一种钠离子电池的制备方法技术

本发明专利技术涉及钠离子电池技术领域，具体公开了一种钠离子电池的制备方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池的制备方法


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，具体是一种钠离子电池的制备方法
。

技术介绍

[0002]近年来，随着社会发展和进步，电池储能在社会生活中逐渐占据重要地位
。
传统的铅酸电池和镍系电池能效低且污染严重，锂离子电池成本高且安全性有待提升，难以满足市场需求，由于钠离子电池具有高安全，低成本，低温性能好，环境友好等优点，促进了其在低速车和储能方面的应用
。
[0003]钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，利用钠离子在正负极之间可逆的脱嵌实现化学能和电能的转换
。
在首次充电过程中，由于在负极表面处会形成固态电解质膜（
SEI
膜），会消耗一部分钠离子，从而造成正极材料钠的损失，引起首次充放电效率偏低
。
与锂离子电池相比，钠离子电池还有能量密度偏低和循环寿命较短的缺点，使其在大规模商业化应用的速度缓慢
。
[0004]针对上述问题，为了提高钠离子电池的首效和循环寿命，目前现有解决的的方法有：（1）通过在化成时提高充电电压来提高首效，但这种方法往往循环寿命较差；（2）通过补钠提高循环寿命，但这种方法需要在钠离子电池体系中引入外部钠源，工艺繁琐同时外部钠源如金属钠存在安全风险
。
[0005]鉴于此，有必要提供一种解决钠离子电池首效低和循环寿命差的技术方案
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供钠离子电池的制备方法，该制备方法步骤简单，能有效提高钠离子电池的首次充放电效率和循环寿命，且不会引入外部钠源，安全性高
。
[0007]本专利技术的目的主要通过以下技术方案实现：钠离子电池的制备方法，包括以下步骤：
S1 向匀浆罐内依次加入钠离子电池正极材料
、
导电剂及粘接剂，进行混浆工序制备正极混合浆料；其中，在混浆工序中，向匀浆罐内通入设计体积的二氧化碳气体；
S2 将制备的正极混合浆料进行涂布
、
辊压
、
分切
、
裁切
、
叠片
、
封装
、
烘烤
、
注液，得到待化成的设计容量为
10Ah
的电芯；
S3 将电芯在
45℃
下负压化成制备电池；其中，化成工序中，至少最后一次恒流充电时，保持截止电压至
3.9~4.1V
；
S4 将化成后的电池进行负压定容，完成制备；其中，负压定容工序中，恒流充电时均保持电压为
3.9~4.1V。
[0008]基于以上制备方法，混浆工序具体为：
S11 向匀浆罐内依次加入钠离子电池正极材料
、
导电剂及粘接剂，加料过程中匀浆罐保持公转转速
(5
±
1)r/min
运行，加料完成后，开始干混预搅拌，公转设定反转转速
(7
±
1)r/min
运行，自转分散暂不启动；
3~8min
后开启干混搅拌并向匀浆罐中通入设计体积的
二氧化碳气体，公转转速设定为
15r/min
，自转转速设定为
400 r/min
，搅拌
1~2h
；
S12 向匀浆罐内加入
NMP
溶剂进行溶剂混合，控制混合后浆料的固含量在
65%~75%
；溶剂混合时设定公转转速为
(15
±
5)r/min
，辅以
(150
±
2)r/min
的自转，搅拌
1~2h
，完成后再次加入
NMP
溶剂，公转速度不变，自转转速提高到
(500
±
5) r/min
，稀释并搅拌
10
‑
15min
；
S13 保持公转转速
(15
±
5)r/min
不变，提高自转分散转速至
(1200
±
50)r/min
，搅拌
1~3h
后，降速慢搅进行降温，完成正极混合浆料制备
。
[0009]基于以上制备方法，所述降速慢搅时，匀浆罐公转转速为
(10
±
1)r/min
，自转转速为
(200
±
5) r/min。
[0010]基于以上制备方法，所述二氧化碳气体的设计体积为匀浆罐容积的
0.5%~1.5%。
[0011]基于以上制备方法，所述钠离子电池正极材料为聚阴离子正极材料
、
普鲁士蓝类正极材料
、
氧化物正极材料中的一种或任意两种以上物质的组合
。
[0012]基于以上制备方法，所述钠离子电池正极材料表面氢氧化钠含量大于
1500PPM
，
pH
值大于
11。
[0013]基于以上制备方法，所述粘接剂为聚偏二氟乙烯
、
聚四氟乙烯
、
聚丙烯酸锂
、
丁苯橡胶
、
丁腈橡胶
、
丁烯橡胶
、
苯乙烯橡胶
、
聚氨酯中的一种或任意两种以上物质的组合
。
[0014]基于以上制备方法，所述导电剂为导电炭黑
、
乙炔黑
、
气相生长炭纤维
、
碳纳米管
、
石墨烯中的一种或任意两种以上物质的组合
。
[0015]基于以上制备方法，所述化成工序中，最后两次恒流充电时，均保持截止电压至
3.9~4.1V。
[0016]基于以上制备方法，所述负压定容工序具体为：包括两次恒流充电步骤和一次恒流放电步骤，每次充电和放电步骤前后电池均进行静置；其中，两次恒流充电步骤中，均保持电压为
3.9~4.1V
，真空度为
‑
0~
‑
20KPa。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用干法工艺混合钠离子电池正极材料
、
导电剂和粘结剂粉体，在混合过程中不停地通入二氧化碳气体，将钠离子电池正极材料表面的氢氧化钠转化为碳酸钠，作为预钠化的钠源，通过负压化成和负压定容工序，将碳酸钠分解成二氧化碳和钠离子，其中二氧化碳气体在负压化成和定容过程中被抽出电芯内部，钠离子嵌入至负极表面形成
SEI
膜，有效地提高了钠离子电池首次充放电效率和循环寿命
。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钠离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1 向匀浆罐内依次加入钠离子电池正极材料
、
导电剂及粘接剂，进行混浆工序制备正极混合浆料；其中，在混浆工序中，向匀浆罐内通入设计体积的二氧化碳气体；
S2 将制备的正极混合浆料进行涂布
、
辊压
、
分切
、
裁切
、
叠片
、
封装
、
烘烤
、
注液，得到待化成的设计容量为
10Ah
的电芯；
S3 将电芯在
45℃
下负压化成制备电池；其中，化成工序中，至少最后一次恒流充电时，保持截止电压至
3.9~4.1V
；
S4 将化成后的电池进行负压定容，完成制备；其中，负压定容工序中，恒流充电时均保持电压为
3.9~4.1V。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，混浆工序具体为：
S11 向匀浆罐内依次加入钠离子电池正极材料
、
导电剂及粘接剂，加料过程中匀浆罐保持公转转速
(5
±
1)r/min
运行，加料完成后，开始干混预搅拌，公转设定反转转速
(7
±
1)r/min
运行，自转分散暂不启动；
3~8min
后开启干混搅拌并向匀浆罐中通入设计体积的二氧化碳气体，公转转速设定为
15r/min
，自转转速设定为
400 r/min
，搅拌
1~2h
；
S12 向匀浆罐内加入
NMP
溶剂进行溶剂混合，控制混合后浆料的固含量在
65%~75%
；溶剂混合时设定公转转速为
(15
±
5)r/min
，辅以
(150
±
2)r/min
的自转，搅拌
1~2h
，完成后再次加入
NMP
溶剂，公转速度不变，自转转速提高到
(500
±
5) r/min
，稀释并搅拌
10
‑
15min
；
S13 保持公转转...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤争耀，王金凤，张雅荣，龚文旭，李云，陈启章，
申请(专利权)人：中自环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：