全固态负极极片、全固态电池及用电设备的制作方法

本申请属于电池，具体涉及一种全固态负极极片、全固态电池及用电设备。

背景技术：

1、全固态电池兼具高能量密度和高安全性，这使其成为下一代电芯技术的重要发展方向。在全固态负极极片中，负极主材、固态电解质及导电剂之间为固-固接触，接触点有限，难以形成连续高效的电子传输网络，导致极片整体电子电导率偏低。而极片整体电子电导率偏低会引发充放电过程中的极化现象，尤其在高倍率（如2c以上）快充条件下，电子无法及时传输至活性材料表面，导致容量发挥不完全、倍率性能劣化，并可能加剧副反应、影响循环寿命。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种全固态负极极片、全固态电池及用电设备，该负极极片通过复合导电剂的协同优化，提升了负极极片自身的电子电导率，从而改善了全固态电池的快充性能和循环寿命。

2、本申请提供一种全固态负极极片，所述全固态负极极片包括：负极集流体、负极活性物质层；其中，所述负极活性物质层设置在所述负极集流体的至少一侧；所述负极活性物质层包括复合导电剂；所述复合导电剂包含至少两种不同长径比的纤维状导电材料。

3、一种实施例中，所述复合导电剂中较高长径比的纤维状导电材料为单壁碳纳米管，用于构建长程导电骨架；所述复合导电剂中较低长径比的纤维状导电材料为气相生长碳纤维，用于填充在骨架间形成短程搭接；其中，所述长径比为纤维状导电材料长度与直径的比值。

4、一种实施例中，所述复合导电剂满足以下至少一项：在所述复合导电剂中，所述单壁碳纳米管和所述气相生长碳纤维的质量比为1:100~1:5；所述单壁碳纳米管的长径比为500~50000；所述气相生长碳纤维的长径比为25~500。

5、一种实施例中，所述复合导电剂满足以下至少一项：所述单壁碳纳米管的直径为1~10nm，长度为5~50um；所述气相生长碳纤维的直径为100~200nm，长度为5~50μm。

6、一种实施例中，所述负极活性物质层还包括：负极活性材料、固态电解质、粘结剂。

7、一种实施例中，所述负极活性物质层满足以下至少一项：所述负极活性材料包括碳基材料和硅基材料中的至少一种；所述固态电解质为硫化物固态电解质；所述粘结剂包括苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯共聚物、丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素中的至少一种。

8、一种实施例中，所述负极活性物质层满足以下至少一项：所述硫化物固态电解质包括li6ps5cl、li6ps5br、li3ps4中的至少一种；在所述负极活性物质层中，所述负极活性材料、所述固态电解质、所述复合导电剂、所述粘结剂的质量比为75~85：10~35：0.5~3：1~3。

9、本申请还提供一种全固态负极极片的制备方法，所述方法包括：将至少两种不同长径比的纤维状导电材料分散于溶剂后获得复合导电剂分散液；根据所述复合导电剂分散液，获得负极浆料；将所述负极浆料涂覆在负极集流体的至少一侧，以获得全固态负极极片。

10、本申请还提供一种全固态电池，包括上述的全固态负极极片，或上述的制备方法制备的全固态负极极片。

11、本申请还提供一种用电设备，所述用电设备包括上述的全固态电池，所述全固态电池用于为所述用电设备供电。

12、本申请提供一种全固态负极极片，全固态负极极片包括：负极集流体、负极活性物质层；其中，负极活性物质层设置在负极集流体的至少一侧；负极活性物质层包括复合导电剂；复合导电剂包含至少两种不同长径比的纤维状导电材料。

13、复合导电剂中较高长径比的纤维状导电材料具有较高的长径比和优异的本征电导率，能够在负极活性物质层内部构建长程连续的电子传输通道；较低长径比的纤维状导电材料具有适中的长径比和良好的分散性，能够在较高长径比的导电材料构建的骨架之间形成短程搭接，填充局部的导电盲区。两者协同作用，形成了从纳米尺度到微米尺度的多层次、三维连续导电网络。该三维导电网络有效解决了全固态负极极片中因固-固接触导致的电子传输路径不连续问题。在本方案中电子能够通过长程通道快速跨越负极活性物质层，并借助短程搭接高效注入每一颗负极活性材料颗粒和固态电解质颗粒的表面，极大减少了电子在颗粒间跳跃时的势垒和损耗。因此，复合导电剂可提升负极极片整体的电子电导率，进而降低极化内阻，从而使电池在大电流充放电时更稳定、循环过程中衰减更慢，最终改善了全固态电池的快充性能和循环寿命。

1.一种全固态负极极片，其特征在于，所述全固态负极极片包括：负极集流体、负极活性物质层；

2.根据权利要求1所述全固态负极极片，其特征在于，所述复合导电剂中较高长径比的纤维状导电材料为单壁碳纳米管，用于构建长程导电骨架；所述复合导电剂中较低长径比的纤维状导电材料为气相生长碳纤维，用于填充在骨架间形成短程搭接；

3.根据权利要求2所述全固态负极极片，其特征在于，所述复合导电剂满足以下至少一项：

4.根据权利要求2~3任一所述全固态负极极片，其特征在于，所述复合导电剂满足以下至少一项：

5.根据权利要求1~4任一所述全固态负极极片，其特征在于，所述负极活性物质层还包括：负极活性材料、固态电解质、粘结剂。

6.根据权利要求5所述全固态负极极片，其特征在于，所述负极活性物质层满足以下至少一项：

7.根据权利要求6所述全固态负极极片，其特征在于，所述负极活性物质层满足以下至少一项：

8.一种全固态负极极片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

9.一种全固态电池，其特征在于，包括权利要求1~7任一所述的全固态负极极片，或权利要求8所述的制备方法制备的全固态负极极片。

10.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括权利要求9所述的全固态电池，所述全固态电池用于为所述用电设备供电。