【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种钠离子电芯极片及其制备方法和应用，属于钠离子电池。
技术介绍
1、随着储能技术的快速发展以及储能市场的需求不断扩大，锂离子电池的应用面临着资源紧缺、资源分布不均匀、原材料价格波动大、安全性较差等问题。而钠离子电池则日益展示出其优势。钠在地壳中储量丰富且分布广泛，钠离子电池与锂离子电池具有类似的脱嵌机制，由于其电池价格低廉，具有宽温域使用特性，特别是低温放电性能优异，同时具有较高的安全性，无论在动力还是储能领域越来越受到市场青睐。特别是钠离子电池生产工艺基本和目前主流锂离子电池高度相似，生产设备和制造工艺门槛低，很容易产业化。
2、由于锂离子电池特殊性，生产中负极集流体无法使用铝箔，主要是因为充电过程中容易形成锂铝合金，导致集流体失效；而钠离子电池不存在这一问题，正极和负极都可以可以使用铝箔。
3、目前主流钠离子电池极片生产工艺采用和锂离子电池生产相似工艺，即分别将正极浆料涂敷在铝箔两面，负极浆料涂敷在铝箔两面，然后分别进行碾压，最后组装在一起。该工艺完全借鉴锂离子电池，但工艺相对繁琐，即需要对正负极片分开进行前端生产，这样增加了生产成本，降低了生产效率，同时会出现产能浪费问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请首先提供了一种钠离子电芯极片，通过双面涂覆挤压形成的电芯极片，集流体一侧为正极片，另一侧为负极片，有效降低了电池的重量和体积，赋予其更低的内阻和更低的成本。
2、具体地，本申请是通过以下方案实现的：
3、一种钠离
4、进一步的，作为优选：
5、所述正极片外侧设置有外侧集流体，外侧集流体一端设置有正极极耳。极耳与极柱连接，即可完成电芯极片的简单组装。
6、所述负极片外侧设置有外侧集流体，外侧集流体一端设置有负极极耳。极耳与极柱连接，即可完成电芯极片的简单组装。
7、所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶中的任一种。
8、所述导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯中的任一种或多种的混合物。
9、所述正极活性材料为过渡金属氧化物、聚阴离子化合物或普鲁士蓝类化合物中。
10、所述负极活性材料为硬碳类碳化物、软碳类碳化物或金属合金。
11、所述集流体为铝箔。
12、目前电池包基本上都是用从单体电芯到模组再到电池包的成组方式，通过多层级的成组方式保障电池安全，但会牺牲电池包的空间利用率和能量密度。本申请中钠离子电芯极片依然使用铝箔，但与传统工艺方法相比，本案将正、负极粉料分别涂敷在同一集流体铝箔的两面，可以降低电池的封装重量和体积，从而提高其空间利用率和能量密度，并具有更低的内阻，使电池的安全性也得到很大的提高。
13、同时，本申请第二方面目的，是提供了上述钠离子电芯极片的制备方法，包括如下步骤：
14、s1：选用金属铝箔材作为集流体。
15、s2：将正极活性材料、粘结剂、导电剂按一定比例在有机溶剂内混合均匀，涂覆在铝箔集流体的一侧，烘干后经过辊压到一定厚度后收卷。
16、s3：将负极活性材料、粘结剂、导电剂按一定比例在溶剂内混合均匀，涂覆在铝箔集流体的另一侧，烘干后经过辊压到一定厚度后收卷，得到所需电芯极片物料。
17、s4：将上述物料按照工艺要求进行模切后，得到极片。
18、加工过程中采用挤压双面涂布设备，分别将电极正极浆料和负极浆料从储液罐运输到涂头，均匀喷涂在集流体铝箔两面。具体为：将符合工艺要求的铝箔在涂布机设备上安装好，浆料通过喷头将电极材料均匀涂敷在箔材一侧，通过隧道炉进行烘烤，除去浆料中的溶剂。由于正极材料压实密度远大于负极材料，本专利技术中需优先涂敷正极材料，极片烘干后辊轧至所需厚度，再进行负极的涂敷制作，可以避免负极材料的过压。在正极辊压完成后收卷物料在进行负极涂敷时，可以与正极涂敷共用一条设备，只需更换涂布机涂布头并通过浆料转运罐打入负极浆料。这样可以根据实际生产情况，在产能波动范围内选择前工序所需设备线，起到降低成本，避免产能浪费，优化生产效率的效果。另外，钠离子电池正极浆料采用有机溶剂nmp，负极采用水溶剂。因此在极片烘干回收nmp和纯水后需要将nmp提纯，与纯水分离。
19、本申请第三方面目的，是提供了上述钠离子电芯极片的应用方向：钠离子电池的组装设计。包括以下步骤：
20、（1）将上述步骤s3中，所述电芯极片物料进行模切，并制备两个单层涂敷极片，极片有伸长出来的极耳区，一个为正极单层涂敷极片，一个为负极单层涂敷极片，将单层涂敷极片放在最外侧两边，涂覆层向内。在单层涂敷极片内叠加双层涂敷极片，正极涂敷层正对负极涂敷层，依次叠加，中间用隔膜隔开。
21、（2）将极片与隔膜交替堆叠完毕，并进行最终封装；在单层涂敷极片的伸长极耳区接钠离子电池端头，完成组装。
22、上述应用方法不仅起到降低成本、避免产能浪费、优化生产效率的效果，还可以应用于制作组装双极性钠离子电池。
23、上述应用方法所制作的具有以下优点：采用铝箔作为电极集流体，成本低廉，铝箔既是正极集流体也是负极集流体，同时在充放电过程中，电子的传递路径更短，集流体厚度就是电子传输的路径长度，在充放电时，电子直接从集流体的一侧流向另一侧，有着更小欧姆阻抗，从而降低了热失控风险，有效的提升了电池安全性。本专利技术钠离子电池有较好的功率性能，通过串联内部单元钠离子电池，电池组可以得到一个较高的输出电压。而且无需裁剪极耳，降低了生产损耗，提高了物料的利用率，同时减少了电极连接部件，降低了生产成本，提升了电池能量密度。
24、本申请钠离子电池制造所需壳体、顶盖均与传统锂/钠离子电池制造所需的壳体、顶盖通用，无需重新设计制造，其余所需工装夹具与电池零部件也几乎通用，大大降低了生产设计成本，也无需重新设计改造产线，可以快速投入生产应用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种钠离子电芯极片，其特征在于：包括正极片、集流体和负极片，正极片和负极片分别固定于集流体两侧，所述正极片是由正极活性材料、粘结剂、导电剂在有机溶剂中的均匀混合物涂覆于集流体一侧并干燥挤压所得，所述负极片是由负极活性材料、粘结剂、导电剂在去离子水中的均匀混合物涂覆于集流体另一侧并干燥挤压所得。
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电芯极片，其特征在于：所述正极片外侧设置有外侧集流体，外侧集流体一端设置有正极极耳。
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电芯极片，其特征在于：所述负极片外侧设置有外侧集流体，外侧集流体一端设置有负极极耳。
4.根据权利要求1所述的一种钠离子电芯极片，其特征在于：所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶中的任一种。
5.根据权利要求1所述的一种钠离子电芯极片，其特征在于：所述导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯中的任一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种钠离子电芯极片，其特征在于：所述正极活性材料为过渡金属氧化物、聚阴离子化合物或普鲁士蓝类化合物中。
7.根
8.一种权利要求1所述钠离子电芯极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.一种权利要求1所述钠离子电芯极片在钠离子电池中的应用，其特征在于：包括多组极片单元、多个隔膜、一外侧正极极片、一外侧负极极片、两外侧集流体，
10.根据权利要求9所述的一种钠离子电芯极片在钠离子电池中的应用，其特征在于，制备步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电芯极片，其特征在于：包括正极片、集流体和负极片，正极片和负极片分别固定于集流体两侧，所述正极片是由正极活性材料、粘结剂、导电剂在有机溶剂中的均匀混合物涂覆于集流体一侧并干燥挤压所得，所述负极片是由负极活性材料、粘结剂、导电剂在去离子水中的均匀混合物涂覆于集流体另一侧并干燥挤压所得。
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电芯极片，其特征在于：所述正极片外侧设置有外侧集流体，外侧集流体一端设置有正极极耳。
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电芯极片，其特征在于：所述负极片外侧设置有外侧集流体，外侧集流体一端设置有负极极耳。
4.根据权利要求1所述的一种钠离子电芯极片，其特征在于：所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶中的任一种。
5.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵政威，左华通，胡洪章，
申请(专利权)人：浙江昌意钠电储能有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。