CN220774419U - 一种柔性钠离子电池极片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种柔性钠离子电池极片，包括集流体，集流体的一面或双面涂覆有活性材料层，集流体为复合层状结构，集流体包括金属箔层以及单面或双面复合在金属箔层的导电碳布层。本实用新型的柔性钠离子电池极片具有柔韧性优、耐腐蚀性强和导电性好的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及钠离子电池技术领域，具体是指一种柔性钠离子电池极片。
背景技术
钠离子电池相对于锂离子电池而言，具有高安全、长寿命、低成本的优势，在电池领域具有明显的发展潜力。
为满足电子产品轻薄化和柔性化的趋势，CN205810974U公开了柔性全钠离子电池，其特征是：包括外壳、正极集流体、导电高分子层、正极材料层、凝胶电解质、隔膜、负极材料层、负极集流体、正极接口、负极接口，所述正极集流体和负极集流体包裹于外壳内对称两侧，所述正极集流体内侧依次涂覆有导电高分子层、正极材料层，所述负极集流体内侧依次涂覆有导电高分子层、负极材料层，所述正极材料层和负极材料层之间填充有凝胶电解质并通过所述的隔膜分隔，所述导电高分子层由导电高分子聚合物与粘结剂混合而成，所述凝胶电解质由聚乙烯醇，去离子水，浓磷酸，高氯酸钠，吡咯单体混合而成，所述正极材料层由正极活性材料，导电剂，粘结剂混合而成，所述负极材料层由负极活性材料，导电剂，粘结剂混合而成。该方案有效提高了电极与电解质之间的粘合作用与界面电导率，增强了电池的柔韧性并显著提高了电池弯曲状态的储能和安全特性。
同时，也必须看到，该技术方案的核心在于固态凝胶电解质的使用，改善的是电极与电解质之间的粘合作用与界面电导率。但是，在柔性电池的拆解过程中发现，柔性电池的失效主要并非集中在电解质与极片的接触上，而在于极片中活性材料层与集流体在弯折过程中脱落上。具体的，目前钠离子电池极片多采用金属箔材作为集流体，具有机械强度与柔韧性一般、表面接触结合力差、柔性张力大、表面附着量有效的短板，容易在循环过程中由于活性材料层在充放电过程中的体积变化二从集流体剥离；同时，金属箔材在复杂的电解液/电解质化学环境下，也可能会存在腐蚀的风险，腐蚀点会成为剥离点，加速失效的可能性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种柔性钠离子电池极片，具有柔韧性优、耐腐蚀性强和导电性好的特点。
本实用新型可以通过以下技术方案来实现：
本实用新型公开了一种柔性钠离子电池极片，包括集流体，集流体的一面或双面涂覆有活性材料层，集流体为复合层状结构，集流体包括金属箔层以及单面或双面复合在金属箔层的导电碳布层。
进一步地，导电碳布层的厚度为0.5～10μm，金属箔层的厚度为3～12μm。通过合适的厚度控制，满足不同负载量的情况下依然具有较好的机械强度和柔韧性。
进一步地，金属箔层为铜箔材或铝箔材，均为现有技术中常见的金属箔材类型，来源广，成本低。
进一步地，铝箔材为单面毛铝箔、双面毛铝箔、微孔铝箔、泡沫铝箔、涂层铝箔或铝网，可以结合实际需要灵活选用不同的正极箔材类型。
进一步地，活性材料层为正极材料层，正极材料层为为普鲁士蓝/白材料层、层状氧化物材料层和/或聚阴离子材料层，满足不同类型钠离子电池的需要。
进一步地，铜箔材为压延铜箔、电解铜箔、镀层铜箔、涂层铜箔或铜网，可以结合实际需要灵活选用不同的负极箔材类型。
进一步地，活性材料层为负极材料层，负极材料层为为硬碳材料层和/软碳材料层，满足不同类型钠离子电池的使用需要。
进一步地，导电碳布层的表面涂覆设置有预钠化层，预钠化层位于导电碳布层与活性材料层之间，通过设置预钠化层，形成较好的补钠方式，提高电池的首次充放电效率。
进一步地，预钠化层采用辊涂、喷涂、刮涂或刷涂方式设置于导电碳布层表面，工艺简单灵活，有效降低加工成本。
进一步地，预钠化层为正极预钠化层或负极预钠化层，正极片或负极片均可结合实际灵活选用。
本实用新型一种柔性钠离子电池极片，具有如下的有益效果：
第一、柔韧性优，通过在金属箔层与活性材料层之间设置导电碳布层，充分发挥导电碳布层的柔软性和可弯曲性特点，为电池极片在弯折过程中为金属箔层和活性材料层之间形成缓冲，保证不同层结构间的接触紧密；
第二、耐腐蚀性强，导电碳布通常是由普通纤维（如棉、聚酯、尼龙等）与导电纤维（如碳纤维、金属纤维等）混合织造而成，导电碳布层中的导电纤维通常具有较好的抗腐蚀性能，满足钠离子电池体系中恶劣的化学环境，有效对金属箔层形成防护；
第三、导电性好，导电碳布层具备导电性能，导电纤维可以有效传导电流。在活性材料层与金属箔层之间形成导电网络，避免由于导电碳布层引入后产生的接触内阻过大问题，满足钠离子电池的大电流放电能力。
附图说明
图1为实施例1柔性钠离子电池正极片的结构示意图；
图2为本实用新型一种柔性钠离子电池极片的结构示意图；
附图中的标记包括：110、210：金属箔层；120:220：导电碳布层； 130:230：预钠化层；140:24：活性材料层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型产品作进一步详细的说明。
本实用新型公开了一种柔性钠离子电池极片，包括集流体，集流体的一面或双面涂覆有活性材料层，集流体为复合层状结构，集流体包括金属箔层以及单面或双面复合在金属箔层的导电碳布层。
进一步地，导电碳布层的厚度为0.5～10μm，金属箔层的厚度为3～12μm。
进一步地，金属箔层为铜箔材或铝箔材。
进一步地，铝箔材为单面毛铝箔、双面毛铝箔、微孔铝箔、泡沫铝箔、涂层铝箔或铝网。
进一步地，活性材料层为正极材料层，正极材料层为为普鲁士蓝/白材料层、层状氧化物材料层和/或聚阴离子材料层。
进一步地，铜箔材为压延铜箔、电解铜箔、镀层铜箔、涂层铜箔或铜网。
进一步地，活性材料层为负极材料层，负极材料层为为硬碳材料层和/软碳材料层。
进一步地，导电碳布层的表面涂覆设置有预钠化层，预钠化层位于导电碳布层与活性材料层之间。
进一步地，预钠化层采用辊涂、喷涂、刮涂或刷涂方式设置于导电碳布层表面。
进一步地，预钠化层为正极预钠化层或负极预钠化层。
实施例1
如图1所示，本实用新型公开了一种柔性钠离子电池负极片，包括集流体，集流体的一面或双面涂覆有活性材料层140，集流体为复合层状结构，集流体包括金属箔层110以及单面或双面复合在金属箔层110的导电碳布层120。
在该负极片中，导电碳布层的厚度为0.5～10μm，金属箔层的厚度为3～12μm。
在该负极片中，金属箔层为铜箔材。具体的，铜箔材为压延铜箔、电解铜箔、镀层铜箔、涂层铜箔或铜网；活性材料层为负极材料层，负极材料层为为硬碳材料层和/软碳材料层。
在该负极片中，为提升首次充放电效率，如图1所示，导电碳布层120的表面涂覆设置有预钠化层130，预钠化层130位于导电碳布层120与活性材料层140之间。具体的，预钠化层采用辊涂、喷涂、刮涂或刷涂方式设置于导电碳布层表面；预钠化层为正极预钠化层或负极预钠化层。
实施例2
如图2所示，本实用新型公开了一种柔性钠离子电池正极片，包括集流体，集流体的一面或双面涂覆有活性材料层240，集流体为复合层状结构，集流体包括金属箔层210以及单面或双面复合在金属箔层210的导电碳布层220。
在该正极片中，导电碳布层的厚度为0.5～10μm，金属箔层的厚度为3～12μm。
在该正极片中，金属箔层为铝箔材，具体的，铝箔材为单面毛铝箔、双面毛铝箔、微孔铝箔、泡沫铝箔、涂层铝箔或铝网；活性材料层为正极材料层，正极材料层为为普鲁士蓝/白材料层、层状氧化物材料层和/或聚阴离子材料层。
同时，为了提升首次充放电效率，如图2所示，导电碳布层220的表面涂覆设置有预钠化层230，预钠化层230位于导电碳布层220与活性材料层240之间。具体的，预钠化层采用辊涂、喷涂、刮涂或刷涂方式设置于导电碳布层表面；该预钠化层为正极预钠化层。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语诸如 “上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
上述实施例仅为本实用新型的具体实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种柔性钠离子电池极片，包括集流体，所述集流体的一面或双面涂覆有活性材料层，其特征在于：所述集流体为复合层状结构，所述集流体包括金属箔层以及单面或双面复合在金属箔层的导电碳布层。
2.根据权利要求1所述的柔性钠离子电池极片，其特征在于：所述导电碳布层的厚度为0.5～10μm，所述金属箔层的厚度为3～12μm。
3.根据权利要求2所述的柔性钠离子电池极片，其特征在于：所述金属箔层为铜箔材或铝箔材。
4.根据权利要求3所述的柔性钠离子电池极片，其特征在于：所述铝箔材为单面毛铝箔、双面毛铝箔、微孔铝箔、泡沫铝箔、涂层铝箔或铝网。
5.根据权利要求4所述的柔性钠离子电池极片，其特征在于：所述活性材料层为正极材料层，所述正极材料层为为普鲁士蓝/白材料层、层状氧化物材料层和/或聚阴离子材料层。
6.根据权利要求3所述的柔性钠离子电池极片，其特征在于：所述铜箔材为压延铜箔、电解铜箔、镀层铜箔、涂层铜箔或铜网。
7.根据权利要求6所述的柔性钠离子电池极片，其特征在于：所述活性材料层为负极材料层，所述负极材料层为为硬碳材料层和/软碳材料层。
8.根据权利要求5或7所述的柔性钠离子电池极片，其特征在于：所述导电碳布层的表面涂覆设置有预钠化层，所述预钠化层位于导电碳布层与活性材料层之间。
9.根据权利要求8所述的柔性钠离子电池极片，其特征在于：所述预钠化层采用辊涂、喷涂、刮涂或刷涂方式设置于导电碳布层表面。
10.根据权利要求9所述的柔性钠离子电池极片，其特征在于：所述预钠化层为正极预钠化层或负极预钠化层。
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