补钠极片、钠离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种补钠极片、钠离子电池及其制备方法。所述补钠极片包括：补钠集流体和覆设于所述补钠集流体表面的活性材料。所述钠离子电池的制备方法包括：构建包括正极、补钠极片以及负极的预补钠电池；利用所述补钠极片对负极进行补钠；去除所述补钠极片，获得钠离子电池。本发明专利技术能够克服传统补钠技术带来的障碍，通过对补钠极片的利用可以实现较精准地控制负极的补钠量和补钠均匀性，提高了钠离子全电池的首次库伦效率和一致性；所制备的钠离子电池其质量能量密度高达160～180Wh/kg，补钠后的钠离子电池循环寿命可达1500周，且基本电性能良好，且本发明专利技术的制备方法操作简单，不需对现有生产线进行改造，适合规模化生产。适合规模化生产。适合规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
补钠极片、钠离子电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，尤其涉及一种补钠极片、钠离子电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]钠离子电池因其成本优势而在储能领域有着广泛的应用前景，其工作原理与锂离子电池类似，利用钠离子在正负极之间可逆的嵌入脱出来实现能量的存储与释放。钠离子电池相比锂离子电池具有诸多优势：(1)钠资源储量丰富、分布广泛、成本低廉，无发展瓶颈；(2)钠与铝不发生合金化反应，钠离子电池正极和负极的集流体均可以使用廉价的铝箔，可以进一步降低成本且无过放电问题；(3)钠离子电池具有优异的倍率性能和高低温性能；(4)钠离子电池在安全测试中不起火、不爆炸、安全性能好等优点。
[0003]与锂离子电池类似，钠离子全电池同样面临首次库伦效率低的问题，首次库伦效率较低的原因主要有两点：(1)因为电池首次充电时从正极脱出的钠离子会在负极表面发生反应，形成SEI膜或发生其他副反应，造成活性钠离子损失。这样在电池放电时就无法有同等的钠离子从负极脱出返回正极，导致电芯的容量偏低；(2)硬碳是钠离子电池领域极具前景的负极材料，但研究发现，硬碳负极半电池首效约为70～75％，而钠离子正极材料半电池首效为80～85％，钠离子正极材料首效大于硬碳负极首效，导致钠离子正极材料克容量无法完全发挥出来，造成正极材料的浪费，不利于提升钠离子电池能量密度和循环性能。
[0004]目前，为解决锂离子电池高硅含量负极首效低的问题，研究人员提出了很多的解决办法。中国专利技术专利CN110783525A公开了钠离子电池用正极添加剂、电池正极、钠离子电池及应用，旨在寻求一种新的补偿剂，脱离钠离子体系，同样可以实现减少钠离子的消耗，提高钠离子电池的能量密度，其正极添加剂包括Li2NiO2、Li2MnO2、Li2MnO3、Li5FeO4、Li6CoO4、Li6MnO4中的至少一种，通过在钠离子正极材料中掺入添加剂，此工艺方法简单，但是这些正极添加剂活性非常高，极易氧化失去活性，并且组装成电芯后，在循环过程中易发生产气，导致电芯鼓胀的问题。中国专利技术专利CN108878780A公开了一种钠离子电池补钠的方法及钠离子电池，将金属单质与钠盐按照一定的摩尔比例混合，作为正极添加剂加入到正极活性材料中，制备钠离子电池正极极片，并组装成电池。此种方法同样存在问题，单质钠的活性高，生产条件严苛，需要在惰性气氛中进行，且安全性低，影响后续电池组装工序。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种补钠极片、钠离子电池及其制备方法。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种补钠极片，用于向钠离子电池的负极补钠，包括：
[0008]补钠集流体和覆设于所述补钠集流体表面的活性材料；
[0009]所述活性材料在电流作用下能够释放出钠离子。
[0010]第二方面，本专利技术还提供一种钠离子电池的制备方法，包括：
[0011]1)构建包括正极、上述补钠极片以及负极的预补钠电池；
[0012]2)利用所述补钠极片对负极进行补钠，以使所述负极转化为补钠负极；
[0013]3)去除所述补钠极片，获得包括所述正极和补钠负极的钠离子电池。
[0014]第三方面，本专利技术还提供上述制备方法制得的钠离子电池，包括层叠设置于电解液中的正极、隔膜以及补钠负极。
[0015]基于上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0016]本专利技术提供的补钠极片以及钠离子电池的制备方法能够克服传统补钠技术带来的障碍，通过对补钠极片的利用可以实现较精准地控制负极的补钠量和补钠均匀性，提高了钠离子全电池的首次库伦效率和一致性，使全电首效提高约10～15％。
[0017]本专利技术制备的钠离子电池其质量能量密度高达160～180Wh/kg，补钠后的钠离子电池循环寿命可达1500周，且基本电性能良好。
[0018]本专利技术制备补钠极片及钠离子电池的方法，操作简单，不需对现有生产线进行改造，适合规模化生产。
[0019]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
[0020]图1是本专利技术一典型实施案例提供的一种补钠极片的结构示意图；
[0021]图2是本专利技术一典型实施案例提供的预补钠电池的结构示意图；
[0022]图3是本专利技术一典型实施案例提供的钠离子电池的结构示意图；
[0023]图4是本专利技术一典型实施案例提供的钠离子电池的常温循环曲线对比测试图。
[0024]附图标记说明：1、活性区域；2、空白区域；3、极耳；4、预补钠电池；5、裁切区域；6、二次封装区域；7、正极；8、补钠负极；9、补钠极片；10、钠离子电池。
具体实施方式
[0025]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出一种补钠极片以及操作简单，对工艺设备要求较低，安全性高，易于大规模生产应用的钠离子电池补钠方法。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0026]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0027]而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件或方法步骤区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件或方法步骤之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0028]参见图1
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图3，本专利技术实施例提供一种补钠极片，用于向钠离子电池的负极补钠，包括：补钠集流体和覆设于所述补钠集流体表面的活性材料；所述活性材料在电流作用下能够释放出钠离子。
[0029]在一些实施方案中，所述补钠集流体包括依次相连接的活性区域1、空白区域2以及极耳3；所述活性材料仅覆设于所述活性区域1。
[0030]在一些实施方案中，所述活性区域1为矩形，所述空白区域2设置于所述活性区域1的一侧边。
[0031]在一些实施方案中，所述空白区域2的宽度为5～10mm，长度与所述或兴趣与的边长相等。
[0032]在一些实施方案中，所述活性材料包括钠离子化合物。
[0033]在一些实施方案中，所述活性材料包括钠离子氧化物类化合物、聚阴离子类钠离子化合物以及普鲁士蓝类钠离子化合物中的任意一种或两种以上的组合。
[0034]本专利技术实施例还提供一种补钠极片的制备方法，包括如下步骤：
[0035]S1.将补钠浆料涂敷于集流体之上，且留有未涂敷区域(即所述空白区域2)。
[0036]S2.裁切补钠极片时将极耳3置于极片中间位置，如图1所示。
[0037]作为上述过程的优选实施方式，步骤S1中，所述补本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补钠极片，用于向钠离子电池的负极补钠，其特征在于，包括：补钠集流体和覆设于所述补钠集流体表面的活性材料；所述活性材料在电流作用下能够释放出钠离子。2.根据权利要求1所述的补钠极片，其特征在于，所述补钠集流体包括依次相连接的活性区域、空白区域以及极耳；所述活性材料覆设于所述活性区域；优选的，所述活性区域为矩形，所述空白区域设置于所述活性区域的一侧边；优选的，所述空白区域的宽度为5～10mm。3.根据权利要求1所述的补钠极片，其特征在于，所述活性材料包括钠离子化合物；优选的，所述活性材料包括钠离子氧化物类化合物、聚阴离子类钠离子化合物以及普鲁士蓝类钠离子化合物中的任意一种或两种以上的组合。4.一种钠离子电池的制备方法，其特征在于，包括：1)构建包括正极、权利要求1
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3中任意一项所述的补钠极片以及负极的预补钠电池；2)利用所述补钠极片对负极进行补钠，以使所述负极转化为补钠负极；3)去除所述补钠极片，获得包括所述正极和补钠负极的钠离子电池。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)具体包括：使所述正极、隔膜、补钠极片、负极依次层叠，并注入电解液后封装，构成所述预补钠电池；优选的，所述预补钠电池为多组重复层叠，相邻的上一组的负极与下一组的正极之间也设置有隔膜进行隔离；优选的，所述预补钠电池为Z字形层叠。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述正极和负极的极耳与所述补钠极片的极耳设置于所述预补钠电池相对的...

【专利技术属性】
技术研发人员：查惟伟，李常海，
申请(专利权)人：湖州超钠新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：