负极片及其制备方法和钠离子电池技术

本发明专利技术涉及电池材料技术领域，公开了负极片及其制备方法和钠离子电池

【技术实现步骤摘要】
负极片及其制备方法和钠离子电池


[0001]本专利技术涉及电池材料
，具体而言，涉及负极片及其制备方法和钠离子电池
。

技术介绍

[0002]钠离子电池
(SIBs)
由于原材料资源储量丰富
、
成本低廉
、
性能优越，被认为是储能领域的关键技术之一
。
其中，硬碳材料由于具备优异的储钠性能，容量高
(300mAh/g)、
电位低
(0.1V vs.Na/Na
+
)
以及循环稳定性好，被认为是最具潜力的钠离子电池负极材料
。
[0003]然而，由于硬碳的制备是在较低的温度下经由不同前驱体碳化而来，因此表面存在较多的杂原子官能团，且在碳化过程中的气体排放会导致大量孔隙的产生
。
因此硬碳的表面常常存在较多的缺陷和杂原子官能团，比表面大，与电解液副反应多，形成的固体电解质界面膜也不够均匀稳定
。
此外，硬碳本身孔隙较多，形貌不规则，导致硬碳材料的振实密度较低，匀浆涂布辊压后制成的负极片压实密度低，造成极片电解液吸液量较高，进一步加剧了钠电负极的副反应，影响电池循环性能
。
且较高的电解液用量会造成成本的上升，不利于大规模生产
。
[0004]现有技术中，为减少负极界面的副反应，提高硬碳材料的首次库伦效率和循环稳定性，减少电解液分解和产气，通常会对硬炭材料进行包覆
。
而常见的包覆方式是在硬碳表面包覆石墨化程度更高的软碳或石墨类材料，从而减少硬碳表面孔隙和缺陷
。
该方法可以减少电解液在界面处的副反应，但并不能改变钠离子电池中
SEI
膜持续性溶解重构的根本性问题
。
此外，由于包覆层厚度仅仅在纳米级，因此只能覆盖填补硬碳表面尺寸较小的开孔，对于硬碳颗粒之间的空间不能起到填充作用
。
因此，对电解液吸液量无法起到明显的改善效果
。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供负极片及其制备方法和钠离子电池
。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种负极片，包括硬碳材质的极片主体和混合固体电解质，混合固体电解质填充在极片主体的硬碳颗粒之间的孔隙内；
[0009]混合固体电解质包括质量比为
10:0.5
～5的高分子物质和钠盐，高分子物质选自聚环氧乙烯
、
聚偏氟乙烯
、
海藻酸钠
、
聚丙烯酸
、
聚丙烯酰胺和聚丙烯腈中至少一种；钠盐选自
NaFSI、NaTFSI、NaPF6、NaClO4和
NaBF4中至少一种
。
[0010]在可选的实施方式中，极片主体的表面也覆盖有混合固体电解质
。
[0011]在可选的实施方式中，负极片中，混合固体电解质与极片主体的质量比为1～
50:100
；
[0012]优选地，混合固体电解质与极片主体的质量比为5～
20:100。
[0013]第二方面，本专利技术提供一种如前述实施方式任一项的负极片的制备方法，包括：
[0014]将添加有混合固体电解质的负极浆料制成极片，然后进行高温辊压，使混合固体电解质充分流动至硬碳颗粒之间的孔隙内
。
[0015]在可选的实施方式中，辊压温度为
40
～
150℃。
[0016]在可选的实施方式中，负极浆料的固含量为
40
～
70
％
。
[0017]第三方面，本专利技术提供一种如前述实施方式任一项的负极片的制备方法，包括：
[0018]在普通负极片表面涂覆含有混合固体电解质的浆料，然后干燥，得到半成品负极片；
[0019]对半成品负极片进行高温辊压，将表面的高分子和钠盐的混合物挤压至硬碳颗粒之间的孔隙内
。
[0020]在可选的实施方式中，辊压温度为
40
～
150℃。
[0021]在可选的实施方式中，含有混合固体电解质的浆料的固含量为1～
20
％；
[0022]可选地，含有混合固体电解质的浆料的溶剂选自去离子水和
N
‑
甲基吡咯烷酮中至少一种
。
[0023]第四方面，本专利技术提供一种钠离子电池，包括如前述实施方式任一项的负极片
。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本申请提供的负极片，在硬碳颗粒之间的孔隙内填充混合固体电解质，将玻璃化转变温度较低的高分子材料与钠盐的混合物填充到硬碳颗粒之间的孔隙内部，减少了负极的吸液量，降低了电解液在负极的副反应程度，使电池的循环性能得到了提高；电解液在负极的吸液量降低，降低了电池整体的注液系数，降低了成本
。
因此，本申请实施例提供的负极片具有循环性能好，成本低的特点
。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图
。
[0027]图1左图为普通硬碳负极片的结构示意图，右图为本申请提供的负极片的结构示意图
。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述
。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行
。
所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品
。
[0029]下面对本专利技术实施例提供的负极片及其制备方法和钠离子电池进行具体说明
。
[0030]如图1有图所示，本专利技术实施例提供了一种负极片，包括硬碳材质的极片主体和混合固体电解质，混合固体电解质填充在极片主体的硬碳颗粒之间的孔隙内；
[0031]混合固体电解质包括质量比为
10:0.5
～
5(
例如
10:0.5、10:1、10:2、10:3
或
10:5
等
)
的高分子物质和钠盐，高分子物质选自聚环氧乙烯
、
聚偏氟乙烯
、
海藻酸钠
、
聚丙烯酸
、
聚丙烯酰胺和聚丙烯腈中至少一种；钠盐选自
NaFSI、NaTFSI、NaPF6、NaClO4和...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种负极片，其特征在于，包括硬碳材质的极片主体和混合固体电解质，所述混合固体电解质填充在所述极片主体的硬碳颗粒之间的孔隙内；所述混合固体电解质包括质量比为
10:0.5
～5的高分子物质和钠盐，所述高分子物质选自聚环氧乙烯
、
聚偏氟乙烯
、
海藻酸钠
、
聚丙烯酸
、
聚丙烯酰胺和聚丙烯腈中至少一种；所述钠盐选自
NaFSI、NaTFSI、NaPF6、NaClO4和
NaBF4中至少一种
。2.
根据权利要求1所述的负极片，其特征在于，所述极片主体的表面也覆盖有所述混合固体电解质
。3.
根据权利要求2所述的负极片，其特征在于，所述负极片中，所述混合固体电解质与所述极片主体的质量比为1～
50:100
；优选地，所述混合固体电解质与所述极片主体的质量比为5～
20:100。4.
一种如权利要求1～3任一项所述的负极片的制备方法，其特征在于，包括：将添加有所述混合固体电解质的负极浆料制成极片，然后进行辊压，使所述混合固体电解质充分流动至硬碳颗粒之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：李享，周世昊，李健平，张伟清，王健，张宁宁，马紫峰，廖小珍，
申请(专利权)人：江苏中兴派能电池有限公司，
类型：发明
国别省市：