负极材料及其制备方法、负极片、电芯及钠离子电池技术

本公开实施例提供负极材料及其制备方法、负极片、电芯及钠离子电池，通过将乙烯焦油与硬碳材料进行混合，将乙烯焦油与硬碳材料的混合材料在浸渍炉中进行浸渍处理，对浸渍后的硬碳材料进行碳化处理，得到硬碳负极材料。乙烯焦油在常温下就具有较好的流动性并具有一定粘度，能够降低浸渍工艺对温度和压力的要求。在浸渍过程中，乙烯焦油挥发分相对较低且残碳率高，在热处理过程中不易因杂质挥发形成大量孔隙，制备的软碳包覆、填充硬碳材料具有高首效、高压实、优异的循环稳定性，这有利于负极材料的大规模生产制造，提升硬碳材料在钠离子电池中的使用可行性。池中的使用可行性。池中的使用可行性。

【技术实现步骤摘要】
负极材料及其制备方法、负极片、电芯及钠离子电池


[0001]本公开涉及二次电池
，尤其涉及负极材料及其制备方法、负极片、电芯及钠离子电池。

技术介绍

[0002]钠离子电池(Sodium
‑
ion battery)，是一种充电电池，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作
[0003]目前钠离子电池包括由正极片、负极片及位于正极片与负极片之间的隔膜组成的电芯，电芯置于电解液中，钠离子电池依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作。
[0004]目前，在钠离子电池中，负极材料中使用硬碳，硬碳材料无法石墨化且碳层排列规整度低于软碳，使得层间形成了较多的微孔，进而方便离子的嵌入和脱出。而且硬碳材料具备储金属比容量高、较低储金属电压、循环稳定等优势，是当前常用的负极材料。

技术实现思路

[0005]鉴于以上相关技术的缺点，本公开的目的在于提供负极材料及其制备方法、负极片、电芯及钠离子电池，以解决相关技术中硬碳材料在钠离子电池中使用可行性低的技术问题。
[0006]本公开第一方面提供一种用于钠离子电池的负极材料制备方法，其包括：
[0007]将乙烯焦油与硬碳材料进行混合；
[0008]将乙烯焦油与硬碳材料的混合材料在浸渍炉中进行浸渍处理；
[0009]对浸渍后的硬碳材料进行碳化处理，得到硬碳负极材料。
[0010]可选地，硬碳材料的D50的范围是4
‑
10μm，比表面积在3.0
‑
10.0g/m2。r/>[0011]可选地，乙烯焦油与硬碳材料的质量比为5:100
‑
15:100。
[0012]可选地，将乙烯焦油与硬碳材料的混合材料在浸渍炉中进行浸渍处理，包括：
[0013]将乙烯焦油与硬碳材料的混合材料置于浸渍炉内；
[0014]对浸渍炉进行抽真空并加热；
[0015]对加热后的浸渍炉进行加压浸渍。
[0016]可选地，浸渍炉内的加热温度范围是100
‑
300℃，压力为0.8
‑
2MPa，浸渍时间为2
‑
6h。
[0017]可选地，碳化处理过程的温度范围是900～1200℃，碳化时间3～6h。
[0018]可选地，将乙烯焦油与硬碳材料进行混合，包括：
[0019]将乙烯焦油加入硬碳材料中并进行搅拌，得到乙烯焦油与硬碳材料的混合材料。
[0020]本公开第二方面提供一种用于钠离子电池的负极材料，其包括：
[0021]使用上述任一实施例的负极材料制得的硬碳负极材料。
[0022]本公开第三方面提供一种用于钠离子电池的负极片，其包括：
[0023]集流体和负极活性物质，负极活性物质包括上述负极材料、导电剂和粘结剂。
[0024]本公开第四方面提供一种钠离子电池电芯，其包括：
[0025]正极片；
[0026]上述负极片；
[0027]隔膜，设置于正极片和负极片之间。
[0028]本公开第五方面提供一种钠离子电池，其包括：
[0029]壳体；
[0030]封装在壳体内的上述电芯；
[0031]注入到壳体内的电解液。
[0032]如上，本公开实施例中提供负极材料及其制备方法、负极片、电芯及钠离子电池，本实施例使用乙烯焦油作为填充剂和包覆剂，通过浸渍，使得乙烯焦油填充硬碳材料的内部孔隙并附着在其表面，之后通过碳化，乙烯焦油形成的软碳能够填充硬碳内部的介孔和大孔，并减少表面缺陷，且不会改变硬碳材料的微孔结构。尤其是，乙烯焦油在常温下就具有较好的流动性并具有一定粘度，能够降低浸渍工艺对温度和压力的要求。在浸渍过程中，乙烯焦油挥发分相对较低且残碳率高，在热处理过程中不易因杂质挥发形成大量孔隙，制备的软碳包覆、填充硬碳材料具有高首效、高压实、优异的循环稳定性，这有利于负极材料的大规模生产制造，提升硬碳材料在钠离子电池中的使用可行性。
附图说明
[0033]图1展示本公开一种实施例的负极材料制备方法的流程图。
具体实施方式
[0034]以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本公开所揭露的消息轻易地了解本公开的其他优点与功效。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用系统，本公开中的各项细节也可以根据不同观点与应用系统，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0035]下面以附图为参考，针对本公开的实施例进行详细说明，以便本公开所属
的技术人员能够容易地实施。本公开可以以多种不同形态体现，并不限定于此处说明的实施例。
[0036]在本公开的表示中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的表示意指结合该实施例或示例表示的具体特征、结构、材料或者特点包括于本公开的至少一个实施例或示例中。而且，表示的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本公开中表示的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0037]虽然未不同地定义，但包括此处使用的技术术语及科学术语，所有术语均具有与本公开所属
的技术人员一般理解的意义相同的意义。普通使用的字典中定义的术语追加解释为具有与相关技术文献和当前提示的消息相符的意义，只要未进行定义，不得过度解释为理想的或非常公式性的意义。
[0038]在对相关技术进行研究时发现，硬碳材料因其优势被用于钠离子电池的负极材料，硬碳材料在合成过程中因为杂质组分的挥发溢出，使得硬碳颗粒内部形成大量的孔隙，从而导致硬碳比表面积较大、压实密度低，在作为钠离子电池负极材料使用时会存在首效低、体积能量密度低、循环稳定性差的问题。这降低了硬碳材料在钠离子电池中的使用可行性。
[0039]图1为本公开实施例提供的用于钠离子电池的负极材料制备方法的流程图，如图1所示，该制备方法包括但不限于如下步骤：
[0040]步骤110：将乙烯焦油与硬碳材料进行混合；
[0041]步骤120：将乙烯焦油与硬碳材料的混合材料在浸渍炉中进行浸渍处理；
[0042]步骤130：对浸渍后的硬碳材料进行碳化处理，得到硬碳负极材料。
[0043]本实施例使用乙烯焦油作为填充剂和包覆剂，通过浸渍，使得乙烯焦油填充硬碳材料的内部孔隙并附着在其表面，之后通过碳化，乙烯焦油形成的软碳能够填充硬碳内部的介孔和大孔，并减少表面缺陷，且不会改变硬碳材料的微孔结构，提高硬碳材料的首效、压实密度以及循环稳定性。
[0044]尤其是，乙烯焦油在常温下就具有较好的流动性并具有一定粘度，能够降低浸渍工艺对温度和压力的要求。在浸渍过程中，乙烯焦油挥发分相对较低且残碳率高，在热处理过程中不易因杂质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，包括：将乙烯焦油与硬碳材料进行混合；将所述乙烯焦油与硬碳材料的混合材料在浸渍炉中进行浸渍处理；对浸渍后的硬碳材料进行碳化处理，得到硬碳负极材料。2.根据权利要求1所述的用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，所述硬碳材料的D50的范围是4
‑
10μm，比表面积在3
‑
10g/m2。3.根据权利要求1所述的用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，所述乙烯焦油与硬碳材料的质量比为5:100
‑
15:100。4.根据权利要求1所述的用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，所述将所述乙烯焦油与硬碳材料的混合材料在浸渍炉中进行浸渍处理，包括：将所述乙烯焦油与硬碳材料的混合材料置于所述浸渍炉内；对所述浸渍炉进行抽真空并加热；对加热后的所述浸渍炉进行加压浸渍。5.根据权利要求4所述的用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，所述浸渍炉内的加热温度范围是100
‑
300℃，压力为0.8
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高纪凡，严康，蒋治亿，卢林，
申请(专利权)人：江苏天合储能有限公司，
类型：发明
国别省市：