一种预钠化隔膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于钠离子电池隔膜领域，具体涉及一种预钠化隔膜及其制备方法，该预钠化隔膜以预钠化活性物质为表层，以隔膜基膜为覆盖载体，经干燥得到预钠化隔膜，所述预钠化隔膜作为钠离子电池隔膜使用，且该方法是将预钠化活性物质制备成涂覆液，然后将涂覆液覆盖在隔膜基膜上，经干燥得到预钠化隔膜。本发明专利技术提供的预钠化隔膜可有效提高钠离子电池的首效，从而提高电池的能量密度，并且不影响正极极片加工性能与结构。制备工艺简单，环境要求低，生产成本低。本低。本低。

【技术实现步骤摘要】
一种预钠化隔膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于钠离子电池隔膜领域，具体涉及一种预钠化隔膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]钠离子电池因钠资源丰富、成本低等优势，在储能、低速车等领域有着广泛的应用前景。在钠离子电池的首次充放电过程中，由于在负极表面生成SEI膜，正极材料一些其它杂质副反应的存在等问题，首次充放电效率不高，因此降低了电池的能量密度。
[0003]为提高钠离子电池的能量密度，有必要对钠离子电池进行补钠，以弥补形成SEI膜时的不可逆钠损失。目前常用的补钠方法是添加剂法。添加剂法无需改变现有的生产工艺且操作简便。目前，常见的正极补钠添加剂以无机钠盐为主，但这类补钠添加剂普遍存在反应后有固体或气体残留，影响正极结构的问题。
[0004]例如，专利CN111834622A提供了一种具有补锂/钠功能的多层硫酸铁钠正极极片，在正极集流体两侧设置有正极材料层和补锂/钠材料层，但会导致以下问题：1)正极加工性能变差，出现掉料；2)补钠添加剂在首圈充电后会在极片中留下空位，导致补锂/钠材料层与正极材料层不均匀。专利CN115117558A提供了一种隔膜补钠的方法，通过将补钠剂与粘结剂、导电剂等通过匀浆涂布转移到基膜表面，这种方法虽然可以提高钠离子电池的首效，但是此方法需要分散导电剂与粘结剂，增加了电芯制备的成本，同时可能用到有机溶剂，对环境有一定的危害，而且补钠添加剂在反应过程中分解消耗后，隔膜上残留的导电剂与粘结剂会影响隔膜透气性能，降低电芯的能量密度。
[0005]因此，如何开发一种补钠方法，解决上述添加剂的问题，从而提高钠离子电池的能量密度和钠离子电池性能非常有必要。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的问题，本专利技术提供了一种预钠化隔膜，解决了现有隔膜缺陷，通过预钠化活性物质，弥补了钠离子电池首圈容量不可逆损失，电芯容量提高3
‑
10％，能量密度提高3
‑
15％。
[0007]为实现以上技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0008]一种预钠化隔膜，以预钠化活性物质为表层，以隔膜基膜为覆盖载体，经干燥得到预钠化隔膜。所述预钠化隔膜作为钠离子电池隔膜使用。
[0009]所述预钠化活性物质采用无机钠盐、有机钠盐和钠的氧化物中的一种或几种。
[0010]进一步的，所述预钠化活性物质采用Na2C2O4、Na2C4O4、Na2C4O6、Na2CO3中的一种或几种。
[0011]所述隔膜基膜采用聚乙烯、聚丙烯、纤维素中的一种或几种。
[0012]所述预钠化隔膜的制备方法，包括：将预钠化活性物质制备成涂覆液，然后将涂覆液覆盖在隔膜基膜上，经干燥得到预钠化隔膜。
[0013]所述涂覆液以去离子水为溶剂。
[0014]所述涂覆液为预钠化活性物质的溶解液或分散液。
[0015]所述涂覆液中的预钠化活性物质与去离子水的质量比为1:5
‑
100。
[0016]所述涂覆液中含有海藻酸钠，且海藻酸钠的加入量是预钠化活性物质质量的5
‑
10％。
[0017]所述预钠化活性物质的厚度为0.2
‑
2μm，涂层面的密度为0.05
‑
4mg/cm2。
[0018]所述干燥温度为45
‑
85℃，干燥时间为5
‑
20min。
[0019]从以上描述可以看出，本专利技术具备以下优点：
[0020]1.本专利技术解决了现有隔膜缺陷，通过预钠化活性物质，弥补了钠离子电池首圈容量不可逆损失，电芯容量提高3
‑
10％，能量密度提高3
‑
15％。
[0021]2.本专利技术利用海藻酸钠作为粘附性，有效的提升了预钠化活性物质与隔膜基膜的连接性，杜绝了预钠化活性物质的连接稳定性差的问题，同时，海藻酸钠自带有钠离子结构，起到一定的钠离子补充效果。
[0022]3.本专利技术利用海藻酸钠所还有的
‑
COO
‑
基团，在水溶液中表现出聚阴离子特性，具有一定的黏性，可以防止补钠剂的团聚与沉降，提高补钠浆料的稳定性，进而增加涂布的效果；
[0023]4.本专利技术利用海藻酸钠的凝胶结构，在涂布到隔膜上烘干后形成多孔结构，不会影响隔膜的透气性能，对钠离子传导与电芯的倍率影响较小。
[0024]4.本专利技术能够有效地避免直接在正极材料中加补钠添加剂带来的正极极片结构损坏，不影响正极加工性能，提高电芯稳定性。
[0025]5.本专利技术中提供的预钠化活性物质在化成过程中完全消耗，不额外增加隔膜与电芯质量，提高电芯能量密度。
[0026]6.本专利技术的预钠化隔膜以水作为溶剂，环境友好，成本低，预钠化隔膜制备工艺简单，制成干燥温度低，生产效率高。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例1与对比例1的半电池充放电克容量对比图。
具体实施方式
[0028]结合图1，详细说明本专利技术的一个具体实施例，但不对本专利技术的权利要求做任何限定。
[0029]实施例1
[0030]将预钠化活性物质Na2C2O4和去离子水按照质量比1:40混合溶解，并加入8％预钠化活性物质质量的海藻酸钠搅拌均匀得到溶解液，然后将溶解液通过喷雾方式涂覆在厚度为12μm聚乙烯基膜表面形成涂层，涂层厚度为1.5μm，面密度为0.35mg/cm2，在85℃烘箱中烘烤20min，得到预钠化隔膜。
[0031]将硫酸铁钠正极极片、制备的预钠化隔膜和金属钠片按照顺序制备成扣式电池，隔膜上预钠化层朝向正极侧，注入20μL的电解液得到扣式电池。电解液的溶剂为体积比为1:1的EC
‑
PC混合液，且溶质为1mol/L的六氟磷酸钠。
[0032]将硫酸铁钠正极极片、制备的预钠化隔膜和硬碳负极片按照数据制备成裸电芯，
隔膜上预钠化层朝向正极侧，将裸电芯置于铝塑膜中，注入电解液，经过封装、化成后制备成钠离子全电池。电解液的溶剂为体积比为1:1的EC
‑
PC混合液，且溶质为1mol/L的六氟磷酸钠。
[0033]对比例1
[0034]将硫酸铁钠正极极片、12μm聚乙烯基膜和金属钠片按照顺序制备成扣式电池，注入电解液得到扣式电池。电解液的溶剂为体积比为1:1的EC
‑
PC混合液，且溶质为1mol/L的六氟磷酸钠。
[0035]将硫酸铁钠正极极片、12μm聚乙烯基膜和硬碳负极片按照数据制备成裸电芯，将裸电芯置于铝塑膜中，注入电解液，经过封装、化成后制备成钠离子全电池。电解液的溶剂为体积比为1:1的EC
‑
PC混合液，且溶质为1mol/L的六氟磷酸钠。
[0036]实施例1与对比例1制备的钠离子扣式电池首圈充电数据如图1所示，从图1可以看出，实施例1扣式电池首圈充电比容量明显优于对比例1，说明本专利技术提供的预钠化隔膜在电池化成过程中可以贡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预钠化隔膜，其特征在于：以预钠化活性物质为表层，以隔膜基膜为覆盖载体，经干燥得到预钠化隔膜，所述预钠化隔膜作为钠离子电池隔膜使用。2.根据权利要求1所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述预钠化活性物质采用无机钠盐、有机钠盐和钠的氧化物中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述预钠化活性物质采用Na2C2O4、Na2C4O4、Na2C4O6、Na2CO3中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述隔膜基膜采用聚乙烯、聚丙烯、纤维素中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述预钠化隔膜的制备方法，包括：将预钠化活性物质制备成涂覆液，然后将涂覆液覆盖在隔膜基膜上，经干燥得到预钠化隔膜，所述干燥温度为45
‑
85℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雷，刁继波，马恬，高远，贾琪婷，赵建庆，
申请(专利权)人：江苏众钠能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：