熱門研究方向。但是，受限于目前鈉離子電池正負極材料較低的克容量與電壓平臺，鈉離子電池能量密度與鋰離子電池相比始終存在較大差距，無法真正實現商業化應用。在正極材料能量密度始終無法突破的背景下，直接采用鈉金屬(理論比容量1166mAh/g)作為負極成為大幅提升電池能量密度的有效方法。然而，由于鈉金屬在空氣中化學穩定性差、熔點低(98℃)，并且鈉金屬在電化學循環過程中易產生枝晶等特點，鈉離子電池難以實現商業化應用。

發明內容

鑒于此，本申請提出了鈉離子電池的負極極片、電化學裝置及電子設備，能夠有效抑制鈉金屬在電化學循環過程中形成枝晶，提高電池的循環性能。

第一方面，本申請提供一種鈉離子電池的負極極片，所述負極極片包括負極集流體及形成于所述負極集流體的至少部分表面上的碳材料涂層，所述碳材料涂層的厚度小于等于10μm，所述碳材料涂層包括碳材料以及聚合物粘結劑。

結合第一方面，在一種可行的實施方式中，所述負極極片滿足以下條件的至少一者：

(1)所述碳材料包括中間相碳微球、石墨、天然石墨、膨脹石墨、人造石墨、玻璃碳、碳碳復合材料、碳纖維、硬碳、多孔炭、高取向石墨、三維石墨、炭黑、碳納米管和石墨烯中的至少一種；

(2)所述碳材料在所述碳材料涂層中的質量占比為90％～99％；

(3)所述碳材料在所述碳材料涂層中的質量占比為94％～97％；

(4)所述碳材料涂層的厚度為0.3μm至10μm；

(5)所述碳材料涂層的厚度為1μm至7μm。

結合第一方面，在一種可行的實施方式中，所述負極極片滿足以下條件的至少一者：

(6)所述負極集流體包括金屬箔材、金屬泡沫集流體、金屬網狀集流體、碳氈集流體、碳布集流體、碳紙集流體和復合集流體中的至少一種。

(7)所述負極集流體具有多孔結構，所述負極集流體包括多孔鋁箔、多孔銅箔和多孔不銹鋼箔中的至少一種。

結合第一方面，在一種可行的實施方式中，所述負極極片還包括形成于所述碳材料涂層遠離所述負極集流體的至少部分表面上的鈉金屬層。

結合第一方面，在一種可行的實施方式中，所述鈉金屬層在所述負極極片中的質量含量為0.1％至1％。

結合第一方面，在一種可行的實施方式中，所述負極極片滿足以下條件的至少一者：

(8)所述碳材料包括含氧基團，所述含氧基團選自羧基、羥基和醚基中的至少一種；

(9)所述碳材料包括含氧基團，所述碳材料中的氧原子的質量含量≥0.1％。