[发明专利]一种高电压钠离子电池卷绕结构及其使用方法

说明书

本发明公开了一种高电压钠离子电池卷绕结构及其使用方法，具有：正极极片、双极极片和负极极片，双极极片设置在正极极片和负极极片之间；正极极片具有铝箔集流体，正极极片的铝箔集流体两侧设有正极涂层；负极极片具有铝箔集流体，负极极片的铝箔集流体两侧设有负极涂层；双极极片具有铝箔集流体，双极极片的铝箔集流体两侧分别设有正极涂层和负极涂层；双极极片的正极涂层与负极极片相对；双极极片的负极涂层与正极极片相对，使单体电芯的电压成倍增加，有利于减少串联模组中成组电芯的数量，减少电芯一致性差异。

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种高电压钠离子电池卷绕结构及其使用方法。

背景技术

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

电能作为这一种清洁能源，近年在储能、动力等领域备受瞩目。锂离子电池作为一种广泛应用的电池体系，在近两年大宗商品普遍涨价紧缩的环境下，其原材料供应收到了巨大的挑战，这其中的主要原因之一就是锂矿资源的有限性。在此背景下，钠离子电池作为锂离子电池的替代品，有望在储能和二轮车等对能量密度要求相对较低的场景中替代锂离子电池成为下一代电池体系。

钠离子电池与锂离子电池原理类似，被称作“摇椅式电池”，其电极由负极极片和正极极片组成，溶剂化的离子在面面相对的正极和负极间穿梭。传统的锂离子电池工艺较为成熟，无论是叠片还是卷绕工艺的锂电池电芯，都可以视为多层电芯的并联，故单体电芯电压均视材料体系在3V左右，故单体电芯的电压不能满足大部分的电池使用场景，需要多个电芯串联成模组以提高总电压。多电芯模组方案是目前储能或动力领域通用的方案，但电芯数量增加，也意味着电芯结构件的增加，占用更多重量及体积，降低了整体的能量密度。同时，过多数量电芯的串联，更易发生“木桶效应”，即性能最差的电芯单体决定整个模组的性能。故而，如能够提高单体电芯的电压，则更有利于电芯模组或电池包的设计。

1)对于小型储能的使用场景通常需要的几十伏充放电使用场景而言，锂电池往往需要多个电池串联成模组，一方面放大了电芯一致性差异带来的品质问题，另一方面串联所用的结构件也占据了更多空间和重量。

2)锂离子电池正负极对集流体材料要求更为苛刻，铝箔作为负极易和锂离子发生合金化反应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种使单体电芯的电压成倍增加，有利于减少串联模组中成组电芯的数量，减少电芯一致性差异的高电压钠离子电池卷绕结构及其使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高电压钠离子电池卷绕结构，具有：

正极极片、双极极片和负极极片，所述双极极片设置在正极极片和负极极片之间；

所述正极极片具有铝箔集流体，正极极片的铝箔集流体两侧设有正极涂层；

所述负极极片具有铝箔集流体，负极极片的铝箔集流体两侧设有负极涂层；

所述双极极片具有铝箔集流体，双极极片的铝箔集流体两侧分别设有正极涂层和负极涂层；所述双极极片的正极涂层与负极极片相对；双极极片的负极涂层与正极极片相对。

所述正极极片、双极极片、负极极片之间通过隔膜分隔。

所述负极材料为人造石墨材料，面密度为0.008g/cm2，压密为1.5g/cm3。

所述正极为含钠的层状材料，面密度为0.015g/cm2，压密为3.0g/cm3。

所述双极极片的正极涂层与正极极片的正极涂层的材料和面密度相同，双极极片的负极涂层与负极极片的负极涂层的材料和面密度相同；双极极片的整体压密2.3g/cm3。

所述隔膜材质为PP隔膜；电解液为含1mol/L六氟磷酸钠的有机电解液。