一种新型涂覆极片的方式和钠离子电池的制备

技术领域

本发明属于钠离子电池系统领域，具体涉及一种新型涂覆极片的方式和钠离子电池的制备。

背景技术

化石燃料燃烧产生的环境问题引起全球关注。在“双碳”背景下，储能设备的研究是目前的发展趋势。其中，锂离子电池因其能量密度高、循环特性好，被广泛地应用在电子工程、储能电站、动力汽车、航空航天等领域。然而，锂离子电池原材料资源有限，价格逐渐提高，难以降低生产成本，这就限制了锂离子电池的应用。由于钠和锂在同主族且理化性质相似，因此钠离子电池被认为是替代锂离子电池的潜在材料。

然而，相较锂离子，钠离子体积较大，在材料结构稳定性和动力学性能方面要求更严苛，并且其电池的导电能力较差，在极端环境下电池的抗低温效果也较差，这也成为钠离子电池迟迟难以商用的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种新型涂覆极片的方式和钠离子电池的制备。

实现本发明目的的技术方案是提供一种新型涂覆极片的方式和钠离子电池的制备，具体包括以下步骤：

S1、铝箔表面预先涂覆具有模板作用的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；

S2、在上述极片中，将正极浆料涂覆在铝箔的一面，经过隧道炉干燥；

S3、在上述极片中，将负极浆料涂覆在铝箔的另一面，经过隧道炉干燥，极片放在一旁备用；

S4、隔膜表面预先涂覆一层离子导电剂；

S5、将正极极片、隔膜、负极极片组装形成“胶卷”电芯；

S6、将电芯注入六氟磷酸钠电解液；

S7、将上述电芯在高温高压的条件下化成、静置；

S8、将系列电芯组装成电池。

进一步的，S1所述聚甲基丙烯酸甲酯具有模板作用，预先涂覆在铝箔表面，可增加材料的比表面积，提高材料的吸附能力。

进一步的，S4所述离子导电剂为六氟磷酸钠

进一步的，所述正极浆料为将N-甲基吡咯烷酮(NMP)、PVDF、导电剂(导电炭黑)、正极材料，按照一定比例混合制备得到。

进一步的，所述正极材料为含镍铁锰基、铜铁锰基、钴铁锰基钠离子电池正极材料中的一种或多种，正极材料比例为85-95％。

进一步的，所述负极浆料为将CMC胶液、导电剂(导电炭黑和碳纳米管)、SBR、硬碳、溶剂混合制备得到。

进一步的，所述溶剂为NMP、碳酸乙烯酯(EC)、丁二醇中的一种或多种。

进一步的，S2和S3中所述隧道炉干燥温度在60-150℃。

进一步的，S8中所述电芯组装方式为卷绕式组装。

进一步的，S7中所述温高为40℃-55℃，高压为0.1MPa-10MPa。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

(1)本发明制作成本低、制备工艺简单，极片表面涂覆具有模板作用的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，增加材料的比表面积和吸附程度。

(2)本发明离子导电剂六氟磷酸钠的加入，不仅提高了电池的导电能力，而且在极端环境下电池的抗低温效果也得到了显著提升。

(3)本发明制备得到了体积小、容量高的钠离子电池，更适应于商用。

具体实施方式

实施例1

钠电池制备步骤：

1、将铝箔平整放置，表面无褶皱；

2、在上述极片中，将正极浆料涂覆在铝箔的一面，经过隧道炉干燥，干燥温度为60℃-150℃；

3、在上述极片中，将负极浆料涂覆在铝箔的另一面，经过隧道炉干燥，干燥温度为60℃-150℃，极片放在一旁备用；

4、隔膜表面预先涂覆一层离子导电剂(六氟磷酸钠)；

5、将正极极片、隔膜、负极极片组装形成“胶卷”电芯；

6、将电芯注入六氟磷酸钠电解液；

7、将上述电芯在温度：40℃-55℃；压力：0.1MPa-10MPa的条件下化成、静置；

8、将系列电芯卷绕式组装成电池。

其中，将NMP、PVDF、导电炭黑、正极材料，按照正极材料比例为85-95％混合，制备得到正极浆料；正极材料为含镍铁锰基、铜铁锰基、钴铁锰基钠离子电池正极材料。将CMC胶液、导电炭黑、碳纳米管、SBR、硬碳、溶剂混合，得到硬碳负极浆料；溶剂为NMP、EC、丁二醇。

实施例2

钠电池制备步骤：

1、铝箔表面预先涂覆具有模板作用的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；

2、在上述极片中，将正极浆料涂覆在铝箔的一面，经过隧道炉干燥，干燥温度为60℃-150℃；

3、在上述极片中，将负极浆料涂覆在铝箔的另一面，经过隧道炉干燥，干燥温度为60℃-150℃，极片放在一旁备用；

4、隔膜表面预先涂覆一层离子导电剂(六氟磷酸钠)；

5、将正极极片、隔膜、负极极片组装形成“胶卷”电芯；

6、将电芯注入六氟磷酸钠电解液；

7、将上述电芯在温度：40℃-55℃；压力：0.1MPa-10MPa的条件下化成、静置；

8、将系列电芯卷绕式组装成电池。

其中，将NMP、PVDF、导电炭黑、正极材料，按照正极材料比例为85-95％混合，制备得到正极浆料；正极材料为含镍铁锰基、铜铁锰基、钴铁锰基钠离子电池正极材料。将CMC胶液、导电炭黑、碳纳米管、SBR、硬碳、溶剂混合，得到硬碳负极浆料；溶剂为NMP、EC、丁二醇。

实施例3

钠电池制备步骤：

1、铝箔表面预先涂覆具有模板作用的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；

2、在上述极片中，将正极浆料涂覆在铝箔的一面，经过隧道炉干燥，干燥温度为60℃-150℃；

3、在上述极片中，将负极浆料涂覆在铝箔的另一面，经过隧道炉干燥，干燥温度为60℃-150℃，极片放在一旁备用；

4、隔膜平整放置，表面无褶皱；

5、将正极极片、隔膜、负极极片组装形成“胶卷”电芯；

6、将电芯注入六氟磷酸钠电解液；

7、将上述电芯在温度：40℃-55℃；压力：0.1MPa-10MPa的条件下化成、静置；

8、将系列电芯卷绕式组装成电池。

其中，将NMP、PVDF、导电炭黑、正极材料，按照正极材料比例为85-95％混合，制备得到正极浆料；正极材料为含镍铁锰基、铜铁锰基、钴铁锰基钠离子电池正极材料。将CMC胶液、导电炭黑、碳纳米管、SBR、硬碳、溶剂混合，得到硬碳负极浆料；溶剂为NMP、EC、丁二醇。

实施例4对比例1

钠电池制备步骤：

1、将铝箔平整放置，表面无褶皱；

2、在上述极片中，将正极浆料涂覆在铝箔的一面，经过隧道炉干燥，干燥温度为60℃-150℃；

3、在上述极片中，将负极浆料涂覆在铝箔的另一面，经过隧道炉干燥，干燥温度为60℃-150℃，极片放在一旁备用；

4、隔膜平整放置，表面无褶皱；

5、将正极极片、隔膜、负极极片组装形成“胶卷”电芯；

6、将电芯注入六氟磷酸钠电解液；

7、将上述电芯在温度：40℃-55℃；压力：0.1MPa-10MPa的条件下化成、静置；

8、将系列电芯卷绕式组装成电池。

其中，将NMP、PVDF、导电炭黑、正极材料，按照正极材料比例为85-95％混合，制备得到正极浆料；正极材料为含镍铁锰基、铜铁锰基、钴铁锰基钠离子电池正极材料。将CMC胶液、导电炭黑、碳纳米管、SBR、硬碳、溶剂混合，得到硬碳负极浆料；溶剂为NMP、EC、丁二醇。

实施例5电化学性能测试

对实施例1～3和对比例1分别进行工作温度范围测试和容量保持率测试，测试结果如下所示：

通过对比实施例1～3与对比例1中钠离子电池工作温度范围和容量保持率，可知采用本方案中的钠离子电池，可以得到导电能力强，而且在极端环境下电池的抗低温效果也得到了显著提升，有利于钠离子电池在商业中应用。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。