【技术实现步骤摘要】
本申请涉及新能源，尤其涉及一种双极性钠离子电池及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池(libs)因其能量密度高、无记忆效应、自放电率低和循环寿命长等优点，被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和电网储能等领域。然而，由于锂资源有限、锂资源分布不均、锂回收技术难等问题，导致了锂源价格的大幅度上涨，以至于锂电池价格居高不下。
2、然而，与锂元素同族的钠具有原料丰富、成本低廉、分布广泛等优点，同时钠离子电池具有与锂离子电池相似的物化性质和电化学反应机理，因此钠离子电池是一类最具潜力的替代产品。并且铝和钠在低电位下不会发生合金化反应，钠离子电池正极和负极的集流体都可使用廉价的铝箔，这在降低钠离子电池的整体成本来说具有显著的优势。
3、然而，现阶段钠离子电池的应用体系中，正负极材料的选型不固定，导致现阶段商业化的钠离子电池的应用并没有明确的技术支持。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种双极性钠离子电池，旨在解决现有钠离子电池正负极材料的选型不固定，导致现阶段钠离子电池的应用体系没有明确技术支持，为此本专利技术提出了一种钠离子电池的正极选用层状氧化物搭配硬碳负极的应用方案，为解决其商业化应用的技术问题。
2、为实现以上目的，本申请提供一种双极性钠离子电池，包括多个层叠设置的双极性电极，双极性电极之间设置隔膜；双极性电极包括：铝集流体和分别涂覆在铝集流体两侧的正极涂层和负极涂层，多个层叠设置的双极性电极之间的正极涂层和负极涂层相对设置；
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4、负极涂层的活性物质包括硬碳。
5、优选地，正极涂层包括如下特征(1)～(3)中的至少一个：
6、(1)正极涂层包括层状过渡金属氧化物、正极导电剂和正极粘接剂，层状过渡金属氧化物、正极导电剂和正极粘接剂的质量比为(85～96):(2～10):(1～5)；
7、(2)层状过渡金属氧化物的化学式包括：nanixfeymnzo2，0.25≤x≤0.6，0.25≤y≤0.6，0.25≤z≤0.6，其中x+y+z＝1；
8、(3)正极导电剂选自导电炭黑、碳纳米管、导电石墨和石墨烯中的一种或多种，正极粘结剂包括pvdf；
9、(4)正极涂层包括层状过渡金属氧化物、导电炭黑、碳纳米管和pvdf，层状过渡金属氧化物、导电炭黑、碳纳米管和pvdf的质量比为(85～96):(1～5):(1～5):(1～5)。
10、优选地，正极涂层包括如下特征(1)～(2)中的至少一个：
11、(1)正极涂层的面密度为140g·m-2-200g·m-2；
12、(2)正极涂层的压实密度为2.5g·m-2-3.4g·cm-3。
13、优选地，负极涂层包括如下特征(1)～(4)中的至少一个：
14、(1)负极涂层包括硬碳、负极导电剂和负极粘接剂，硬碳、负极导电剂和负极粘接剂的质量比为(85～95):(1～5):(2～10)；
15、(2)负极导电剂选自导电炭黑、碳纳米管、导电石墨和石墨烯中的一种或多种，负极粘结剂选自ptfe、paa、cmc、sbr中的一种或多种；
16、(3)负极涂层包括硬碳、导电炭黑、羧甲基纤维素和丁苯橡胶，硬碳、导电炭黑、羧甲基纤维素和丁苯橡胶的质量比分别为(85～95):(1～5):(1～5):(1～5)；
17、(4)负极涂层的压实密度为0.9g·cm-3-1.2g·cm-3。
18、优选地，负极涂层的涂覆宽度包括如下特征(1)～(2)中的至少一个：
19、(1)负极涂层的涂覆宽度比正极涂层的涂覆宽度宽1mm-3mm；
20、(2)隔膜的宽度比所述负极涂层的涂覆宽度宽1mm-3mm。
21、优选地，隔膜包括如下特征(1)～(5)中的至少一个：
22、(1)隔膜包括基材和涂覆在基材表面的涂层；
23、(2)基材选自聚丙烯或聚乙烯；
24、(3)基材的厚度为12μm-20μm；
25、(4)涂层选自陶瓷、勃姆石、聚偏氟乙烯、有机玻璃中的一种或几种；
26、(5)涂层的厚度为0.5μm-6μm。
27、本申请还提供一种上述的双极性钠离子电池的制备方法，包括：
28、将多个双极性电极层叠设置，双极性电极之间设置隔膜，以使多个层叠设置的双极性电极之间的正极涂层和负极涂层相对设置；
29、通过封装材料包裹多个层叠设置的双极性电极得到电芯；
30、对所述电芯烘干并加注电解液后封装得到双极性钠离子电池。
31、优选地，双极性电极的制备方法包括：
32、将正极涂层的原料混合均匀涂覆在铝集流体的一侧，并进行烘干、辊压；
33、将负极涂层的原料混合均匀涂覆在铝集流体的另一侧，并进行烘干、辊压，得到双极性电极；
34、正极涂层制备时的湿度控制在≤5％rh，负极涂层制备时的湿度控制在≤10％rh。
35、优选地，所述电芯烘干包括如下特征(1)～(3)中的至少一个：
36、(1)电芯烘干时真空度控制在≤-0.09mpa；
37、(2)所述电芯烘干温度为80℃～90℃；
38、(3)所述电芯烘干时间为48h～72h；
39、所述电芯加注电解液包括如下特征(1)～(2)中的至少一个：
40、(1)电芯加注电解液时的露点温度控制在≤-60℃；
41、(2)所述电芯加注电解液时的水分控制在≤300ppm。
42、优选地，电解液包括如下特征(1)～(3)中的至少一个：
43、(1)电解液选自nabf4、cf3nao3s、nano3、naclo4、napf6中的一种或几种；
44、(2)电解液的浓度为0.7mol·l-1-1.5mol·l-1；
45、(3)电解液的加注量为5.0g-6.0g。
46、与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
47、本申请提供的双极性钠离子电池的极片结构为双极性电极，双极性电极分别在铝集流体两侧涂覆正极涂层和负极涂层，多个双极性电极层叠设置，并在双极性电极之间设置隔膜，多个层叠设置的双极性电极之间的正极涂层和负极涂层相对设置。在集流体两侧分别涂布正负极材料，电子通过集流体传递，取消正负极极耳传递电子的方式，一定程度上降低电池内部的电传导内阻。以该双极性电极和隔膜装配的双极性钠离子电池，具有较高的能量密度、优异的倍率性能和良好的循环稳定性。
48、本申请提供的双极性钠离子电池的制备方法简单，采用双极性电极可以使得正负极极片都采用铝集流体，因此极片的制备工艺更简单，得到的双极性钠离子电池的成本也更低，具有更高的能量密度和优异的电化学性能。
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1.一种双极性钠离子电池，其特征在于，包括多个层叠设置的双极性电极，所述双极性电极之间设置隔膜；所述双极性电极包括：铝集流体和分别涂覆在所述铝集流体两侧的正极涂层和负极涂层，所述多个层叠设置的双极性电极之间的所述正极涂层和所述负极涂层相对设置；
2.根据权利要求1所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述正极涂层包括如下特征(1)～(4)中的至少一个：
3.根据权利要求2所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述正极涂层包括如下特征(1)～(2)中的至少一个：
4.根据权利要求1所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述负极涂层包括如下特征(1)～(4)中的至少一个：
5.根据权利要求1所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述负极涂层的涂覆宽度包括如下特征(1)～(2)中的至少一个：
6.根据权利要求1至5任一项所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述隔膜包括如下特征(1)～(5)中的至少一个：
7.一种权利要求1至6任一项所述的双极性钠离子电池的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的制
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述电芯烘干包括如下特征(1)～(3)中的至少一个：
10.根据权利要求7至9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述电解液包括如下特征(1)～(3)中的至少一个：
...【技术特征摘要】
1.一种双极性钠离子电池，其特征在于，包括多个层叠设置的双极性电极，所述双极性电极之间设置隔膜；所述双极性电极包括：铝集流体和分别涂覆在所述铝集流体两侧的正极涂层和负极涂层，所述多个层叠设置的双极性电极之间的所述正极涂层和所述负极涂层相对设置；
2.根据权利要求1所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述正极涂层包括如下特征(1)～(4)中的至少一个：
3.根据权利要求2所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述正极涂层包括如下特征(1)～(2)中的至少一个：
4.根据权利要求1所述的双极性钠离子电池，其特征在于，所述负极涂层包括如下特征(1)～(4)中的至少一个：
5.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：金腾飞，刘熙林，冯艺婷，谭顺元，欧阳家星，潘观林，吴子夏，李子坤，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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