一种钠离子电池用正极片及其制备方法与电性能测试方法技术

本发明专利技术涉及一种钠离子电池用正极片及其制备方法与电性能测试方法，所述制备方法包括：(1)混合导电剂、粘结剂和溶剂，得到导电胶；(2)混合活性物质和所得导电胶，得到正极浆料；(3)将所得正极浆料涂覆于集流体，经辊压和干燥后，得到所述钠离子电池用正极片；步骤(1)之前，对导电剂、粘结剂和活性物质进行预处理，所述预处理为真空烘烤。本发明专利技术中通过对原料进行预处理的方式，严格控制制备原料的干燥程度，改善了浆料的粘性及流动性，提高了电极片涂敷均匀性、一致性及电池测试结果稳定性与可靠性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池用正极片及其制备方法与电性能测试方法


[0001]本专利技术属于钠离子电池
，涉及一种钠离子电池用正极片及其制备方法与电性能测试方法。

技术介绍

[0002]二次电池在当今社会中有着广泛的应用，尤其是锂二次电池，因其具备能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，近些年来在新能源汽车、电动两轮车、低速电动车、工业储能与便携式储能等领域有着广泛的应用。然而，锂离子电池需要使用锂作为主要工作介质，锂资源相对溃泛且开采程度低。近些年来，随着新能源汽车行业的高速发展，作为锂离子电池正极材料主要原材料的碳酸锂或氢氧化锂，价格昂贵，严重影响了产业链的供给稳定性及产业的可持续发展前景。
[0003]开发具备更高性价比的钠离子电池技术，在部分应用场景中替代锂离子电池的缺口成为行业发展共识。然而，钠离子电池技术，尤其是提供能量源的正极材料技术产业化进展缓慢。一方面，由于钠离子电池正极材料的技术路线尚存在争议或受限于不同体系技术指标的短板而未完全确定，如磷酸盐结构正极、普鲁士蓝/白结构正极、层状氧化物结构正极在循环寿命、成本、比能量、低温、功率密度等方面各有优劣势；另一方面，钠离子电池正极材料的检测分析技术与电性能测试技术严重缺失，由于钠与锂理化特性的差异导致碳酸钠、氢氧化钠、碳酸锂、氢氧化锂及由上述物质制备的正极材料的理化特性与电化学特性(如表面残余碱、pH、空气稳定性、浆料粘度等)存在巨大差异，现有锂离子电池正极材料粉末分析技术及电性能测量技术(如主元素、杂质、库伦效率等)在含钠正极材料尤其是层状氧化物钠离子电池正极材料中几乎不适用。这严重影响了钠离子电池正极材料的研究开发与产业化进程。
[0004]因此，开发一种可靠性高、适用性强、快速高效的钠离子电池正极材料电性能测试方法至关重要。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种钠离子电池用正极片及其制备方法与电性能测试方法，通过对原料进行预处理的方式，改善了浆料的粘性及流动性，提高了电极片涂敷均匀性、一致性及电池测试结果稳定性与可靠性。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种钠离子电池用正极片的制备方法，所述制备方法包括：
[0008](1)混合导电剂、粘结剂和溶剂，得到导电胶；
[0009](2)混合活性物质和所得导电胶，得到正极浆料；
[0010](3)将所得正极浆料涂覆于集流体，经辊压和干燥后，得到所述钠离子电池用正极片；
[0011]步骤(1)之前，对导电剂、粘结剂和活性物质进行预处理，所述预处理为真空烘烤。
[0012]本专利技术根据钠离子电池的活性物质，提供了一种正极片的制备方法，通过对原料进行预处理的方式，改善了浆料的粘性及流动性。
[0013]本专利技术提供的钠离子电池用正极片的制备方法，通过改进了电极片涂敷均匀性，改善了极片微观结构的一致性，提高了电池测试结果稳定性与可靠性。
[0014]优选地，所述真空烘烤的温度为85～120℃，例如可以是85℃、95℃、105℃、115℃或120℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述真空烘烤的时间为4～20h，例如可以是4h、8h、10h、15h或20h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0016]优选地，所述真空烘烤后置于干燥器中冷却保存。
[0017]优选地，步骤(1)所述导电剂、粘结剂和溶剂的质量百分比为(80～90)％:(5～10)％:(5～10)％，例如可以是80％:10％:10％、90％:5％:5％、82％:9％:9％、88％:6％:6％或85％:10％:5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述溶剂包括N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0019]优选地，步骤(1)所述混合的方式包括：混合搅拌粘结剂和溶剂直至完全溶解，再混合导电剂并分散搅拌。
[0020]优选地，步骤(2)所述活性物质包括具有α
‑
NaFeO2结构的层状化合物。
[0021]优选地，步骤(2)所述活性物质中Na的摩尔含量为0.8～1，例如可以是0.8、0.85、0.9、0.95或1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，步骤(2)所述活性物质包括NaNi
1/2
Mn
1/2
O2、NaFe
1/2
Mn
1/2
O2、NaNi
1/3
Fe
1/3
Mn
1/3
O2、NaNi
1/4
Fe
1/4
Mn
1/2
O2、NaNi
2/5
Fe
1/5
Mn
2/5
O2、NaCu
2/9
Fe
1/3
Mn
4/9
O2或NaCu
1/9
Ni
2/9
Fe
1/3
Mn
1/3
O2中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括NaNi
1/2
Mn
1/2
O2和NaFe
1/2
Mn
1/2
O2的组合，NaFe
1/2
Mn
1/2
O2和NaNi
1/3
Fe
1/3
Mn
1/3
O2的组合，NaNi
1/3
Fe
1/3
Mn
1/3
O2和NaNi
1/4
Fe
1/4
Mn
1/2
O2的组合，NaNi
1/4
Fe
1/4
Mn
1/2
O2和NaNi
2/5
Fe
1/5
Mn
2/5
O2的组合，NaNi
2/5
Fe
1/5
Mn
2/5
O2和NaCu
2/9
Fe
1/3
Mn
4/9
O2的组合，NaCu
2/9
Fe
1/3
Mn
4/9
O2和NaCu
1/9
Ni
2/9
Fe
1/3
Mn
1/3
O2的组合。
[0023]优选地，步骤(2)所述正极浆料中，活性物质、导电剂和粘结剂的质量百分比为(90～98)％:(1～5)％:(1～5)％，例如可以是90％:5％:5％、98％:1％:1％、92％:4％:4％、94％:3％:3％、96％:2％:2％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池用正极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)混合导电剂、粘结剂和溶剂，得到导电胶；(2)混合活性物质和所得导电胶，得到正极浆料；(3)将所得正极浆料涂覆于集流体，经辊压和干燥后，得到所述钠离子电池用正极片；步骤(1)之前，对导电剂、粘结剂和活性物质进行预处理，所述预处理为真空烘烤。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空烘烤的温度为85～120℃；优选地，所述真空烘烤的时间为4～20h；优选地，所述真空烘烤后置于干燥器中冷却保存；优选地，步骤(1)所述导电剂、粘结剂和溶剂的质量百分比为(80～90)％:(5～10)％:(5～10)％；优选地，所述溶剂包括N
‑
甲基吡咯烷酮；优选地，步骤(1)所述混合的方式包括：混合搅拌粘结剂和溶剂直至完全溶解，再混合导电剂并分散搅拌。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述活性物质包括具有α
‑
NaFeO2结构的层状化合物；优选地，步骤(2)所述活性物质中Na的摩尔含量为0.8～1；优选地，步骤(2)所述活性物质包括NaNi
1/3
Fe
1/3
Mn
1/3
O2、NaNi
1/4
Fe
1/4
Mn
1/2
O2、NaNi
2/5
Fe
1/5
Mn
2/5
O2、NaCu
2/9
Fe
1/3
Mn
4/9
O2或NaCu
1/9
Ni
2/9
Fe
1/3
Mn
1/3
O2中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(2)所述正极浆料中，活性物质、导电剂和粘结剂的质量百分比为(90～98)％:(1～5)％:(1～5)％；优选地，步骤(2)所述混合还包括N
‑
甲基吡咯烷酮，控制正极浆料的固含量为50～60％；优选地，步骤(2)所述混合还包括补充剂；优选地，所述补充剂包括马来酸和/或PVP乳液；优选地，步骤(2)所述正极浆料的粘度为5000～8000mPa
·
s；优选地，步骤(2)所述混合的方式为：依次添加导电胶、活性物质和N
‑
甲基吡咯烷酮，进行离心、搅拌混合，并添加补充剂，调节粘度。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述涂覆的速度为200～800mm/min，优选为300～500mm/min；优选地，步骤(3)所述涂覆后还包括烘烤；优选地，所述烘烤的温度为105～115℃；优选地，所述烘烤的时间为2～3h；优选地，所述钠离子电池用正极片的压实密度与厚度满足公式：其中，ρ
e
为钠离子电池用正极片的压实密度，m
e
为钠离子电池用正极片的质量，m
b
为集流体的质量，S为钠离子电池用正极片的面积，d
e
为钠离子电池用正极片的厚度，d
b
为集流体的厚度；优选地，所述钠离子电池用正极片的压实密度为2.8～3.4g/cm3；
优选地，步骤(3)所述干燥包括真空干燥；优选地，所述真空干燥的温度为90～120℃；优选地，所述真空干燥的时间为4～8h。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)混合搅拌粘结剂和N
‑
甲基吡咯烷酮直至完全溶解，再混合导电剂并分散搅拌，导电剂、粘结剂和N
‑
甲基吡咯烷满足质量百分比为(80～90)％:(5～10)％:(5～10)％，得到导电胶；(2)依次添加所述导电胶、活性物质和N
‑
甲基吡咯烷酮，进行离心、搅拌混合，控制固含量为50～60％，并添加马来酸和/或PVP乳液作为补充剂，调节粘度，得到粘度为5000～8000mPa
·
s的正极浆料；所述正极浆料中，活性物质、导电剂和粘结剂的质量百分比为(90～9...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌仕刚，朱卫泉，秦兴才，陈劲，张虎，李文强，王旭芳，侯智伟，陈月华，魏蕾，
申请(专利权)人：北京盟固利新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：