一种钠离子电池及其制备方法技术

本申请公开了一种钠离子电池，包括正极极片(1)、负极极片(3)、隔膜(2)，以及电解液，所述正极极片(1)由正极材料经干法工艺制备，或由正极材料分散于正极溶剂中并涂布在集流体上制备；所述正极极片(1)设有至少一个第一凹槽(11)，且所述第一凹槽(11)位于正极材料表面；所述负极极片(3)由负极材料经干法工艺制备，或由负极材料分散于负极溶剂中并涂布在集流体上制备；所述负极极片(3)设有至少一个第二凹槽(31)；且所述第二凹槽(31)位于负极材料表面。本申请还提供一种钠离子电池的制备方法。本申请提供的钠离子电池，具有高的能量密度、低的单位能量成本以及优异的倍率和低温性能。低的单位能量成本以及优异的倍率和低温性能。低的单位能量成本以及优异的倍率和低温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池及其制备方法


[0001]本申请涉及电池
，特别是涉及一种钠离子电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于环境污染、温室效应诱发的雾霾已成为国民健康的重要隐患，节能减排、绿色能源逐渐成为解决环境污染问题的重要手段。传统的化石能源在使用的过程中不仅会污染环境，而且属于不可再生的能源，人们越来越重视对水能、太阳能、风能等可再生能源的开发和利用。但这些能源具有随机性、间歇性的特点，不能直接接入电网为人们所用，需要通过储能系统进行转化，故发展高效便捷的储能技术是目前世界范围内的研究热点。
[0003]锂离子电池由于其工作电压高、比能量高、自放电小、无记忆效应、对环境友好等特点而广泛应用于各种电子设备和储能设备中。但是，由于Li元素在地球的储量很低，采用锂离子电池作为储能电池必然导致成本增加。
[0004]钠元素在地球的丰度是锂的400倍以上，且钠和铝不会形成钠铝合金，因此可以采用铝做集流体，因此，采用钠离子电池作为储能电池具有显著的成本优势。但现有的钠离子电池能量密度低，导致其单位能量成本居高不下，不能满足市场大规模应用的需要。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的第一个目的为提供一种钠离子电池；本专利技术的第二个目的为提供一种钠离子电池的制备方法；本申请提供的钠离子电池，具有高的能量密度、低的单位能量成本以及优异的倍率和低温性能。
[0006]本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一种钠离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜，以及电解液，
[0008]所述正极极片由正极材料经干法工艺制备，或由正极材料分散于正极溶剂中并涂布在集流体上制备；所述正极极片设有至少一个第一凹槽，且所述第一凹槽位于正极材料表面；
[0009]所述负极极片由负极材料经干法工艺制备，或由负极材料分散于负极溶剂中并涂布在集流体上制备；所述负极极片设有至少一个第二凹槽；且所述第二凹槽位于负极材料表面。
[0010]优选地，所述第一凹槽、第二凹槽的宽度W为1
‑
10mm；所述第一凹槽、第二凹槽的深度H为2
‑
10μm。
[0011]优选地，当设置多个第一凹槽时，多个所述第一凹槽在所述正极极片的正极材料表面均匀分布；
[0012]当设置多个第二凹槽时，多个所述第二凹槽在所述负极极片的负极材料表面均匀分布。
[0013]优选地，设有所述第一凹槽的正极极片的面积，占正极极片面积的5
‑
15％；
[0014]设有所述第二凹槽的负极极片的面积，占负极极片面积的5
‑
15％。
[0015]优选地，所述正极材料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂；所述负极材料包括负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂；
[0016]所述正极活性物质为普鲁士蓝、磷酸钒钠、层状氧化物NaMO2中的任意一种；其中，层状氧化物的M＝Ni、Mn、Fe、Cu中的任意三种或四种；
[0017]所述正极导电剂、负极导电剂独立地选自导电碳黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯中的任意一种或多种；
[0018]所述正极粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的任意一种；
[0019]所述负极活性物质为硬碳、软碳中的任意一种；
[0020]所述负极粘结剂为丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚四氟乙烯中的任意一种或多种。
[0021]优选地，所述正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂的质量比为84～95:3～11:2～5；
[0022]所述负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂的质量比为90～96:1～2:3～8。
[0023]优选地，正极极片的单面面密度为20～50mg/cm2；
[0024]负极极片的单面面密度为8～25mg/cm2；
[0025]优选地，所述集流体为涂碳铝箔；和/或，
[0026]所述正极溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮，所述负极溶剂为去离子水。
[0027]一种上述任一项所述的钠离子电池的制备方法，包括以下步骤：
[0028]将正极材料经干法工艺制备形成正极极片，或将正极材料分散于正极溶剂中并涂布在集流体上制备正极极片；
[0029]将负极材料经干法工艺制备形成负极极片，或将负极材料分散于负极溶剂中并涂布在集流体上制备负极极片；
[0030]利用激光蚀刻，在所述正极极片、负极极片上分别形成第一凹槽、第二凹槽；
[0031]将正极极片、负极极片、隔膜经卷绕或叠片得到卷芯，经入壳、封装、注液、化成后得到钠离子电池。
[0032]本申请首先提供一种钠离子电池，正极、负极采用厚涂布工艺，或干法工艺压制时设置厚度较厚，以提升钠离子电池的能量密度，并降低非活性材料如铝箔、隔膜等的用量，从而显著降低单位能量的成本；同时，在正极极片设置第一凹槽、在负极极片设置第二凹槽，可以显著改善厚涂布极片的离子电导率，从而改善电池的充放电倍率和低温性能。从而使得本申请提供的钠离子电池，具有高的能量密度、低的单位能量成本以及优异的倍率和低温性能。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术实施例中钠离子电池的结构示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例中钠离子电池正极极片所设第一凹槽的结构示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例中钠离子电池正极极片所设第一凹槽的侧视示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例中钠离子电池负极极片所设第二凹槽的侧视示意图；
[0038]附图标记：1
‑
正极极片；11
‑
第一凹槽；2
‑
隔膜；3
‑
负极极片；31
‑
第二凹槽。
具体实施方式
[0039]为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0040]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
[0041]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池，包括正极极片(1)、负极极片(3)、隔膜(2)，以及电解液，其特征在于，所述正极极片(1)由正极材料经干法工艺制备，或由正极材料分散于正极溶剂中并涂布在集流体上制备；所述正极极片(1)设有至少一个第一凹槽(11)，且所述第一凹槽(11)位于正极材料表面；所述负极极片(3)由负极材料经干法工艺制备，或由负极材料分散于负极溶剂中并涂布在集流体上制备；所述负极极片(3)设有至少一个第二凹槽(31)；且所述第二凹槽(31)位于负极材料表面。2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述第一凹槽(11)、第二凹槽(31)的宽度W为1
‑
10mm；所述第一凹槽(11)、第二凹槽(31)的深度H为2
‑
10μm。3.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的钠离子电池，其特征在于，当设置多个第一凹槽(11)时，多个所述第一凹槽(11)在所述正极极片(1)的正极材料表面均匀分布；当设置多个第二凹槽(31)时，多个所述第二凹槽(31)在所述负极极片(3)的负极材料表面均匀分布。4.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的钠离子电池，其特征在于，设有所述第一凹槽(11)的正极极片(1)的面积，占正极极片(1)面积的5
‑
15％；设有所述第二凹槽(31)的负极极片(3)的面积，占负极极片(3)面积的5
‑
15％。5.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极材料包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂；所述负极材料包括负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂；所述正极活性物质为普鲁士蓝、磷酸钒钠、层...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐雄文，
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：