正极片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了正极片及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
正极片及其制备方法、电芯和电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及正极片及其制备方法
、
电芯和电池及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着人类社会的发展，可利用能源的紧缺与不平衡的问题越来越突出，而且伴随而来的环境问题也刻不容缓
。
近年来，锂离子电池技术不断取得突破，在动力和储能等市场得到了广泛的应用和发展
。
但是由于锂资源的地壳丰度低且分布极度不平衡，导致碳酸锂等原材料的价格波动大，对锂离子电池的发展有一定的制约作用，急需一种新的电池技术来作为锂离子电池的有效补充
。
[0003]钠离子电池的早期研究基本与锂离子电池同步，相比于锂离子电池，钠离子电池有着成本低
、
钠资源丰富
、
适合大倍率充放和低温性能好等特点
。
目前研究的钠离子电池按技术路线可以分为层状氧化物体系
、
普鲁士蓝
/
白和聚阴离子三种，其中，层状氧化物体系能量密度最高但安全性能相对较差，电压平台较低
(
约
3.0V)
，普鲁士蓝
/
白存在结晶水难以去除的问题短期难以解决，聚阴离子有着非常高的安全性和循环性能，但是本体导电性和克容量相对较低
。
[0004]作为聚阴离子种的一种，硫酸盐体系的硫酸铁钠
(NFS)
有着非常明显的成本优势
、
较高的充放电平台<br/>(3.6V)
和合适的充放电区间
(2.0
‑
4.3V)
，但是本身导电性较差，克容量较低
(
理论克容量约
104mAh/g)
，导致其制备的电芯能量密度偏低，在一些能量密度要求较高的场景应用受限
。
[0005]补钠作为一种有效的补充首次充放电钠离子损失的手段，受到了不少研究者的关注和青睐
。
[0006]目前补钠剂相关现有技术的实施均存在产业化难度大或者成本高昂的问题，且对于硫酸盐体系的补钠研究缺失
。
[0007]鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供正极片及其制备方法
、
电芯和电池及其制备方法
。
[0009]本专利技术是这样实现的：第一方面，本专利技术提供一种正极片，包括集流体和设置在所述集流体上的电极膜，所述电极膜的组成按照质量百分比计包括：硫酸铁钠
90~95%、
草酸钠
0.01~5%、
导电剂
0.1~5%
以及粘接剂
0.1~5%
；草酸钠的
D50
为
1~5
μ
m
，硫酸铁钠的
D50
为1～5μ
m。
[0010]在可选的实施方式中，导电剂选自导电炭黑
、
导电石墨
、
碳纳米管和石墨烯中至少一种
。
[0011]在可选的实施方式中，粘接剂选自选自
PTFE、PVDF、ETEF
和
PAA
中至少一种
。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种如前述实施方式任一项的正极片的制备方法，包括：将硫酸铁钠
、
草酸钠
、
导电剂以及粘接剂混合均匀剪切制成原纤维化物料，将原纤维化物料经过挤出压延得到电极膜，然后通过热压的方式将电极膜和集流体复合得到正极极片
。
[0013]在可选的实施方式中，在将硫酸铁钠
、
草酸钠
、
导电剂以及粘接剂混合均匀制成原纤维化物料之前还包括：将商业化草酸钠通过砂磨或者气流磨进行粉碎，使草酸钠的
D50
控制在
1~5
μ
m
以内
。
[0014]第三方面，本专利技术提供一种电芯，包括如前述实施方式任一项的正极片或如前述实施方式的制备方法制得的正极片
。
[0015]第四方面，本专利技术提供一种电芯的化成处理方法，包括将如前述实施方式的电芯首次充电到
4.0V
以后采用
≤0.2C
的电流恒流充电到
4.3V
，截止条件
0.05C。
[0016]第五方面，本专利技术提供一种电池，包括如前述实施方式化成处理后的电芯
。
[0017]第六方面，本专利技术提供一种电池的制备方法，包括如前述实施方式的电芯的化成处理方法
。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的正极片，针对其活性成分为硫酸铁钠添加有合适量的草酸钠，草酸钠能够在充放电过程中分解，起到补钠的作用，而草酸钠分解无残留；限定草酸钠的
D50≤5
μ
m
，可避免由于其不导电且粒度太大与导电剂接触差，极化大，不利于草酸钠分解
。
[0019]本专利技术提供的正极片的制备方法，利用干法电极技术，首先将草酸钠均匀的混合到粉料中，通过高速剪切得到原纤维化的粉料，然后通过挤压成型和热复合的方式制得极片
。
避免了湿法工艺烘干导致的粘结剂和导电剂上浮的问题，保证了草酸钠在极片中的分布均匀性和导电网络的完整性本专利技术提供的首次化成方法，在电压达到
4.0V
时采用
≤0.2C
电流进行恒流充电，达到
4.3V
以后转恒流充电，截止电流
≤0.05C。
小电流可以降低过程极化和控制草酸钠的分解速度，有利于草酸钠分解，且此电压完全契合硫酸铁钠电芯的工作电压范围，不会带来额外的影响
。
附图说明
[0020]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
。
[0021]图1为实验例1的实验结果图
。
具体实施方式
[0022]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
。
[0023]下面对本专利技术提供的正极片及其制备方法
、
电芯和电池及其制备方法进行具体描述
。
[0024]本专利技术实施例提供的正极片，包括集流体和设置在所述集流体上的电极膜，所述电极膜的组成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种正极片，其特征在于，包括集流体和设置在所述集流体上的电极膜，所述电极膜的组成按照质量百分比计包括：硫酸铁钠
90~95%、
草酸钠
0.01~5%、
导电剂
0.1~5%
以及粘接剂
0.1~5%
；所述草酸钠的
D50
为
1~5
μ
m
，所述硫酸铁钠的
D50
为1～5μ
m。2.
根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述导电剂选自导电炭黑
、
导电石墨
、
碳纳米管和石墨烯中至少一种
。3.
根据权利要求1所述的正极片，其特征在于，所述粘接剂选自
PTFE、PVDF、ETEF
和
PAA
中至少一种
。4.
一种如权利要求1～3任一项所述的正极片的制备方法，其特征在于，包括：将所述硫酸铁钠
、
所述草酸钠
、
所述导电剂以及所述粘接剂混合均匀剪切制成原纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭义，杨亦双，李健平，刘毓坤，王健，张伟清，
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：