[发明专利]集流体及其制作方法

说明书

本发明提供一种集流体，包括层叠设置的补钠缓冲层、两个基材层和两个导电层，两个基材层分别位于补钠缓冲层的两侧，两个导电层分别位于两个基材层背离补钠缓冲层的一侧，基材层中设置有导电结构，导电结构用于将补钠缓冲层与导电层电连接，补钠缓冲层包括多个补钠颗粒，补钠颗粒包括补钠材料体和包覆在补钠材料体表面的包覆层，补钠材料体能够透过包覆层释放钠离子，且补钠材料体释放的钠离子能够在电压作用下穿过基材层到达导电层。本发明提供的集流体的两层基材层之间设置有补钠缓冲层，补钠缓冲层中具有微球颗粒，能够在集流体初次放电流失钠离子后释放钠离子，提高集流体中钠离子的量，保证电池能量密度。本发明还提供一种集流体的制作方法。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体地，涉及一种集流体和一种用于制作该集流体的制作方法。

背景技术

钠离子电池具有能量密度(即参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小)高、安全性能好、价格低廉等优点，在储能领域有望成为锂离子电池的替代品，而钠离子电池之所以一直没有被推广，是因为与主流锂电池相比，钠离子电池仍存在诸多缺点，例如，由于钠元素的相对原子质量较高，导致钠离子电池理论能量密度不足锂离子电池的二分之一；在首次充电过程中，钠离子与负极反应造成不可逆的容量损失大，特别是在硬碳负极中，由于钠离子半径较大，在碳层间的嵌/脱较困难，且首次充放电时易形成不可逆的SEI钝化层，消耗大量的钠离子，进而导致首次不可逆容量损失可高达20％。

因此，如何提供一种能够补偿电池中的钠离子，以保证电池能量密度的集流体结构，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种集流体和一种用于制作该集流体的制作方法，该集流体能够自动补偿钠离子浓度，保证电池的能量密度。

为实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种集流体，包括层叠设置的补钠缓冲层、两个基材层和两个导电层，两个所述基材层分别位于所述补钠缓冲层的两侧，两个所述导电层分别位于两个所述基材层背离所述补钠缓冲层的一侧，所述基材层中设置有导电结构，所述导电结构用于将所述补钠缓冲层与所述导电层电连接，所述补钠缓冲层包括多个补钠颗粒，所述补钠颗粒包括补钠材料体和包覆在所述补钠材料体表面的包覆层，所述补钠材料体能够透过所述包覆层释放钠离子，且所述补钠材料体释放的钠离子能够在所述导电层与所述补钠缓冲层之间的电压作用下穿过所述基材层到达所述导电层。

可选地，所述包覆层包括层叠包覆在所述补钠材料体表面的柔性保护层和刚性保护层，所述柔性保护层的弹性高于所述刚性保护层的弹性。

可选地，所述柔性保护层包覆在所述补钠材料体的表面上，所述刚性保护层包覆在所述柔性保护层的外侧，所述柔性保护层的材质为有机高分子材料，所述刚性保护层的材质为无机物。

可选地，所述柔性保护层的材质包括聚偏氟乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚丙烯酸中的至少一者。

可选地，所述刚性保护层的材质包括二氧化钛、氧化锡、金属锡中的至少一者。

可选地，所述补钠缓冲层还包括粘结剂，所述粘结剂用于粘结多个所述补钠颗粒。

可选地，所述导电结构包括多个导电条，所述基材层中形成有多个沿厚度方向贯穿所述基材层的容纳通孔，且至少部分所述容纳通孔中设置有所述导电条，所述导电条的一端与所述补钠缓冲层电接触，另一端与对应的所述导电层电接触。

可选地，所述导电条的材质包括导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的至少一者。

作为本发明的第二个方面，提供一种集流体的制作方法，所述方法包括：

在第一基材层上制作补钠缓冲层，并在所述补钠缓冲层上制作第二基材层，其中，所述补钠缓冲层包括多个补钠颗粒，所述补钠颗粒包括补钠材料体和包覆在所述补钠材料体表面的包覆层，所述补钠材料体能够透过所述包覆层释放钠离子，且所述钠离子能够在电压作用下穿过基材层；