电池和电池的制备方法与流程

本申请实施例涉及电池，特别涉及一种电池和电池的制备方法。

背景技术：

1、随着锂离子电池的研究发展，其在能量密度，工作电压，循环寿命上的要求也越来越高。目前锂离子电池的正极材料主要有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元材料等。其中磷酸铁锂(lifepo4)因其容量较高、环境友好、安全性高、循环寿命长等优势被广泛使用。

2、然而，磷酸铁锂电池的稳定性有待提高。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种电池和电池的制备方法，至少有利于提高电池的稳定性。

2、根据本申请一些实施例，本申请实施例一方面提供一种电池，包括：正极极片和负极极片，正极极片的材料包括磷酸铁锂，负极极片包括：负极集流体；第一负极材料层，第一负极材料层覆盖负极集流体表面，第一负极材料层的材料包括第一碳材料；第二负极材料层，第二负极材料层覆盖第一负极材料层表面，第二负极材料层的材料包括第二金属有机框架材料，第二金属有机框架材料的金属为锆金属，第二金属有机框架材料的有机配体为四羧酸基配体，四羧酸基配体与锆金属通过配位键连接。

3、在一些实施例中，第一碳材料的颗粒平均粒径与第二金属有机框架材料的颗粒平均粒径的比值为40～200。

4、在一些实施例中，第二金属有机框架材料的粒径为100nm～500nm；第一碳材料的颗粒粒径为5μm～20μm。

5、在一些实施例中，第二负极材料层包括沿远离第一负极材料层方向依次层叠的多层子负极材料层，每一子负极材料层的材料均包括第二碳材料和第二金属有机框架材料，且在沿远离第一负极材料层的方向上，第二金属有机框架材料的质量占对应子负极材料层中第二碳材料和第二金属有机框架材料总质量的比值依次增加。

6、在一些实施例中，第一负极材料层的材料还包括第一金属有机框架材料；第二负极材料层的材料还包括第二碳材料；其中，在第一负极材料层中，第一金属有机框架材料的质量占第一碳材料和第一金属有机框架材料的总质量的比值为第一比值；在第二负极材料层中，第二金属有机框架材料占第二碳材料和第二金属有机框架材料的总质量的比值为第二比值，第二比值大于第一比值。

7、在一些实施例中，第一比值为0.15～0.35；第二比值为0.5～0.9。

8、根据本申请一些实施例，本申请实施例另一方面还提供一种电池的制备方法，包括：制备正极极片和负极极片，制备负极极片工艺步骤包括：制备第二金属有机框架材料，制备步骤包括：将锆源分散于有机溶剂中，加入四羧酸基配体后进行超声处理，再加入酸后进行热反应得到反应液，将反应液进行冷却、过滤和洗涤后得到第二金属有机框架材料；将第二金属有机框架材料与第二粘接剂共混，得到第二负极涂料；将第一碳材料与第一粘接剂共混，得到第一负极涂料；将第一负极涂料涂覆于负极集流体表面并干燥，以在负极集流体表面形成第一负极材料层；将第二负极涂料涂覆于第一负极材料层表面并干燥，以在第一负极材料层表面形成第二负极材料层；将正极极片和负极极片进行装配。

9、在一些实施例中，四羧酸基配体选自[1,1':4',1”]三联苯-3,3”,5,5”-四甲酸、3,3',5,5'-联苯四甲酸、均苯四甲酸、9,10-二(3',5'-二羧基苯基)蒽、2',5'-二氟-[1,1':4',1”-三联苯]-3,3”,5,5”-四羧酸或者芘-1,3,6,8-四甲酸中的一种或多种。

10、在一些实施例中，锆源选自硝酸锆、硫酸锆、磷酸锆、氯化锆或者柠檬酸锆中的一种或者多种。

11、在一些实施例中，在制备第二金属有机框架材料的步骤中，锆源与四羧酸基配体的摩尔比为1:1～4:1，溶剂与酸的质量比为2:1～5:1，热反应的温度为60℃～100℃，热反应的时间为12h～48h。

12、本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点：

13、本申请实施提供的电池包括正极极片和负极极片，正极极片包括正极集流体以及覆盖在正极集流体表面的正极材料层，正极材料层的材料为磷酸铁锂；负极极片包括负极集流体、第一负极材料层以及第二负极材料层，第一负极材料层的材料包括第一碳材料，第二负极材料层的材料包括第二金属有机框架材料，第二金属有机框架材料为锆金属和四羧酸基配体构成的锆基金属有机框架材料，如此构成磷酸铁锂电池。其中，第二金属有机框架材料具有较好的耐酸碱性，稳定性较高，且在第二金属有机框架材料中存在有未配位的、裸露的羧酸基团，羧酸基团可以捕获并螯合金属离子，如此，第二金属有机框架材料作为负极极片的最外层，可以利用羧酸基团对正极溶出的铁离子进行捕获，以避免铁离子发生氧化还原反应沉积在负极极片的表面，进而避免负极极片表面的sei膜被破坏或者刺穿隔膜，以提高磷酸铁锂电池的高温工况寿命，提高磷酸铁锂电池的稳定性。

技术特征：

1.一种电池，其特征在于，包括：正极极片和负极极片，所述正极极片的材料包括磷酸铁锂，所述负极极片包括：

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一碳材料的颗粒平均粒径与所述第二金属有机框架材料的颗粒平均粒径的比值为40～200。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述第二金属有机框架材料的颗粒粒径为100nm～500nm；所述第一碳材料的颗粒粒径为5μm～20μm。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二负极材料层包括沿远离所述第一负极材料层方向依次层叠的多层子负极材料层，每一所述子负极材料层的材料均包括第二碳材料和所述第二金属有机框架材料，且在沿远离所述第一负极材料层的方向上，所述第二金属有机框架材料的质量占对应所述子负极材料层中所述第二碳材料和所述第二金属有机框架材料总质量的比值依次增加。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一负极材料层的材料还包括第一金属有机框架材料；所述第二负极材料层的材料还包括第二碳材料；其中，在所述第一负极材料层中，所述第一金属有机框架材料的质量占所述第一碳材料和所述第一金属有机框架材料的总质量的比值为第一比值；在所述第二负极材料层中，所述第二金属有机框架材料占所述第二碳材料和所述第二金属有机框架材料的总质量的比值为第二比值，所述第二比值大于所述第一比值。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述第一比值为0.15～0.35；所述第二比值为0.5～0.9。

7.一种电池的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的电池的制备方法，其特征在于，所述四羧酸基配体选自[1,1':4',1”]三联苯-3,3”,5,5”-四甲酸、3,3',5,5'-联苯四甲酸、均苯四甲酸、9,10-二(3',5'-二羧基苯基)蒽、2',5'-二氟-[1,1':4',1”-三联苯]-3,3”,5,5”-四羧酸或者芘-1,3,6,8-四甲酸中的一种或多种。

9.根据权利要求7所述的电池的制备方法，其特征在于，所述锆源选自硝酸锆、硫酸锆、磷酸锆、氯化锆或者柠檬酸锆中的一种或者多种。

10.根据权利要求7所述的电池的制备方法，其特征在于，在制备所述第二金属有机框架材料的步骤中，所述锆源与所述四羧酸基配体的摩尔比为1:1～4:1，所述溶剂与所述酸的质量比为2:1～5:1，所述热反应的温度为60℃～100℃，所述热反应的时间为12h～48h。

技术总结本申请实施例涉及电池技术领域，提供一种电池和电池的制备方法，电池包括：正极极片和负极极片，正极极片的材料包括磷酸铁锂，负极极片包括：负极集流体；第一负极材料层，第一负极材料层覆盖负极集流体表面，第一负极材料层的材料包括第一碳材料；第二负极材料层，第二负极材料层覆盖第一负极材料层表面，第二负极材料层的材料包括第二金属有机框架材料，第二金属有机框架材料的金属为锆金属，第二金属有机框架材料的有机配体为四羧酸基配体，四羧酸基配体与锆金属通过配位键连接。本申请实施例提供的电池和电池的制备方法，至少有利于提高电池的稳定性。技术研发人员：陆梦婷受保护的技术使用者：浙江晶科储能有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14