一种钠离子电池多孔极片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钠离子电池多孔极片的制备方法，在极片基材表面至少进行两次涂层的制备，其中，首次涂层的涂覆浆料中加入碳酸氢钠，二次及多次涂层的涂覆浆料中加入或不加入碳酸氢钠。本发明专利技术中的高涂覆质量电极“造孔”技术，可以良好的解决厚电极干燥过程中出现的开裂问题；改善厚电极的电解质浸润问题，提高钠离子的电导率；并可通过调整浆料的粘度和设备干燥参数控制浆料张力与“凸起物”的差值，达到调控孔径大小尺寸的目的。调控孔径大小尺寸的目的。调控孔径大小尺寸的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池多孔极片的制备方法


[0001]本专利技术涉及钠离子电池制造领域，特别涉及一种钠离子电池多孔极片的制备方法。

技术介绍

[0002]根据应用场景的不同，钠离子电池主要可分为动力和储能两种。提升电池能量密度的途径主要有以下三种。一是通过提升工艺设计技术，在同样的产品体系下，减轻电池的重量，从而实现电池能量密度提升的效果。二是提高材料性能，受制于自身物化性能上限，钠离子电池在能量密度提升上很难实现质的突破，只有寻找更合适的材料。三是研发新体系，追求更高能量密度的电池。
[0003]目前提升工艺设计技术成为了目前提升能量密度的有效途径。在保证安全性的前提下，普遍采用提高电极涂覆重量，减少电芯卷绕层数(以方形铝壳为例)，从而达到减少辅料(机械件，隔离膜，基材)使用量的方法，间接的减轻了电芯的重量，提高了电芯的能量密度。
[0004]提高钠离子电池电极的涂覆重量(即厚度亦提高)，主要会遇到两个问题：1、工艺制成方面，高涂覆重量电极在干燥过程中，由于厚度较厚，溶剂蒸发过程中会产生较大的应力，导致极片开裂，冷压可能会出现掉粉、沾辊、极片面密度不均问题影响容量和安全性；2、电芯性能方面，高涂覆质量电极，由于厚度较高，电解液浸润困难，会造成钠离子“穿梭”困难，离子电导率差，电阻亦较大，影响电芯的各项性能。这两个问题是限制高涂覆质量电极应用的关键因素，解决这个问题的技术，是电池企业领先的标志。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题：本专利技术提供一种可控性钠离子电池电极片“造孔”技术，其目的一方面是改善电极的浸润问题，改善高涂覆重量电极浸润困难的问题；另一方面可极大缩短了钠离子的扩散距离，有效减少了钠离子的传质阻力，可以改善电芯的容量发挥、首率、倍率性能、低温放电性能和循环性能。从而实现增加电极涂覆重量的目的，间接的提高电芯的能量密度。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供以下的技术方案：
[0007]一种钠离子电池多孔极片的制备方法，在极片基材表面至少进行两次涂层的制备，其中，首次涂层的涂覆浆料中加入碳酸氢钠，二次及多次涂层的涂覆浆料中加入或不加入碳酸氢钠。
[0008]优选地，所述首次涂层的涂覆浆料由NaCu
1/9
Ni
2/9
Fe
1/3
Mn
1/3
O2、导电剂SP、粘接剂5120和碳酸氢钠组成，所述二次及多次涂层的涂覆浆料包含NaCu
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Ni
2/9
Fe
1/3
Mn
1/3
O2、导电剂SP、粘接剂5120。
[0009]优选地，所述首次涂层的涂覆浆料中NaCu
1/9
Ni
2/9
Fe
1/3
Mn
1/3
O2:SP:5120：碳酸氢钠＝96％:2％:1.7％：0.3％；所述二次及多次涂层中NaCu
1/9
Ni
2/9
Fe
1/3
Mn
1/3
O2:SP:5120＝
96％:2％:2％。
[0010]优选地，涂覆操作具体为：
[0011](1)采用涂覆装置在基材单面或双面同时进行一次涂覆浆料，单面一次电极涂覆重量为130mg/1540.25mm2，待涂层干燥后备用。
[0012](2)在干燥的一次涂层上进行二次涂覆浆料，单面二次电极涂覆重量为140mg/1540.25mm2，可同时完成基材双面剩余重量的涂覆，二次涂层干燥后进行辊压即得多孔极片。
[0013]本专利技术获得的有益效果：
[0014]1、高涂覆质量电极“造孔”技术，可以良好的解决厚电极干燥过程中出现的开裂问题；
[0015]2、高涂覆质量电极“造孔”技术，可以改善厚电极的电解质浸润问题，提高钠离子的电导率；
[0016]3.高涂覆质量电极“造孔”技术，可以通过调整浆料的粘度和设备干燥参数控制浆料张力与“凸起物”的差值，达到调控孔径大小尺寸的目的。
附图说明
[0017]图1为二次Coating过程示意图；
[0018]图2为电极已涂覆表面图片；
[0019]图3为电极辊压后表面图片。
[0020]图4为电芯极片的吸液曲线。
具体实施方式
[0021]下面通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0022]实施例1：本专利技术的原理是在极片的首次涂层内部形成孔隙结构，同时在首次涂层表面形成凹凸不平的突起，以这些孔隙结构和突起在二次涂覆操作时对浆料产生张力作用，借此在二次涂层上进行造孔。
[0023]为实现这一目的，本专利技术采用了以下技术方案：通过在基材上涂覆一层含有碳酸氢钠的材料，干燥后再涂覆不含碳酸氢钠的材料(以下称为：二次Coating技术)，由于首次涂覆，干燥时，由于碳酸氢钠热分解的作用使极片内部存在一定孔隙，且表面具有凹凸性，二次涂覆由于浆料表面张力的作用，就会形成更多的孔道，实现造孔的目的。过程示意图如图2所示。可以通过调整第一次和第二次涂布的厚度差异调整“孔道”深浅度。可以通过调整粘度的大小以及涂布参数调整孔径的大小尺寸。这一技术方案的使用具有多样化，具体如下：
[0024]实施方式工序过程如上图1所示，本方案主要使用NaCu
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Ni
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Fe
1/3
Mn
1/3
O2主材为例实施，具体实施方如下：
[0025]正极浆料一次涂覆使用已搅拌完成的正极浆料，粘度9000mPa.s，固含量60％，基材为12μm铝箔，涂覆的单面目标重量为130mg/1540.25mm2，一次涂覆浆料中材料主要包含：NaCu
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Ni
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Fe
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Mn
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O2、导电剂SP、粘接剂5120，碳酸氢钠，添加重量比例为NaCu
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Ni
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9
Fe
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Mn
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O2:SP:5120：碳酸氢钠＝96％:2％:1.7％：0.3％；
[0026]二次涂覆使用的正极浆料，粘度9000mPa.s，固含量60％，基材为12μm铝箔，两次涂覆的单面目标总重量为270mg/1540.25mm2，二次涂覆浆料中材料主要包含：
[0027]NaCu
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Ni
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Fe
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Mn
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O2、导电剂SP、粘接剂5120，添加重量比例为NaCu
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Fe
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Mn
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O2:SP:5120＝96％:2％:2％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池多孔极片的制备方法，其特征在于，在极片基材表面至少进行两次涂层的制备，其中，首次涂层的涂覆浆料中加入碳酸氢钠，二次及多次涂层的涂覆浆料中加入或不加入碳酸氢钠。2.根据权利要求1中所述的一种钠离子电池多孔极片的制备方法，其特征在于：所述首次涂层的涂覆浆料由NaCu
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Ni
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Fe
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Mn
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O2、导电剂SP、粘接剂5120和碳酸氢钠组成，所述二次及多次涂层的涂覆浆料包含NaCu
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Ni
2/9
Fe
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Mn
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O2、导电剂SP、粘接剂5120。3.根据权利要求2中所述的一种钠离子电池多孔极片的制备方法，其特征在于：所述首次涂层的涂覆浆料中NaCu
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱丹，张文衡，吴昊，张瑞敏，蔡小平，
申请(专利权)人：芜湖天弋能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：