钠离子电池负极浆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钠离子电池负极浆料，包括硬碳、羧甲基纤维素钠CMC、导电剂、聚丙烯酸乳液、碳酸溶液、异丙醇溶剂和去离子水。还公开了该钠离子电池负极浆料的制备方法。本发明专利技术可以降低负极浆料中硬碳、导电剂、胶液、聚丙烯酸粘结剂间的亲水性跟相容性，因此浆料分散效果更佳，同种产品下导电剂、聚丙烯酸粘结剂、CMC用量可以有调整空间，变相提升了负极浆料中活性物质的占比，提高了电池的能量密度。提高了电池的能量密度。提高了电池的能量密度。

【技术实现步骤摘要】
钠离子电池负极浆料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体涉及钠离子电池负极浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钠在地壳中的储量相对比较丰富，且分布区域广泛，成本低，安全无毒，钠与锂二者同属于碱金属元素，钠原子与锂原子具有非常类似的物理化学性质且脱/嵌机制类似。与其它储能技术相比，钠离子电池在资源储量、成本、能量转换效率、循环寿命、安全稳定性、维护费用等诸多方面存在一定优势。所以大规模发展钠离子电池具有非常重要的战略意义。钠离子负极采用去离子水作为溶剂，同时采用水性粘接剂，使得整个水系负极浆料无毒、无污染，制得的钠离子电池是真正意义上的绿色能源。为降低成本，使用铝箔代替铜箔，但铝箔与负极水性粘结的作用较差，容易使制片过程出现掉粉现象。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种钠离子电池负极浆料，和钠离子电池负极浆料的制备方法，解决了水性负极浆料与铝箔的粘结力差的问题，改善了制片过程容易出现掉粉的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：钠离子电池负极浆料，包括硬碳、羧甲基纤维素钠CMC、导电剂、聚丙烯酸乳液、碳酸溶液、异丙醇溶剂和去离子水。
[0005]优选的，所述硬碳：导电剂：CMC：聚丙烯酸乳液：碳酸溶液：异丙醇溶剂之间的份数比为：85～95：0.3～3.0：0.2～5.0：0.5～5.0：0.1～3.0: 0.1～3.0。
[0006]一种钠离子电池负极浆料的制备方法，包括以下步骤：（1）将羧甲基纤维素钠CMC按照配比进行称取,，然后分成3次均匀撒放在搅拌缸的设定范围面积S
x
内，3次撒放的重量比值为2:3:6；（2）将去离子水按照CMC的份数均分为3份，并记为M1、M2、M3，其中每份温度为T1、T2、T3，T1温度25
±
5℃，T2温度为50
±
5℃，T3温度为75
±
5℃；（3）将去离子水M1加入到搅拌缸中，再将第一份CMC均匀撒放在搅拌缸S1面积的液面上，搅拌6～8min；（4）将去离子水M2加入到搅拌缸内，再将第二份CMC均匀撒放在搅拌缸S2面积的液面上，搅拌8～10min；（5）将去离子水M3加入到搅拌缸内，再将第三份CMC均匀撒放在搅拌缸S3面积的液面上，搅拌10～12min；（6）向搅拌缸中加入碳酸溶液，并进行超声波搅拌，搅拌转速为1000～2000rpm，搅拌时间5～15min，改善胶液的亲水性；再加入聚丙烯酸乳液与异丙醇溶剂，进行超声波搅拌均匀混合，搅拌转速为1000～2000rpm，搅拌时间5～15min，制得胶液；再将胶液抽真空至
‑
0.085Mpa，之后再分多次加
入硬碳粉末和导电剂，搅拌均匀得到负极活性料液；（7）再向负极活性料液中加入改性后的聚丙烯酸乳液，搅拌均匀后，得到用于在铝箔上涂覆的负极浆料优选的，步骤（1）中所述搅拌缸面积S
x
为：=S1=π(1/3)R
²
、S2=π(1/2)R
²
、S3=πR2。
[0007]优选的，搅拌缸在步骤（3）中的搅拌转速为公转为5～10rpm、自转为1500～1600rpm。
[0008]优选的，搅拌缸在步骤（4）中的搅拌转速为公转为10～15rpm、自转为1600～1800rpm。
[0009]优选的，搅拌缸在步骤（5）中的搅拌转速为公转为15～20rpm、自转为1800～2000rpm。
[0010]优选的，步骤（6）中硬碳粉末和导电剂分2～3次加入；首次加入硬碳粉末和导电剂之前先通5～10min的55℃干燥气体，之后再加入硬碳粉末和导电剂时，以公转为5～10rpm、自转为1000
‑
1200rpm的转速进行搅拌20min；后续每次再加入硬碳粉末和导电剂时，干燥气体的温度以10℃的梯度进行递增，通气时间和搅拌时间以10min的梯度进行递增，自转速度和公转速度分别以200rpm和5 rpm的梯度进行递增。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术根据搅拌缸的面积与CMC的量进行匹配撒放，可使CMC均匀撒放，避免CMC与水相遇时发生结团、结块的现象，同时提高了CMC的溶解性。随着CMC的加入，去离子水的浓度会越来越高，表面张力越来越大，通过对去离子水的加入温度、搅拌转速、撒放面积进行梯度式增加，从而降低了液体表面的张力，提升了溶液性及溶解速度。
[0012]导电粉末跟硬碳粉末加入胶液时，对粉末进行多批加入，同时对温度、搅拌转速、撒放面积都作了梯度增加的要求，使粉末与液体表面层相邻的两体相的密度差变小, 提升分散性。
[0013]在浆料体系中，硬碳、导电剂颗粒表面是疏水的，通过在CMC胶液加入碳酸溶液，使CMC胶液中亲水的羧基基团进行取代反应，改善疏水性使吸附有CMC的硬碳颗粒更加均匀分散在胶液中进，而可以抑制浆料沉降，防止浆料浆料沉降过快导致团聚等不良现象。
[0014]聚丙烯酸乳液颗粒表面的羧基改性，赋予聚丙烯酸亲水性，使之可以稳定的悬浮在水中。由于其亲水特性，使得聚丙烯酸对硬碳的吸附性较差，导致出现乳液上浮现象。所以聚丙烯酸乳液与异丙醇溶剂进行超声波搅拌均匀混合进行酯化反应,改善聚丙烯酸粘结剂与CMC分散后的硬碳浆料相容性, 部分聚丙烯酸粘结剂在浆料静置的时候无上浮，乳液均匀分布在浆料中。
[0015]使用聚丙烯酸乳液粘结剂，可以大幅提升负极铝箔与水性粘结剂的粘结作用，减少极片生产过程中脱膜现象，同时降低生产成本。
[0016]本专利技术可以降低负极浆料中硬碳、导电剂、胶液、聚丙烯酸粘结剂间的亲水性跟相容性，因此浆料分散效果更佳，同种产品下导电剂、聚丙烯酸粘结剂、CMC用量可以有调整空间，变相提升了负极浆料中活性物质的占比，提高了电池的能量密度。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的SEM图；图2为对比例的SEM图；图3为不同温度下实施例与对比例的剥落情况示意图。
具体实施方式
[0018]下面实施例对本专利技术作进一步描述。
实施例1
[0019]一种钠离子电池负极浆料，包括硬碳、羧甲基纤维素钠CMC、导电剂、聚丙烯酸乳液、碳酸溶液、异丙醇溶剂和去离子水。硬碳：导电剂：CMC：聚丙烯酸乳液：碳酸溶液：异丙醇溶剂之间的份数比等于85：0.3：0.2：0.5：0.1: 0.1。
实施例2
[0020]一种钠离子电池负极浆料，包括硬碳、羧甲基纤维素钠CMC、导电剂、聚丙烯酸乳液、碳酸溶液、异丙醇溶剂和去离子水。硬碳：导电剂：CMC：聚丙烯酸乳液：碳酸溶液：异丙醇溶剂之间的份数比等于90：1.6：3：2.5：2: 1。
实施例3
[0021]一种钠离子电池负极浆料，包括硬碳、羧甲基纤维素钠CMC、导电剂、聚丙烯酸乳液、碳酸溶液、异丙醇溶剂和去离子水。硬碳：导电剂：CMC：聚丙烯酸乳液：碳酸溶液：异丙醇溶剂之间的份数比等于95：3.0：5.0：5.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.钠离子电池负极浆料，其特征在于，包括硬碳、羧甲基纤维素钠CMC、导电剂、聚丙烯酸乳液、碳酸溶液、异丙醇溶剂和去离子水。2.根据权利要求1所述的钠离子电池负极浆料，其特征在于，所述硬碳：导电剂：CMC：聚丙烯酸乳液：碳酸溶液：异丙醇溶剂之间的份数比为：85～95：0.3～3.0：0.2～5.0：0.5～5.0：0.1～3.0: 0.1～3.0。3.一种根据权利要求1所述的钠离子电池负极浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将羧甲基纤维素钠CMC按照配比进行称取,，然后分成3次均匀撒放在搅拌缸的设定范围面积S
x
内，3次撒放的重量比值为2:3:6；（2）将去离子水按照CMC的份数均分为3份，并记为M1、M2、M3，其中每份温度为T1、T2、T3，T1温度25
±
5℃，T2温度为50
±
5℃，T3温度为75
±
5℃；（3）将去离子水M1加入到搅拌缸中，再将第一份CMC均匀撒放在搅拌缸S1面积的液面上，搅拌6～8min；（4）将去离子水M2加入到搅拌缸内，再将第二份CMC均匀撒放在搅拌缸S2面积的液面上，搅拌8～10min；（5）将去离子水M3加入到搅拌缸内，再将第三份CMC均匀撒放在搅拌缸S3面积的液面上，搅拌10～12min；（6）向搅拌缸中加入碳酸溶液，并进行超声波搅拌，搅拌转速为1000～2000rpm，搅拌时间5～15min，改善胶液的亲水性；再加入聚丙烯酸乳液与异丙醇溶剂，进行超声波搅拌均匀混合，搅拌转速为1000～2000rpm，搅拌时间5～15min，制得胶液；再将胶液抽真...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨程超，李红，田勇，李辉，张家博，张亮，
申请(专利权)人：浙江大象新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：