负极极片及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包及用电装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115832242A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202210846140.5H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2022.07.19(71)申请人宁德时代新能源科技股份有限公司地址352100福建省宁德市蕉城区漳湾镇新港路2号(72)发明人谌湘艳石春美唐代春(74)专利代理机构北京华进京联知识产权代理有限公司11606专利代理师王勤思(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/133(2010.01)H01M4/1393(2010.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/587(2010.01)权利要求书2页说明书14页附图2页(54)发明名称负极极片及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包及用电装置(57)摘要本申请提供了一种负极极片，包括：负极集流体、负极活性材料层及负极保护层。负极活性材料层设置于所述负极集流体的至少一个表面上。负极保护层设置于负极活性材料层的远离负极集流体的表面上；负极保护层包括复合碳材料；复合碳材料包括MXene材料及三维无机碳材料，三维无机碳材料含有金属氧化物。该负极极片通过设置包含特定复合碳材料的负极保护层，复合碳材料具有二维/三维复合结构及较高的亲锂性，能够减少负极极片表面析锂，二次电池具有较好的循环性能。CN115832242ACN115832242A权利要求书1/2页1.一种负极极片，其特征在于，包括：负极集流体；负极活性材料层，所述负极活性材料层设置于所述负极集流体的至少一个表面上；及负极保护层，所述负极保护层设置于所述负极活性材料层的远离所述负极集流体的表面上；所述负极保护层包括复合碳材料；所述复合碳材料包括MXene材料及三维无机碳材料，所述三维无机碳材料含有金属氧化物。2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述MXene材料包括Ti3C2Tx、Ti4C3Tx、Ti2CTx、V2CTx及Nb2CTx中的至少一种，其中Tx表示MXene材料的官能团，Tx包括‑OH；可选地，Tx还包括＝O、‑F及‑Cl中的至少一种。3.根据权利要求2所述的负极极片，其特征在于，所述三维无机碳材料含有羧基，所述Mxene材料与所述三维无机碳材料通过酯键连接。4.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述复合碳材料的比表面积为26m2/g～67m2/g，可选为26.92m2/g～66.04m2/g。5.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述复合碳材料的孔径为5nm～21nm，可选为5.2nm～20.1nm。6.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述金属氧化物包括TiO2、ZnO、Fe3O4、Cr2O3、ZrO2及CuO中的至少一种；可选地，所述金属氧化物为TiO2。7.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，在所述负极保护层中，所述复合碳材料的质量百分含量为90％～98％；可选地，在所述负极保护层中，所述复合碳材料的质量百分含量为96％～97.5％。8.根据权利要求1～7任一项所述的负极极片，其特征在于，所述复合碳材料的制备原料包括所述Mxene材料及金属有机框架材料。9.根据权利要求8所述的负极极片，其特征在于，所述Mxene材料及所述金属有机框架材料的质量比为(0.1～0.5):1；可选地，所述Mxene材料及所述金属有机框架材料的质量比为(0.2～0.4):1。10.根据权利要求8所述的负极极片，其特征在于，所述金属有机框架材料的金属中心包括Ti、Fe、Cu、Zr、Zn及Cr中的至少一种；可选地，所述金属中心为Ti。11.根据权利要求8所述的负极极片，其特征在于，所述金属有机框架材料的有机配体包括对苯二甲酸及均苯三甲酸中的至少一种；可选地，所述有机配体为对苯二甲酸。12.根据权利要求8所述的负极极片，其特征在于，所述金属有机框架材料包括MIL‑125、MOF‑5、MIL‑88B、MIL‑100、MIL‑101、UiO‑66及HKUST‑1中的至少一种；可选地，所述金属有机框架材料为MIL‑125。13.根据权利要求8所述的负极极片，其特征在于，所述复合碳材料的制备方法包括以下步骤：将所述MXene材料及所述金属有机框架材料混合，制备中间体；将所述中间体在保护性气氛下于250℃～500℃热解，制备所述复合碳材料。2CN115832242A权利要求书2/2页14.根据权利要求1～7、9～13任一项所述的负极极片，其特征在于，所述负极保护层的厚度为L1，所述负极保护层及所述负极活性材料层的总厚度为L2，所述负极极片满足：0.05≤L1/L2≤0.4。15.根据权利要求1～7、9～13任一项所述的负极极片，其特征在于，所述负极保护层的厚度L