一种钠离子电池负极制造技术

本发明专利技术涉及一种钠离子电池负极

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池负极、负极浆料及负极浆料制备方法


[0001]本专利技术属于电池负极材料领域，具体涉及一种钠离子电池负极
、
负极浆料及负极浆料制备方法
。

技术介绍

[0002]钠离子比锂离子半径大
34.2
％，这导致钠离子无法嵌入层间距较小的石墨负极
。
硬碳材料由于层间距比石墨大，被认为是未来理想的钠离子电池负极材料
。
[0003]硬碳材料通常是以生物质或树脂为前驱体，在
1000
‑
1500℃
左右碳化一定时间后破碎混合筛分后得到
。
但其粉料颗粒形边缘尖锐，粒径偏小，表面积较大，在水系浆料中润湿和均匀分散较为困难，浆料易团聚和沉降
。
涂布时膜面表面有明显划痕
、
颗粒和气泡，极片粘接性较差且容易掉粉
。
[0004]硬碳粉体的均匀润湿是浆料制作的核心步骤，初期加入溶剂过少不足以润湿全部粉料，硬碳粉料必然团聚，后续想将其打开较为困难；而且，过干的情况下，浆料容易“爬杆”，并不能起到搅拌的效果；如果溶剂偏多，浆料很容易流动，搅拌桨的剪切力作用效果减小，捏合搅拌也起不到捏合力粉碎团聚的作用
。
[0005]导致以上一系列问题的主要影响因素是浆料中各组分之间的接触情况和分散效果
。
粘结剂种类和添加比例对浆料中各组分的接触浸润情况和粘接性有明显影响，而制浆过程中物料的加入顺序
、
搅拌的速率等都会影响各组分间分散效果
。
[0006]由于
PVDF
具有良好的化学和电化学稳定性，大多数电极使用商业的 PVDF 作为粘结剂
。
但
PVDF 粘结剂具有较低的粘结性
、
较弱的机械强度且使用的 N
‑
甲基吡咯烷酮溶剂生产成本高
、
易挥发且有毒性，产业化使用成本较高且环境污染严重
。
水溶性粘结剂中含有大量的
‑
OH 和
‑
COOH 官能团，可与活性材料产生强氢键
、
离子
‑
偶极相互作用或形成化学键
。
同时水系粘结剂溶剂为水，对环境友好且成本较低，为目前负极体系常用粘结剂
。
[0007]现有负极活性材料中通常联用羧甲基纤维素（
CMC
）和丁苯橡胶
(SBR)
，其中
CMC
主要起分散作用，
SBR
起粘结作用
。
由于硬碳制浆过程中极易沉降且颗粒间粘接性较差，目前常规方法是通过提升浆料中
CMC
负载量增强分散效果，提升
SBR
负载量增加颗粒粘接性
。
但由于
CMC
添加过多，最终制得的浆料粘度较高
。
为实现更好的涂布效果，最终浆料出料固含量大多低于
50%
，浆料和光铝箔的接触角接近于
90
度
。
此时浆料和箔材之间润湿效果较差，涂布时涂层边缘极易出现明显缩料
、
拖尾和厚边问题，会对涂层和箔材之间的粘接性造成明显影响，而且极片在后续辊压过程中极易出现边缘过压黑边问题
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种钠离子电池负极
、
负极浆料及负极浆料制备方法
。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下方案来实现：一种钠离子电池负极，所述负极包括负极集流体和位于负极集流体表面上的负极
活性材料层，所述负极活性材料层的活性材料包括硬碳
、
导电剂
、
改性粘结剂
、
粘结剂；或；所述负极活性材料层的活性材料包括硬碳
、
导电剂
、
分散剂
、
改性粘结剂
、
粘结剂；所述改性粘结剂为水系粘结剂经过导电聚合物改性交联聚合而成的导电粘接剂
。
[0010]作为本专利技术的一个实施方式，所述活性材料，各组分质量份数如下：硬碳 93
‑
97
份，导电剂 0.5
‑3份，分散剂 0
‑
0.5
份，改性粘结剂 1.5
‑
3.5
份，粘结剂 0.1
‑
2.5
份
。
[0011]作为本专利技术的一个实施方式，所述硬碳包括生物质基硬碳
、
树脂基硬碳中的一种或两种
。
[0012]作为本专利技术的一个实施方式，所述导电剂包括炭黑
、
碳纳米管
、
碳纳米纤维
、
石墨烯中的一种或多种
。
[0013]作为本专利技术的一个实施方式，所述分散剂包括羧甲基纤维素
CMC。
[0014]作为本专利技术的一个实施方式，所述改性粘结剂是由水系粘结剂和导电聚合物单体在引发剂的作用下，交联聚合得到的；水系粘结剂
、
电聚合物单体的质量比为（1‑
10
）：（1‑
10
）
。
[0015]水系粘结剂包括羧甲基纤维素
、
聚丙烯酸
、
海藻酸盐
、
壳聚糖
、
瓜尔胶
、
黄原胶
、 阿拉伯胶，以及上述物质的衍生物中的一种或多种；导电聚合物单体包括多巴胺
、
苯胺
、
吡咯
、
芴
、
芘，以及上述物质的衍生物中的一种；引发剂为过氧化合物引发剂
、
偶氮类引发剂
、
氧化还原引发剂中的一种
。
改性后的粘结剂不仅具有大量的反应活性官能团（如
‑
OH
和
‑
COOH
等），还有具有极性官能团和共轭结构（如
C
‑
O、C
‑
N
等）
。
若直接将水系粘结剂和导电聚合物混合，导电聚合物在水系粘结剂的分散均一性难以保证，聚合物容易发生团聚沉降影响浆料中各组分之间的接触情况
。
[0016]作为本专利技术的一个实施方式，所述粘结剂包括丁苯橡胶
。
[0017]作为本专利技术的一个实施方式，所述改性粘结剂负载量是粘结剂的1‑4倍
。
[0018]本专利技术还提供了一种制备所述钠离子电池负极的负极浆料，所述负极浆料按质量百分数计，包括活性材料
50
‑
60%、
浸润剂
1.5
‑
11.5%
，溶剂
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【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，所述负极包括负极集流体和位于负极集流体表面上的负极活性材料层，所述负极活性材料层的活性材料包括硬碳
、
导电剂
、
改性粘结剂
、
粘结剂；或；所述负极活性材料层的活性材料包括硬碳
、
导电剂
、
分散剂
、
改性粘结剂
、
粘结剂；所述改性粘结剂为水系粘结剂经过导电聚合物改性交联聚合而成的导电粘接剂；所述改性粘结剂是由水系粘结剂和导电聚合物单体在引发剂的作用下，交联聚合得到的；水系粘结剂包括羧甲基纤维素
、
聚丙烯酸
、
海藻酸盐
、
壳聚糖
、
瓜尔胶
、
黄原胶
、
阿拉伯胶以及上述物质的衍生物中的一种或多种；导电聚合物单体包括多巴胺
、
苯胺
、
吡咯
、
芴
、
芘以及上述物质的衍生物中的一种
。2.
根据权利要求1所述的钠离子电池负极，其特征在于，活性材料的各组分质量份数如下：硬碳 93
‑
97
份，导电剂 0.5
‑3份，分散剂 0
‑
0.5
份，改性粘结剂 1.5
‑
3.5
份，粘结剂 0.1
‑
2.5
份
。3.
根据权利要求1所述的钠离子电池负极，其特征在于，所述硬碳包括生物质基硬碳
、
树脂基硬碳中的一种或两种
。4.
根据权利要求1所述的钠离子电池负极，其特征在于，所述导电剂包括炭黑
、
碳纳米管
、
碳纳米纤维
、
石墨烯中的一种或多种
。5.
根据权利要求1所述的钠离子电池负极，其特征在于，所述分散剂包括羧甲基纤维素
CMC。6.
根据权利要求1所述的钠离子电池负极，其特征在于，所述粘结剂包括丁苯橡胶
。7.
一种制备权利要求1‑6任一所述钠离子电池负极的负极浆料，其特征在于，所述负极浆料按质量百分数计，包括活性材料
50
‑
60%、
浸润剂
1.5
‑
11.5%
，溶剂
38.5
‑
48.5%。8.
一种如权利要求7所述的负极浆料的制备方法，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：万玲玲，王金钻，刘婵，侯敏，曹辉，
申请(专利权)人：上海瑞浦青创新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：