负极极片、二次电池及用电设备的制作方法

1.本发明涉及储能技术领域，尤其是涉及一种负极极片、二次电池及用电设备。


背景技术：

2.锂元素和钠元素均属于元素周期表同一主族，理化性质相似，因此钠离子电池被认为是一款很好的锂离子电池替代品。此外，相较于锂离子电池，钠离子电池的负极集流体可以使用更廉价的铝箔。基于上述优点，钠离子电池具有广阔的应用场景和降本空间。但锂离子电池负极使用的商业化石墨不适合钠离子电池，使得负极成为影响钠离子电池商业化起着至关重要的作用。
3.因此，有必要提供一种负极极片，使得钠离子电池具有较高的容量和较高的首圈库伦效率。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一方面提出一种负极极片，能够有效提高首圈库伦效率和容量。
5.本发明第二方面还提供一种二次电池。
6.本发明第三方面还提供一种用电设备。
7.本发明的第一方面实施例提供一种负极极片，所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体至少一侧的负极活性层，所述负极活性层包括第一活性层和第二活性层；所述第一活性层位于第二活性层和负极集流体之间；
8.所述第一活性层包括第一负极活性材料，所述第二活性层包括第二负极活性材料；
9.所述第一负极活性材料中的氧元素与碳元素的摩尔比n1大于所述第二负极活性材料中的氧元素与碳元素的摩尔比n2。
10.根据本发明实施例的负极极片，至少具有如下有益效果：
11.本发明通过限定第一活性层位于第二活性层和负极集流体之间；第一负极活性材料中的氧元素与碳元素的摩尔比n1大于第二负极活性材料中的氧元素与碳元素的摩尔比n2；使得其负极极片能够降低电池非活性离子的比例，提高电池首圈库伦效率和保持较高的电池容量。这是因为第一活性层的作用是捕获更多的可逆活性离子，提高容量；第二活性层的作用是抑制副反应，提高首圈库伦效率。
12.根据本发明的一些实施例，所述第一负极活性材料中的氧元素与碳元素摩尔比n1为0.15～0.5。根据本发明的一些实施例，所述第一负极活性材料中的氧元素与碳元素摩尔比n1为0.2～0.4。根据本发明的一些实施例，所述第一负极活性材料中的氧元素与碳元素摩尔比n1为0.15、0.2、0.324、0.4、0.5或在由上述任意两个数值所组成的范围内。若n1低于0.15，贡献容量的效果下降；若n1大于0.4，第一负极活性材料与电解液的副反应会增加，影响循环稳定性及库伦效率。
13.根据本发明的一些实施例，所述第二负极活性材料中的氧元素与碳元素的摩尔比n2为0.01～0.15。根据本发明的一些实施例，所述第二负极活性材料中的氧元素与碳元素的摩尔比n2为0.027～0.1。根据本发明的一些实施例，所述第二负极活性材料中的氧元素与碳元素的摩尔比n2为0.01、0.027、0.05、0.1、0.15或在由上述任意两个数值所组成的范围内。由此，能够较好的抑制副反应，提高首圈库伦效率。
14.根据本发明的一些实施例，所述n1/n2为1.5～40。根据本发明的一些实施例，所述n1/n2为2～12。根据本发明的一些实施例，所述n1/n2为2～8。根据本发明的一些实施例，所述n1/n2为1.5、2、4、5、12、14.8、40或在由上述任意两个数值所组成的范围内。由此，具有较高的首圈库伦效率和容量。
15.根据本发明的一些实施例，所述负极极片的压实密度为1.05g/cm3～1.9g/cm3。根据本发明的一些实施例，所述负极极片的压实密度为1.1g/cm3～1.7g/cm3。根据本发明的一些实施例，所述负极极片的压实密度为1.05g/cm3、1.1g/cm3、1.5g/cm3、1.7g/cm3、1.9g/cm3或在由上述任意两个数值所组成的范围内。
16.根据本发明的一些实施例，所述第一活性层的面密度为s1，所述第二活性层的面密度为s2，满足：0.3≤s2/(s1 s2)≤0.4。由此，可在维持首圈库伦效率较高的同时，提高电池容量。
17.根据本发明的一些实施例，所述第一活性层的面密度为15～24mg/cm2。根据本发明的一些实施例，所述第一活性层的面密度为15mg/cm2、18mg/cm2、21mg/cm2、24mg/cm2或在由上述任意两个数值所组成的范围内。
18.根据本发明的一些实施例，所述第二活性层的面密度为6～15mg/cm2。根据本发明的一些实施例，所述第二活性层的面密度为6mg/cm2、9mg/cm2、12mg/cm2、15mg/cm2或在由上述任意两个数值所组成的范围内。
19.本发明负极活性材料中的氧元素和碳元素的含量可以通过射线衍射(xrd)，傅里叶变换红外(ftir)，x射线电子能谱(xps)等仪器计算。
20.根据本发明的一些实施例，所述第一活性层还包括第一导电剂、第一粘结剂和第一分散剂，以第一活性层的总质量计算，所述第一活性层包括如下质量百分比的组分：
[0021][0022][0023]
根据本发明的一些实施例，所述第二活性层还包括第二导电剂、第二粘结剂和第二分散剂，以第二活性层的总质量计算，所述第二活性层包括如下质量百分比的组分：
[0024][0025]
根据本发明的一些实施例，所述第一粘结剂和所述第二粘结剂独立地选自于聚偏
二氟乙烯、聚乙烯醇、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、磺化epdm、丁苯橡胶或氟橡胶中的至少一种。
[0026]
根据本发明的一些实施例，所述第一导电剂和所述第二导电剂独立地选自导电炭黑、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、导电碳纤维、碳纳米管、金属粉或碳纤维中的至少一种。
[0027]
根据本发明的一些实施例，所述第一分散剂和第二分散剂独立地选自羧甲基纤维素钠(cmc-na)或羧甲基纤维素锂中至少一种。
[0028]
根据本发明的一些实施例，所述负极集流体包括铜箔、铝箔、铜网、铝网、涂覆有导电碳层的铝箔、涂覆有导电碳层的铜箔、涂覆有铝的聚合物薄膜、涂覆有铜的聚合物薄膜、导电的聚合物薄膜或在用于电解质系统时具有腐蚀稳定性的导电薄膜中的至少一种。
[0029]
根据本技术的一些实施例，所述第一负极活性材料和所述第二负极活性材料包括硬碳。
[0030]
根据本技术的一些实施例，所述负极极片的制备方法，包括如下步骤：
[0031]
s1、将第一负极活性材料、第一导电剂、第一粘结剂和第一分散剂搅拌得到第一活性层；将第二负极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂和第二分散剂搅拌得到第二活性层；
[0032]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，烘干、辊压即得负极极片。
[0033]
本技术的第二方面实施例提供一种二次电池，其包括正极极片、电解液、隔膜以及如上述所述的负极极片，所述隔膜介于所述正极极片和所述负极极片之间，所述电解液填充于所述正极极片和所述负极极片之间且浸润所述隔膜。
[0034]
根据本技术的一些实施例，所述正极极片包括正极集流体及形成于所述正极集流体表面上的正极活性物质层，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钠过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物或普鲁士蓝类化合物中的至少一种。
[0035]
根据本技术的一些实施例，钠过渡金属氧化物中，过渡金属可以是mn、fe、ni、co、cr、cu、ti、zn、v、zr及ce中的至少一种。钠过渡金属氧化物例如为na
x
mo2，其中m为ti、v、mn、co、ni、fe、cr及cu中的一种或几种，0《x≤1。
[0036]
根据本技术的一些实施例，聚阴离子型化合物可以是具有钠离子、过渡金属离子及四面体型(yo4)
n-阴离子单元的一类化合物。过渡金属可以是mn、fe、ni、co、cr、cu、ti、zn、v、zr及ce中的至少一种；y可以是p、s及si中的至少一种；n表示(yo4)
n-的价态。
[0037]
聚阴离子型化合物还可以是具有钠离子、过渡金属离子、四面体型(yo4)
n-阴离子单元及卤素阴离子的一类化合物。过渡金属可以是mn、fe、ni、co、cr、cu、ti、zn、v、zr及ce中的至少一种；y可以是p、s及si中的至少一种，n表示(yo4)
n-的价态；卤素可以是f、cl及br中的至少一种。
[0038]
聚阴离子型化合物还可以是具有钠离子、四面体型(yo4)
n-阴离子单元、多面体单元(zoy)
m
及可选的卤素阴离子的一类化合物。y可以是p、s及si中的至少一种，n表示(yo4)
n-的价态；z表示过渡金属，可以是mn、fe、ni、co、cr、cu、ti、zn、v、zr及ce中的至少一种，m表示(zoy)
m
的价态；卤素可以是f、cl及br中的至少一种。
[0039]
聚阴离子型化合物例如是nafepo4、na
3v2
(po4)3、nam’po4f(m’为v、fe、mn及ni中的一种或几种)及na3(voy)2(po4)2f
3-2y
(0≤y≤1)中的至少一种。
[0040]
普鲁士蓝类化合物可以是具有钠离子、过渡金属离子及氰根离子(cn-)的一类化合物。过渡金属可以是mn、fe、ni、co、cr、cu、ti、zn、v、zr及ce中的至少一种。普鲁士蓝类化
合物例如为naamebme’c
(cn)6，其中me及me’各自独立地为ni、cu、fe、mn、co及zn中的至少一种，0《a≤2，0《b《1，0《c《1。
[0041]
根据本技术的一些实施例，正极活性物质层还可以包括导电剂，以改善正极的导电性能。本技术对导电剂的种类不做具体限制，可以根据实际需求进行选择。作为示例，导电剂可以为超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨、石墨烯或碳纳米纤维中的一种或几种。
[0042]
根据本技术的一些实施例，正极活性物质层还可以包括粘结剂，以将正极活性物质和可选的导电剂牢固地粘结在正极集流体上。本技术对粘结剂的种类不做具体限制，可以根据实际需求进行选择。作为示例，粘结剂可以为聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯酸(paa)、聚乙烯醇(pva)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)、丁苯橡胶(sbr)、羧甲基纤维素(cmc)、海藻酸钠(sa)、聚甲基丙烯酸(pma)或羧甲基壳聚糖(cmcs)中的至少一种。
[0043]
根据本技术的一些实施例，正极集流体采用导电碳片、金属箔材、涂炭金属箔材、多孔金属板或复合集流体，其中导电碳片的导电碳材质可以为超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨、石墨烯或碳纳米纤维中的一种或几种，金属箔材、涂炭金属箔材和多孔金属板的金属材质各自独立地可以选自铜、铝、镍及不锈钢中的至少一种。复合集流体可以为金属箔材与高分子基膜复合形成的复合集流体。
[0044]
根据本技术的一些实施例，所述隔膜可以是本领域各种适用于二次电池隔膜的材料，例如，包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、芳纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺，聚酰胺、聚酯和天然纤维中的至少一种。
[0045]
根据本技术的一些实施例，所述电解液包括有机溶剂和电解质钠盐。例如，有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚丙酯、醋酸甲酯、丙酸乙酯、氟代乙烯碳酸脂、乙醚、二甘醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、甲基叔丁基醚中的一种或几种；电解质钠盐包括六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双三氟甲烷磺酰亚胺钠、三氟甲磺酸钠、四氟硼酸钠、二氟磷酸钠、高氯酸钠、氯化钠中的一种或几种。
[0046]
本技术的第三方面实施例提供一种用电设备，所述用电设备包括上述所述的二次电池。
[0047]
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
[0048]
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0049]
图1是实施例1的负极极片示意图；
[0050]
其中，1为第一活性层；2为第二活性层，3为负极集流体。
具体实施方式
[0051]
以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0052]
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0053]
实施例1
[0054]
实施例1提供一种负极极片，图1是实施例1的负极极片的结构示意图；其中，1为第一活性层；2为第二活性层，3为负极集流体。其制备方法如下：
[0055]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0056]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3。
[0057]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.027的硬碳。
[0058]
实施例2
[0059]
实施例2提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0060]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0061]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3。
[0062]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.15的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.1的硬碳。
[0063]
实施例3
[0064]
实施例3提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0065]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0066]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3。
[0067]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.2的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.1的硬碳。
[0068]
实施例4
[0069]
实施例4提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0070]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0071]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3。
[0072]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.1的硬碳。
[0073]
实施例5
[0074]
实施例5提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0075]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0076]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3。
[0077]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.5的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.1的硬碳。
[0078]
实施例6
[0079]
实施例6提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0080]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0081]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3。
[0082]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.01的硬碳。
[0083]
实施例7
[0084]
实施例7提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0085]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0086]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3。
[0087]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.15的硬碳。
[0088]
实施例8
[0089]
实施例8提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0090]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到
第二活性层浆料；
[0091]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3。
[0092]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.05的硬碳。
[0093]
实施例9
[0094]
实施例9提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0095]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0096]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3。
[0097]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.324的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.027的硬碳。
[0098]
实施例10
[0099]
实施例10提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0100]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0101]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.05g/cm3。
[0102]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.1的硬碳。
[0103]
实施例11
[0104]
实施例11提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0105]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0106]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.1g/cm3。
[0107]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.1的硬碳。
[0108]
实施例12
[0109]
实施例12提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0110]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、
3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0111]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.7g/cm3。
[0112]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.1的硬碳。
[0113]
实施例13
[0114]
实施例13提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0115]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0116]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.9g/cm3。
[0117]
第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.1的硬碳。
[0118]
实施例14
[0119]
实施例14提供一种负极极片，与实施例4的区别在于，第一活性层的面密度为21g/cm3，第二活性层的面密度为9g/cm3。
[0120]
实施例15
[0121]
实施例15提供一种负极极片，与实施例4的区别在于，第一活性层的面密度为24g/cm3，第二活性层的面密度为6g/cm3。
[0122]
实施例16
[0123]
实施例16提供一种负极极片，与实施例4的区别在于，第一活性层的面密度为18g/cm3，第二活性层的面密度为12g/cm3。
[0124]
对比例1
[0125]
对比例1提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0126]
s1、将94％的负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到活性层浆料；
[0127]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，上下模头均采用活性层浆料，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3；
[0128]
其中，负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳。
[0129]
对比例2
[0130]
对比例2提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0131]
s1、将94％负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到活性层浆料；
[0132]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，上下模头均采用活性层浆料，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3；
[0133]
其中，负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.05的硬碳。
[0134]
对比例3
[0135]
对比例3提供一种负极极片，其制备方法如下：
[0136]
s1、将94％的第一负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第一活性层浆料；将94％的第二负极活性材料、3％的导电炭黑、1.5％的丁苯橡胶和1.5％的羧甲基纤维素钠，溶剂为去离子水，搅拌得到第二活性层浆料；
[0137]
s2、采用双层涂布法在集流体的上下表面涂布，第一活性层和第二活性层面密度相同，均为15mg/cm2，烘干、辊压、分切，即得负极极片，压实密度为1.5g/cm3。
[0138]
其中，第一负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.027的硬碳；第二负极活性材料为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳。
[0139]
性能测试
[0140]
钠离子电池的制备：
[0141]
(1)电解液：1m napf6溶解在碳酸乙烯酯(ec)：碳酸二乙酯(dec)＝3：7
[0142]
(2)隔膜：pp膜；
[0143]
(3)正极极片的组分：正极材料(na
3v2
(po4)2f3，占比96％)，导电剂(sp，占比3％).粘结剂(pvdf，占比1％)均匀混合于n-甲基吡咯烷酮中，得到正极极片浆料。将正极极片浆料涂敷于正极集流体，经烘干、辊压、分切得到正极极片。
[0144]
(4)钠离子电池的组装
[0145]
将实施例1～16和对比例1～3制备的负极极片、正极极片、隔膜和结构件等组装起来，卷绕相同层数后，经注液、化成、老化、密封等工序后得到钠离子电池。
[0146]
采用新威动力电池测试系统对所得钠离子电池进行0.5a电流充放电测试，得电池容量，记录入表1。
[0147]
首圈库伦效率：ice＝首圈充电容量/首圈放电容量*100％；记录数据于表1。
[0148]
表1实施例和对比例的数据
[0149][0150][0151]
对比例1的两活性层均为氧元素与碳元素的摩尔比为0.4的硬碳，其容量很高，但首圈库伦效率很低。对比例2的两活性层均为氧元素与碳元素的摩尔比为0.05的硬碳，其容量很低，但首圈库伦效率优异。对比例3与实施例1的两活性层位置对调，其容量、首圈库伦效率均不如实施例1。可见只有合适的电极设计才能起到协同作用，并不是单纯的某一活性层主导；同样，活性层的顺序也至关重要。当第一负极活性材料中的氧元素与碳元素的摩尔比大于所述第二负极活性材料中的氧元素与碳元素的摩尔比时，可以在保持较高的电池容量的同时，提高首圈库伦效率。
[0152]
实施例1、实施例4以及实施例6～8对比发现，第二负极活性材料中的氧元素与碳元素的摩尔比为0.027～0.1时，电池容量和首圈库伦效率更平衡。
[0153]
实施例2～5对比发现，第一负极活性材料中的氧元素与碳元素的摩尔比为0.2～0.4时，电池容量和首圈库伦效率更平衡。
[0154]
实施例10～13与实施例4对比，调整了极片的压实密度。可见，压实密度过低或者过高均不利。伴随着压实密度提高，电池容量降低，首圈库伦效率改善，但当压实密度过高时，首圈库伦效率改善有限，电池容量降低明显。
[0155]
实施例14～16与实施例4对比发现，在极片总面密度不变的条件下，适当的减小第
二活性层的面密度，可提高电池容量，而首圈库伦效率可以基本维持不变。
[0156]
上面结合本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。