钠离子电池负极及其制备方法、钠离子电池技术

本发明专利技术提供了一种钠离子电池负极及其制备方法、钠离子电池，钠离子电池负极包括集流体，其具有相对设置的第一外表面和第二外表面；负极活性材料层，设置在集流体的第一外表面和/或第二外表面上；含钠化合物层，设置在负极活性材料层远离集流体的外表面上。本发明专利技术的含钠化合物层能够在钠离子电池首次充放电过程中释放钠离子以对负极材料进行补钠，以弥补负极材料的首次不可逆钠消耗，从而提升了钠离子电池能量的密度；本申请的负极活性材料层与含钠化合物层为界面接触，相较于现有技术将补钠添加剂物理掺杂到负极材料层的内部时，其具有较优的循环稳定性和电化学性能。有较优的循环稳定性和电化学性能。有较优的循环稳定性和电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
钠离子电池负极及其制备方法、钠离子电池


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，具体而言，涉及一种钠离子电池负极及其制备方法、钠离子电池。

技术介绍

[0002]随着社会经济的发展，未来锂离子电池的成本、开发和应用将受到极大的限制。全世界研究人员关注的焦点是如何得到一种可以取代锂离子电池，能够大规模生产和应用的电池。
[0003]钠离子电池便是最具潜力的选项之一。其工作原理与锂离子电池相似，是一种依靠钠离子在正负极间移动来完成充放电工作的二次电池。但是，由于钠离子的原子半径较大，钠离子无法在石墨负极材料处进行高效率的脱嵌，影响电池的导电性。同时，现有常用的钠离子电池负极，在二次电池的首次充放电过程中，电解液溶剂不可避免地要在负极与电解液的相界面上发生反应，形成覆盖在负极表面的固体电解质膜(SEI膜)，SEI膜的形成会消耗部分Na
+
，造成正极活性Na
+
的损失，使得首次充放电的不可逆容量损失增大。因此，需要对负极材料进行补钠。
[0004]目前，钠离子电池补钠方法主要有以下两种方法：第一种是在正极中添加富钠物质，在第一圈充电过程中，通过电化学反应将钠释放。但是该方法效率不高，且补钠物质会带来一些不可避免的非活性物质，这部分非活性物质会影响产品整体能量密度。第二种是在负极材料中以分散混合的方式直接添加补钠添加剂以进行补钠。
[0005]例如专利CN108878780A公开了一种钠离子电池负极补钠方法，在惰性气氛中，将固态的金属钠在一定温度下熔融，得到液态钠；将液态金属钠均匀添加于负极片的表面，使得液态金属钠渗入负极片的负极材料间的空隙中，干燥后得到补钠负极片。
[0006]但是，采用该补钠方法存在以下问题：由于单质钠活性高，安全性低，影响后续电池组装工序。
[0007]又例如CN110690437公开了一种钠离子电池负极极片，采用碳包覆结构的磷化钠作为补钠添加剂，将碳包覆结构的磷化钠物理掺杂于负极活性材料内，制备钠离子电池负极极片。
[0008]虽然该方法解决了钠作为补钠添加剂安全性差的问题，但是碳包覆结构的补钠添加剂制备过程复杂，易出现包覆不均匀问题，造成电池长期的循环性能差的问题。同时，将补钠添加剂物理掺杂到负极材料的内部时，在进行补钠的过程中，负极材料内部的补钠添加剂会发生体积变化的问题，进而导致负极材料与集流体电接触不良的问题。
[0009]综上，现有技术中对钠离子电池负极进行补钠时存在的或操作安全性差、或产品电化学性能较差，或产品循环稳定性能较差等问题。因此，本专利技术有必要提供一种钠离子电池负极及其制备方法、钠离子电池，以改善上述问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的主要目的在于提供一种钠离子电池负极及其制备方法、钠离子电池，以解决现有技术中对钠离子电池负极进行补钠时存在的或操作安全性差、或产品电化学性能较差，或产品循环稳定性能较差等问题。
[0011]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种钠离子电池负极，钠离子电池负极包括：集流体，其具有相对设置的第一外表面和第二外表面；负极活性材料层，设置在集流体的第一外表面和/或第二外表面上；含钠化合物层，设置在负极活性材料层远离集流体的外表面上。
[0012]进一步地，负极活性材料层的厚度与含钠化合物层的厚度之比为0.5～10：1。
[0013]进一步地，负极活性材料层的厚度与含钠化合物层的厚度之比为1～5：1。
[0014]进一步地，负极活性材料层的厚度为3～15μm。
[0015]进一步地，含钠化合物层的厚度为0.5～15μm。
[0016]进一步地，含钠化合物层中的含钠化合物选自磷化钠、镍酸钠、铬酸钠、氧化钠、硫化钠、碳酸钠、氟化钠或氢氧化钠中的一种或多种。
[0017]进一步地，含钠化合物选自磷化钠、氧化钠或硫化钠中的一种或多种。
[0018]进一步地，含钠化合物包括磷化钠、氧化钠和硫化钠，且磷化钠、氧化钠和硫化钠的重量比为1～3：1：1～2。
[0019]进一步地，负极活性材料层中的负极活性材料选自硬碳、软碳、人造石墨或天然石墨中的一种或多种。
[0020]进一步地，负极活性材料层中的负极活性材料选自硬碳。
[0021]进一步地，硬碳的比表面积≤10m2/g，振实密度为0.85～1g/cm3，粒度为5～10μm，层间距为0.38～0.4nm。
[0022]进一步地，集流体选自铜箔、铝箔、钴箔、镍箔或银箔中的一种或多种，进一步优选为铝箔。
[0023]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种钠离子电池负极的制备方法，其包括：提供集流体，其具有相对设置的第一外表面和第二外表面；在集流体的第一外表面和/或第二外表面上设置负极活性材料层；在负极活性材料层远离集流体的外表面上设置含钠化合物层。
[0024]进一步地，制备方法包括以下步骤：将包含有负极活性材料的第一浆料涂覆在集流体的第一外表面和/或第二外表面上，第一干燥后得到第一外表面和/或第二外表面上设置有负极活性材料层的集流体；将包含有含钠化合物的第二浆料涂覆在负极活性材料层远离集流体的外表面上，第二干燥后得到钠离子电池负极。
[0025]进一步地，第一浆料通过以下步骤配制得到：将负极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂第一混合后进行第一研磨，得到第一浆料。
[0026]进一步地，第二浆料通过以下步骤配制得到：在惰性气氛条件下，将含钠化合物、第二导电剂和第二粘结剂第二混合后进行第二研磨，得到第二浆料。
[0027]进一步地，负极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂的重量比为6～8：1～2：0.5～1。
[0028]进一步地，含钠化合物、第二导电剂和第二粘结剂的重量比为6～8：1～2：0.5～1。
[0029]进一步地，第一导电剂和第二导电剂各自独立地选自乙炔黑、导电炭黑或碳纳米管中的一种或多种。
[0030]进一步地，第一粘结剂和第二粘结剂各自独立地选自聚偏二氟乙烯溶液、丁苯橡胶、羧甲基纤维素或聚丙烯酸中的一种或多种，
[0031]进一步地，第一粘结剂和第二粘结剂均为聚偏二氟乙烯溶液，且聚偏二氟乙烯溶液中聚偏二氟乙烯的质量浓度为50～100mg/mL。
[0032]进一步地，第一浆料在25℃条件下，粘度为2000～10000mPa
·
s；第一浆料中固体物质的D50粒径为5μm～10μm。
[0033]进一步地，第二浆料在25℃条件下，粘度为2000～10000mPa
·
s；第一浆料中固体物质的D50粒径为5μm～10μm。
[0034]进一步地，第一干燥的温度为50～90℃；第一干燥的时间为24～48h，更优选为24～36h。
[0035]进一步地，第二干燥的温度为50～90℃，更优选为60～80℃；第二干燥的时间为24～48h，更优选为24～36h。
[0036]根据本专利技术的另一方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池负极，其特征在于，所述钠离子电池负极包括：集流体(10)，其具有相对设置的第一外表面和第二外表面；负极活性材料层(20)，设置在所述集流体(10)的所述第一外表面和/或所述第二外表面上；含钠化合物层(30)，设置在所述负极活性材料层(20)远离所述集流体(10)的外表面上。2.根据权利要求1所述的钠离子电池负极，其特征在于，所述负极活性材料层(20)的厚度与所述含钠化合物层(30)的厚度之比为0.5～10：1；优选地，所述负极活性材料层(20)的厚度与所述含钠化合物层(30)的厚度之比为1～5：1。3.根据权利要求2所述的钠离子电池负极，其特征在于，所述负极活性材料层(20)的厚度为3～15μm；优选地，所述含钠化合物层(30)的厚度为0.5～15μm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的钠离子电池负极，其特征在于，所述含钠化合物层(30)中的含钠化合物选自磷化钠、镍酸钠、铬酸钠、氧化钠、硫化钠、碳酸钠、氟化钠或氢氧化钠中的一种或多种；优选地，所述含钠化合物选自所述磷化钠、所述氧化钠或所述硫化钠中的一种或多种；进一步优选地，所述含钠化合物选自所述磷化钠、所述氧化钠和所述硫化钠，且所述磷化钠、所述氧化钠和所述硫化钠的重量比为1～3：1：1～2。5.根据权利要求1所述的钠离子电池负极，其特征在于，所述负极活性材料层(20)中的负极活性材料选自硬碳、软碳、人造石墨或天然石墨中的一种或多种；优选地，所述负极活性材料层(20)中的负极活性材料选自所述硬碳；进一步优选地，所述硬碳的比表面积≤10m2/g，振实密度为0.85～1g/cm3，粒度为5～10μm，层间距为0.38～0.4nm；优选地，所述集流体选自铜箔、铝箔、钴箔、镍箔或银箔中的一种或多种，进一步优选为所述铝箔。6.一种钠离子电池负极的制备方法，其特征在于，所述钠离子电池负极的制备方法包括：提供集流体(10)，其具有相对设置的第一外表面和第二外表面；在所述集流体(10)的所述第一外表面和/或所述第二外表面上设置负极活性材料层(20)；在所述负极活性材料层(20)远离所述集流体(10)的外表面上设置含钠化合物层(30)。7.根据权利要求6所述的钠离子电池负极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晶博，郝雪纯，姜涛，高天一，孙焕丽，别晓非，计结胜，杨贺捷，张笑鸣，卢军，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：