双极性极片及其制备方法和电池与流程

本发明涉及电池，具体涉及双极性极片及其制备方法以及包含所述双极性极片的电池。

背景技术：

1、目前锂/钠电池的设计中存在辅料占比较大、生产工艺复杂以及成本较高的问题，而双极性电池是一种比较好地实现高能量密度，降低加工复杂性的方法。

2、目前所报道的钠离子双极性电池，大多数通过单元串联叠加的方式构成，这种电池具有高电压的特点，但是电压过高会导致电解液分解，进而影响电池的循环性能；并且目前的双极性电池采用双极性极片(一面为正极活性物质，一面为负极活性物质)和常规极片(两面均为同种活性物质)串联的工艺，涂布工序复杂，装配工艺复杂，成本增加。

3、因此，发现一种能量密度高且制备工艺简单的电池是十分重要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种双极性极片及其制备方法以及包含所述双极性极片的电池。本发明的双极性极片的中间层厚度较薄，在保证电池安全性能的前提下，能够有效地提高电池的能量密度；并且所述中间层两侧分别涂覆正极活性物质层和负极活性物质层，能够有效降低涂布工艺复杂度。

2、本发明第一方面提供了一种双极性极片，所述双极性极片包括中间层、涂覆于所述中间层第一表面的正极活性物质层和涂覆于所述中间层第二表面的负极活性物质层；所述中间层包括绝缘层、涂覆于所述绝缘层第一表面的第一涂层和涂覆于所述绝缘层第二表面的第二涂层；所述第一涂层包括第一金属层，所述第二涂层包括第二金属层，所述中间层的厚度为2μm-30μm。

3、在一实例中，所述中间层的厚度为6μm-8μm。

4、在一实例中，所述第一涂层的厚度、所述绝缘层的厚度和所述第二涂层的厚度的比为1：(3-10)：(0.9-1.1)。

5、在一实例中，所述第一涂层的厚度、所述绝缘层的厚度和所述第二涂层的厚度的比为1：(5-6)：(0.95-1.05)。

6、在一实例中，所述绝缘层包括绝缘材料，所述绝缘材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯和聚酰亚胺中的至少一种。

7、在一实例中，所述正极活性物质层包括正极活性物质，所述正极活性物质包括na/ni/fe/mn层状氧化物、磷酸钒钠和焦磷酸铁钠中的至少一种；

8、和/或，所述负极活性物质层包括负极活性物质，所述负极活性物质包括软碳、硬碳、人造石墨和天然石墨中的至少一种。

9、在一实例中，所述正极活性物质层的涂布重量和所述负极活性物质层的涂布重量的比为(1.5-5)：1；

10、和/或，所述正极活性物质层的厚度与所述负极活性物质层的厚度的比为(1.5-3)：1。

11、本发明第二方面提供了一种制备本发明第一方面所述的双极性极片的方法，所述方法至少包括以下步骤：

12、(1)将涂层设置在绝缘材料膜两侧，得到中间层；

13、(2)制备正极活性物质浆料和负极活性物质浆料，将所述正极活性浆料涂覆在所述中间层一侧表面，将所述负极活性物质浆料涂覆在所述中间层另一侧表面。

14、本发明第三方面提供了一种电池，所述电池包括本发明第一方面所述的双极性极片或由本发明第二方面所述的方法制备得到的双极性极片。

15、在一实例中，所述电池为钠离子电池；和/或，所述电池为卷绕式电池。

16、通过上述技术方案，本发明与现有技术相比至少具有以下优势：本发明的双极性极片的中间层厚度较薄，能够有效地提高电池的能量密度；并且所述中间层两侧分别涂覆正极活性物质层和负极活性物质层，能够有效降低涂布工艺复杂度，进一步实现商业化。

17、在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

技术特征：

1.一种双极性极片，其特征在于，所述双极性极片包括中间层、涂覆于所述中间层第一表面的正极活性物质层和涂覆于所述中间层第二表面的负极活性物质层；所述中间层包括绝缘层、涂覆于所述绝缘层第一表面的第一涂层和涂覆于所述绝缘层第二表面的第二涂层；所述第一涂层包括第一金属层，所述第二涂层包括第二金属层，所述中间层的厚度为2μm-30μm。

2.根据权利要求1所述的双极性极片，其中，所述中间层的厚度为6μm-8μm。

3.根据权利要求1所述的双极性极片，其中，所述第一涂层的厚度、所述绝缘层的厚度和所述第二涂层的厚度的比为1：(3-10)：(0.9-1.1)。

4.根据权利要求3所述的双极性极片，其中，所述第一涂层的厚度、所述绝缘层的厚度和所述第二涂层的厚度的比为1：(5-6)：(0.95-1.05)。

5.根据权利要求1所述的双极性极片，其中，所述绝缘层包括绝缘材料，所述绝缘材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯和聚酰亚胺中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的双极性极片，其中，所述正极活性物质层包括正极活性物质，所述正极活性物质包括na/ni/fe/mn层状氧化物、磷酸钒钠和焦磷酸铁钠中的至少一种；

7.根据权利要求1所述的双极性极片，其中，所述正极活性物质层的涂布重量和所述负极活性物质层的涂布重量的比为(1.5-5)：1；

8.一种制备权利要求1-7中任意一项所述的双极性极片的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：

9.一种电池，其特征在于，所述电池包括权利要求1-7中任意一项所述的双极性极片或由权利要求8所述的方法制备得到的双极性极片。

10.根据权利要求9所述的电池，其中，所述电池为钠离子电池；

技术总结
本发明涉及电池技术领域，具体涉及双极性极片及其制备方法以及包含所述双极性极片的电池。所述双极性极片包括中间层、涂覆于所述中间层第一表面的正极活性物质层和涂覆于所述中间层第二表面的负极活性物质层；所述中间层包括绝缘层、涂覆于所述绝缘层第一表面的第一涂层和涂覆于所述绝缘层第二表面的第二涂层；所述第一涂层包括第一金属层，所述第二涂层包括第二金属层，所述中间层的厚度为2μm‑30μm。本发明的双极性极片的中间层厚度较薄，能够有效地提高电池的能量密度；并且所述中间层两侧分别涂覆正极活性物质层和负极活性物质层，能够有效降低涂布工艺复杂度。

技术研发人员：杨道均,唐海琴,张辉华,王明玥
受保护的技术使用者：三一红象电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12