一种钠离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于钠离子电池技术领域，具体涉及一种钠离子电池及其制备方法。本申请提供的钠离子电池通过将正负极活性材料层的克容量、中值粒径、单面压实密度和压实密度，正负极活性材料层的克容量和面密度之间的比例因子控制在一定范围内，各参数之间形成平衡关系，且本申请采用高孔隙率隔膜，可以有效降低电池内阻，使得钠离子能灵活从嵌入脱出，并均匀分布在负极片上，加上采用小粒径正负极主材，可以有效缩短扩散距离，减小循环过程中的体积变化，进而提高电池的低温循环性能和倍率性能。进而提高电池的低温循环性能和倍率性能。进而提高电池的低温循环性能和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于钠离子电池
，具体涉及一种钠离子电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于清洁能源需求快速增长，新能源汽车受到越来越多的关注。作为核心部件，动力电池是新能源汽车发展关键之一。随着锂离子电池价格上涨、资源储量有限等问题的显现，资源分布广泛的钠离子电池逐渐进入人们的视野。钠电池是能源技术中的重要分支，与锂电池相比，钠的储量远高于锂，钠离子电池使用的材料均可采用廉价易得的材料，这也是钠电池所具有的价格上的先天优势。而且，锂电池由于易生成枝晶等原因，造成短路自燃的安全隐患，而钠电池不易形成枝晶，安全性远高于锂电池，因此，钠离子电池是最具开发潜力的技术之一。
[0003]但钠离子电池相较于锂离子电池来说，仍存在能量密度低和循环寿命不足的问题，同时钠离子电池的高倍率和超低温放电性能是其相较于锂离子电池的重要优势所在，所以针对钠离子电池的长循环寿命和高倍率性能的改善是目前钠离子电池业界研究中的重点问题。
[0004]目前钠电池行业研究的重点在于如何改善负极SEI膜的成膜质量，以此来改善电池的性能，但对负极材料的本征特性(如微观结构构成/粒径/比表面积等)对电池性能影响的研究较少。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：提供一种钠离子电池，该钠离子电池正负极片参数比例因子的值控制在一定范围内时，该电池的低温循环性能和倍率性能明显增强。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]根据本申请的一方面，本申请提供一种钠离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液，所述正极片包括负极集流体及涂覆在所述负极集流体上的正极活性物质层，所述负极极片包括负极集流体以及涂覆在所述负极集流体上的负极活性物质层；
[0008]其中，所述正极活性物质层的克容量C
正
(mAh/g)、中值粒径D
正
(μm)、单面压实密度M
正
(g/m2)、压实密度P
正
(g/cm3)满足如下关系式：
[0009][0010]所述负极活性物质层的克容量C
负
(mAh/g)、中值粒径D
负
(μm)、单面压实密度M
负
(g/m2)、压实密度P
负
(g/cm3)满足如下关系式：
[0011][0012]优选的，所述C
正
、所述C
负
、所述M
正
和所述M
负
之间满足如下关系式：
[0013][0014]优选的，所述C
正
的取值范围为130≤C
正
≤180，所述D
正
的取值范围为3≤D
正
≤15，所述M
正
的取值范围为150≤M
正
≤210，所述P
正
的取值范围为2.9≤P
正
≤3.3。
[0015]优选的，所述C
负
的取值范围为320≤C
负
＜400，所述D
负
的取值范围为5≤D
负
≤16，所述M
负
的取值范围为70≤M
负
≤100，所述P
负
的取值范围为0.9≤P
负
≤1.1。
[0016]优选的，所述隔膜为陶瓷隔膜，所述隔膜的孔隙率为40
‑
50％、透气度为120
‑
210s/100ml、厚度为9
‑
20μm、穿刺强度≥5N。
[0017]优选的，所述电解液包括有机溶剂、钠盐和功能添加剂；
[0018]所述有机溶剂为碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸
‑
乙酯、碳酸丙烯酯、含氟、硫或含不饱和键的链状或环状酯中的一种或几种；
[0019]所述钠盐为高氯酸钠、双氟磺酰亚胺钠、六氟磷酸钠、氯化钠、氟化钠、硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸钠、四氟硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、双草酸硼酸钠中的一种或几种；
[0020]所述功能添加剂为联苯、苯基环已烷、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯中的一种或几种。
[0021]优选的，所述正极活性物质层包括正极活性物质、导电剂和粘结剂；所述负极活性物质层包括负极活性物质、导电剂和粘结剂；
[0022]所述正极活性物质为层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝及普鲁士白、有机正极材料中的至少一种；
[0023]所述负极活性物质为硬碳、软碳、碳纤维、石墨化碳微球、人造石墨、天然石墨中的至少一种；
[0024]所述导电剂为炭黑、SuperP、碳纳米管、乙炔黑、科琴黑、导电石墨、纳米碳纤维中的一种或几种；
[0025]所述粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、如聚丙烯、聚乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠等的一种或几种。
[0026]优选的，所述层状过渡金属中值粒径为5
‑
13μm，克容量≥170mAh/g。优选的，所述硬碳中值粒径为5
‑
9μm，克容量≥350mAh/g。
[0027]根据本申请的另一方面，本申请提供一种钠离子电池的制备方法，包括如下步骤：
[0028]1)正极的制备：
[0029]S1、将正极活性物质、导电剂、粘结剂以(94
‑
98)：(1
‑
3)的重量比搅拌，再加入0.1
‑
1份草酸进行混合，制得正极混合浆料；
[0030]S2、将粘结剂制成固含量为4
‑
6％的胶液，将所述正极混合浆料和所述胶液按重量比(96
‑
98)：(1
‑
3)搅拌均匀，加入0.1
‑
1重量份数的导电剂，并分步加入N
‑
甲基吡咯烷酮，搅拌均匀成粘度为4800
‑
5200Pa.s的正极浆料，并涂覆于正极集流体上，烘干辊压得正极片；
[0031]2)负极的制备：
[0032]S1、将负极活性物质、粘结剂、导电剂以(92
‑
96)：(1
‑
4)：(1
‑
4)的重量比进行混合，
制得负极混合浆料；
[0033]S2、在所述负极混合浆料中分步加入去离子水，搅拌均匀，先后加入1
‑
4份粘结剂、0.1
‑
0.5份保液剂，搅拌均匀成粘度为2800
‑
3200Pa.s的负极浆料，并涂覆于负极集流体上，烘干辊压得负极片；
[0034]3)隔膜的制备：在PE基膜上涂覆3
‑
5μm的陶瓷涂层；
[0035]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，其特征在于，包括正极极片、负极极片、隔膜及电解液，所述正极片包括负极集流体及涂覆在所述负极集流体上的正极活性物质层，所述负极极片包括负极集流体以及涂覆在所述负极集流体上的负极活性物质层；其中，所述正极活性物质层的克容量C
正
(mAh/g)、中值粒径D
正
(μm)、单面压实密度M
正
(g/m2)、压实密度P
正
(g/cm3)满足如下关系式：所述负极活性物质层的克容量C
负
(mAh/g)、中值粒径D
负
(μm)、单面压实密度M
负
(g/m2)、压实密度P
负
(g/cm3)满足如下关系式：2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述C
正
、所述C
负
、所述M
正
和所述M
负
之间满足如下关系式：3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池，其特征在于，所述C
正
的取值范围为130≤C
正
≤180，所述D
正
的取值范围为3≤D
正
≤15，所述M
正
的取值范围为150≤M
正
≤210，所述P
正
的取值范围为2.9≤P
正
≤3.3。4.根据权利要求1或2所述的钠离子电池，其特征在于，所述C
负
的取值范围为320≤C
负
＜400，所述D
负
的取值范围为5≤D
负
≤16，所述M
负
的取值范围为70≤M
负
≤100，所述P
负
的取值范围为0.9≤P
负
≤1.1。5.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述隔膜为陶瓷隔膜，所述隔膜的孔隙率为40
‑
50％、透气度为120
‑
210s/100ml、厚度为9
‑
20μm、穿刺强度≥5N。6.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、钠盐和功能添加剂；所述有机溶剂为碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸
‑
乙酯、碳酸丙烯酯、含氟、硫或含不饱和键的链状或环状酯中的一种或几种；所述钠盐为高氯酸钠、双氟磺酰亚胺钠、六氟磷酸钠、氯化钠、氟化钠、硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸钠、四氟硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、双草酸硼酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，吴志荣，尚佩，莫雪丽，杨贵芳，
申请(专利权)人：上海扬广科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：