一种钠离子电池制造技术

本发明专利技术属于电池技术领域，尤其涉及一种钠离子电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，所述正极片包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述负极片包括负极集流体以及涂覆于所述负极集流体至少一表面的负极活性物质层，其特征在于：所述正极集流体和所述负极集流体均包括箔材层以及涂覆于所述箔材层两表面的涂碳层。相比于现有技术，本发明专利技术的集流体在箔材层的基础上还设置了涂碳层，一方面，减少了粘接剂和导电剂的占比，提高电池的能量密度，另一方面，改善了活性物质层与集流体的粘接性，减少正负极掉料问题。

A Sodium Ion Battery

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池
本专利技术属于电池
，尤其涉及一种钠离子电池。
技术介绍
随着储能体系的不断发展，锂的需求量大大增加，但锂资源储量有限，严重制约了锂离子电池向大规模储能方面的应用。相对于锂离子电池而言，丰富的钠资源使钠离子电池被认为是下一代大规模储能技术的最佳选择之一。然而由于较大的钠离子半径不利于其在宿主材料中的脱嵌，低的钠离子电池能量密度和功率密度是限制其发展的重要问题。电极材料和电解液的选择对电池的能量及功率密度等性能起到决定性作用。然而，目前的研究仍难以提供兼顾高能量、高功率密度及循环稳定性的钠离子全电池体系。如专利CN109088068A的专利公开了一种钠离子电池，其电解液添加剂的阳离子的电荷/半径比小于钠离子的电荷/半径比，阴极活性材料包括普鲁士蓝类材料，使得钠离子电池具有良好的循环性能。然而，在该技术方案中，不管是阴极片还是阳极片，其中导电剂和粘接剂的占比都比较高，不仅大大降低了电池的能量密度，而且容易导致活性物质脱离集流体或降低材料倍率性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种钠离子电池，提高能量密度，同时减少正负极掉料问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种钠离子电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，所述正极片包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述负极片包括负极集流体以及涂覆于所述负极集流体至少一表面的负极活性物质层，所述正极集流体和所述负极集流体均包括箔材层以及涂覆于所述箔材层两表面的涂碳层。作为本专利技术所述的钠离子电池的一种改进，所述箔材层为铝箔，所述箔材层的厚度为6～20μm。箔材层的厚度过小起不到很好的汇集电流的作用，而箔材层的厚度过大会增加电池的整体厚度、体积和质量，不仅降低电池的能量密度，而且不能满足现在对电池轻便化的需求。作为本专利技术所述的钠离子电池的一种改进，所述涂碳层的单面厚度为0.5～3μm，所述涂碳层的单面面密度为0.5～2.0g/m2。涂碳层的面密度过小，涂碳层的厚度也就相应的变薄，会起不到改善作用，而涂碳层的面密度过大，涂碳层的厚度也就相应的增厚，会降低电池的能量密度，增加电池的重量。作为本专利技术所述的钠离子电池的一种改进，所述涂碳层由导电碳材料组成。涂碳层优选纳米导电石墨、碳包覆颗粒、碳纳米管等导电碳材料。作为本专利技术所述的钠离子电池的一种改进，按质量百分比，所述正极活性物质层包括90％～99％的正极活性物质，0.5％～8％的正极粘接剂和0.5％～8％的正极导电剂。一方面，由于正极集流体中设置了含有导电碳材料的涂碳层，因此，可减少正极导电剂的含量；另一方面，由于正极活性物质层与涂碳层的粘接性比正极活性物质层与箔材层的粘接性好，因此，可减少正极粘接剂的用量。综上，由于设置了涂碳层，减少了正极粘接剂和正极导电剂的含量，不仅提高了正极活性物质的占比，提高了电池的能量密度，而且改善了活性物质与集流体的粘接性，减少正极掉料问题。作为本专利技术所述的钠离子电池的一种改进，所述正极活性材料包括磷酸铁钠、磷酸钒钠和普鲁士蓝类正极材料中的至少一种。作为本专利技术所述的钠离子电池的一种改进，按质量百分比，所述负极活性物质层包括92％～99.5％的负极活性物质，0.2％～6％的负极粘接剂和0.2％～6％的负极导电剂。一方面，由于负极集流体中设置了含有导电碳材料的涂碳层，因此，可减少负极导电剂的含量；另一方面，由于负极活性物质层与涂碳层的粘接性比负极活性物质层与箔材层的粘接性好，因此，可减少负极粘接剂的用量。综上，由于设置了涂碳层，减少了负极粘接剂和负极导电剂的含量，不仅提高了负极活性物质的占比，提高了电池的能量密度，而且改善了活性物质与集流体的粘接性，减少负极掉料问题。作为本专利技术所述的钠离子电池的一种改进，所述负极活性物质为无定型碳。无定型碳包括但不限于球形硬碳、片状硬碳。作为本专利技术所述的钠离子电池的一种改进，所述电解液包括有机溶剂和钠盐，所述有机溶剂包括酯类溶剂和/或醚类溶剂，优选的，所述有机溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚中的至少一种；所述钠盐包括六氟磷酸钠、氯化钠、氟化钠、硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸钠、二氟草酸硼酸钠、焦磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸三钠、偏硼酸钠、硼酸钠、钼酸钠、钨酸钠、溴化钠、亚硝酸钠、碘酸钠、碘化钠、硅酸钠、木质素磺酸钠、草酸钠、铝酸钠、甲基磺酸钠、醋酸钠、重铬酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、三氟甲烷磺酰亚胺钠和三氟甲烷磺酸钠中的至少一种。作为本专利技术所述的钠离子电池的一种改进，所述电解液还包括添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,2-二氟代碳酸乙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸丙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的至少一种，所述添加剂的质量含量占所述电解液质量的0.1～15％。相比于现有技术，本专利技术至少具有以下有益效果：1)本专利技术的集流体在传统箔材层的基础上设置涂碳层，涂碳层中含有导电碳材料，其具有导电作用，从而能减少正极活性物质层中正极导电剂以及负极活性物质层中负极导电剂的含量，从而提高正极活性材料和负极活性材料的占比，进而提高钠离子电池的能量密度。2)本专利技术的集流体在传统箔材层的基础上设置涂碳层，相比于箔材层，涂碳层与正极活性物质层中的正极粘接剂和负极活性物质层中的负极粘接剂具有更好的粘接性，一方面，能减少正极粘接剂和负极粘接剂的含量，提高正极活性材料和负极活性材料的占比，提高钠离子电池的能量密度，另一方面，可以改善正极片和负极片掉料的问题，更好地保护集流体。附图说明图1是本专利技术中正极或负极的结构示意图之一。图2是本专利技术中正极或负极的结构示意图之二。其中：1-正极集流体，2-正极活性材料层，3-负极集流体，4-负极活性材料层，5-箔材层，6-涂碳层。具体实施方式一种钠离子电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，正极片包括正极集流体1以及涂覆于正极集流体1至少一表面的正极活性物质层2，负极片包括负极集流体3以及涂覆于负极集流体3至少一表面的负极活性物质层4，正极集流体1和负极集流体3均包括箔材层5以及涂覆于箔材层5两表面的涂碳层6。具体地，如图1所示，正极活性物质层2涂覆于正极集流体1的一面，或负极活性物质层3涂覆于负极集流体4的一面。如图2所示，正极活性物质层2涂覆于正极集流体1的两面，或负极活性物质层4涂覆于负极集流体3的两面。进一步地，箔材层5为铝箔，箔材层5的厚度为6～20μm。进一步地，涂碳层6的单面厚度为0.5～3μm。涂碳层6的单面面密度为0.5～2.0g/m2。进一步地，涂碳层6由导电碳材料组成。涂碳层6优选纳米导电石墨、碳包覆颗粒、碳纳米管等导电碳材料。进一步地，按质量百分比，正极活性物质层2包括90％～99％的正极活性物质，0.5％～8％的正极粘接剂和0.5％～8％的正极导电剂。优选的，正极活性材料包括磷酸铁钠NaFePO4、磷酸钒钠Na3V2(PO4)3和普鲁士蓝类正极材料NaxMFe(CN)6(x≥1，M＝Mn、Fe、Co、Ni、Zn)中的至少一种；正极粘接剂为PVDF，正极导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、乙炔黑、碳纤维和科琴黑中的至少一种。进一步地，按质量百分比，负极活性物质层4包括92％～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钠离子电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，所述正极片包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述负极片包括负极集流体以及涂覆于所述负极集流体至少一表面的负极活性物质层，其特征在于：所述正极集流体和所述负极集流体均包括箔材层以及涂覆于所述箔材层两表面的涂碳层。

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池，包括正极片、负极片、隔膜以及电解液，所述正极片包括正极集流体以及涂覆于所述正极集流体至少一表面的正极活性物质层，所述负极片包括负极集流体以及涂覆于所述负极集流体至少一表面的负极活性物质层，其特征在于：所述正极集流体和所述负极集流体均包括箔材层以及涂覆于所述箔材层两表面的涂碳层。2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于：所述箔材层为铝箔，所述箔材层的厚度为6～20μm。3.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于：所述涂碳层的单面厚度为0.5～3μm，所述涂碳层的单面面密度为0.5～2.0g/m2。4.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于：所述涂碳层由导电碳材料组成。5.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于：按质量百分比，所述正极活性物质层包括90％～99％的正极活性物质，0.5％～8％的正极粘接剂和0.5％～8％的正极导电剂。6.根据权利要求5所述的钠离子电池，其特征在于：所述正极活性材料包括磷酸铁钠、磷酸钒钠和普鲁士蓝类正极材料中的至少一种。7.根据权利要求1所述的钠离子电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂阳，徐雄文，王志斌，
申请(专利权)人：湖南立方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43