负极极片、二次电池及用电设备的制作方法

本申请涉及电池，具体涉及一种负极极片、二次电池及用电设备。

背景技术：

1、常规二次电池中以金属箔材作为负极极片，金属箔材的致密结构和单一表面，极大限制了其接收电解液中金属离子沉积的沉积速率和剥离金属离子的剥离速率，另外金属箔材单一平整光滑的表面也导致金属离子在沉积/剥离过程中不可避免形成枝晶，极易导致枝晶穿透隔膜造成电接触而短路，从而引起电池循环性能下降，循环寿命下降，且电池安全性能受到影响。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种负极极片、二次电池及用电设备，可以解决现有采用金属箔材作为负极极片，引起的电池循环性差，安全性能差的问题。

2、本申请的第一方面提供一种负极极片，所述负极极片包括碳纤维基体、活性金属材料、高分子材料，所述碳纤维基体上有孔洞，所述碳纤维基体的孔洞中有所述活性金属材料和所述高分子材料。

3、可选的，所述负极极片还包括导电材料，所述碳纤维基体的孔洞中有所述导电材料，所述导电材料包括高分子导电材料、金属氧化物、金属单质中的至少一者。

4、可选的，所述高分子导电材料包括聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、聚苯乙烯中的至少一者；所述金属氧化物包括四氧化三铁、二氧化锡、氧化铟锡、氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化铝锌、氧化镓锌、氧化铝锡中的至少一者；所述金属单质包括fe、ni、sn、ti、al、zn、ag中的至少一者。

5、可选的，在所述负极极片中，所述碳纤维基体与所述活性金属材料之比为1：(2～5)；

6、和/或，所述碳纤维基体与所述高分子材料的质量比为1：(0.1～0.3)；

7、和/或，所述碳纤维基体与所述导电材料的质量比为1：(0.05～0.15)。

8、可选的，所述高分子材料包括丁腈橡胶、硅橡胶、聚丙烯、聚酰亚胺中的至少一者。

9、可选的，所述碳纤维基体的孔隙率为40％～90％，所述碳纤维基体的平均孔径为10μm～30μm。

10、可选的，所述碳纤维基体中含有含氧官能团，所述含氧官能团包括羧基、羟基、羰基、醚键中的至少一者。

11、可选的，所述活性金属材料包括钠金属、锂金属、镍金属以及锌金属中的一种。

12、本申请的第二方面提供一种二次电池，包括如前所述的负极极片。

13、本申请的第三方面提供一种用电设备，包括如前所述的二次电池，所述二次电池作为所述用电设备的供电电源。

14、本申请的有益效果在于，提供一种负极极片、具备该负极极片的二次电池及具有该二次电池的用电设备，所述负极极片包括具有孔洞的碳纤维基体，在碳纤维基体的孔洞中有活性金属材料和高分子材料，从而使得活性金属材料能够与电解液充分接触，提供快速的离子交换，而且碳纤维基体的孔洞结构设计，能承载活性金属材料沉积/剥离过程中的体积变化以及抑制枝晶生成，其孔洞结构形成更大的负极极片-电解液接触界面可以极大促进离子-电子交换速率，活性位点更多，降低极化电位，提升二次电池的倍率性能，高分子材料的加入，提升负极极片的弹性，避免因二次电池循环过程中体积膨胀导致负极极片开裂甚至断裂情况的发生，提升二次电池的安全性。

技术特征：

1.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片包括碳纤维基体、活性金属材料、高分子材料，所述碳纤维基体上有孔洞，所述碳纤维基体的孔洞中有所述活性金属材料和所述高分子材料。

2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述负极极片还包括导电材料，所述碳纤维基体的孔洞中有所述导电材料，所述导电材料包括高分子导电材料、金属氧化物、金属单质中的至少一者。

3.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述高分子导电材料包括聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、聚苯乙烯中的至少一者；所述金属氧化物包括四氧化三铁、二氧化锡、氧化铟锡、氧化铟镓锌、氧化铟锌、氧化铝锌、氧化镓锌、氧化铝锡中的至少一者；所述金属单质包括fe、ni、sn、ti、al、zn、ag中的至少一者。

4.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，在所述负极极片中，所述碳纤维基体与所述活性金属材料之比为1：(2～5)；

5.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述高分子材料包括丁腈橡胶、硅橡胶、聚丙烯、聚酰亚胺中的至少一者。

6.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述碳纤维基体的孔隙率为40％～90％，所述碳纤维基体的平均孔径为10μm～30μm。

7.根据权利要求6所述的负极极片，其特征在于，所述碳纤维基体中含有含氧官能团，所述含氧官能团包括羧基、羟基、羰基、醚键中的至少一者。

8.根据权利要求1～7任一项所述的负极极片，其特征在于，所述活性金属材料包括钠金属、锂金属、镍金属以及锌金属中的一种。

9.一种二次电池，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的负极极片。

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的二次电池，所述二次电池作为所述用电设备的供电电源。

技术总结
本申请实施例公开了一种负极极片、二次电池及用电设备，所述负极极片包括具有孔洞的碳纤维基体，在碳纤维基体的孔洞有活性金属材料和高分子材料，从而使得活性金属材料能够与电解液充分接触，提供快速的离子交换，而且碳纤维基体的孔洞结构设计，能承载活性金属材料沉积/剥离过程中的体积变化以及抑制枝晶生成，其孔洞结构形成更大的负极极片‑电解液接触界面可以极大促进离子‑电子交换速率，活性位点更多，降低极化电位，提升二次电池的倍率性能，高分子材料的加入，提升负极极片的弹性，避免因二次电池循环过程中体积膨胀导致负极极片开裂甚至断裂情况的发生，提升二次电池的安全性。

技术研发人员：安黎,邓常健,张耀
受保护的技术使用者：欣旺达电动汽车电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13