CN115275206B 一種鈉離子電池負(fù)極電極及鈉離子電池(多氟多新材料股份有限公司)_第1頁(yè)
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(19)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(12)發(fā)明專利H01M10/054(2010.01)審查員牛永山(73)專利權(quán)人多氟多新材料股份有限公司地址454191河南省焦作市中站區(qū)(72)發(fā)明人李云峰劉興福李凌云羅傳軍許飛李華青許召辰王明建公司41119專利代理師郭佳效98:1~9:1~9:0.5~2。本發(fā)明在電池負(fù)極電極蓋了其它鈉鹽等而保護(hù)了負(fù)極與電堿金屬鹽層SEI膜層堿金屬鹽層21.一種鈉離子電池負(fù)極電極,其特征在于,包括負(fù)極集流體和涂覆在負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層,所述負(fù)極活性物質(zhì)層包括鈉離子電池負(fù)極主材料、導(dǎo)電劑、粘合劑、弱堿性堿金屬鹽;所述鈉離子電池負(fù)極主材料、導(dǎo)電劑、粘合劑、弱堿性堿金屬鹽的質(zhì)量比為90~98:1~9:1~9:0.5~2;所述弱堿性堿金屬鹽為NaF。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池負(fù)極電極,其特征在于,所述鈉離子電池負(fù)極主材料為硬碳。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池負(fù)極電極,其特征在于,所述粘合劑為丁苯橡膠、4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池負(fù)極電極,其特征在于,所述負(fù)極集流體為鋁箔或銅箔。5.一種鈉離子電池,其特征在于,包括負(fù)極電極、正極電極、隔膜、電解液和殼體;所述負(fù)極電極為權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的鈉離子電池負(fù)極電極。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉離子電池,其特征在于,所述正極電極的主材料為層狀氧化7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉離子電池,其特征在于,所述隔膜為PP膜、PE膜或PP與PE的復(fù)合膜。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉離子電池,其特征在于,所述電解液溶質(zhì)為NaPF?,溶劑為碳3技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明屬于鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種鈉離子電池負(fù)極電極及鈉離子電背景技術(shù)[0002]鋰離子電池由于能量比大,符合環(huán)保要求而受到特別的青睞,但鋰離子電池所必須的鋰元素在地殼中含量不高,隨著鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,鋰成為了鋰離子電池發(fā)展的瓶頸,如何解決鋰源成為這個(gè)行業(yè)最大的問(wèn)題,隨之而來(lái)的是鋰離子電池行業(yè)原材料的劇烈上漲,給整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈制造了巨大的壓力。[0003]鈉元素的地殼豐度是鋰元素的1300多倍,而且價(jià)格便宜,并且與鋰為同一主族,是替代鋰的最佳材料,鈉離子電池也成為了行業(yè)重點(diǎn)。鈉離子電池循環(huán)優(yōu)異,溫度窗口寬,但由于鈉非?;顫?,在負(fù)極表面極易還原電解液溶劑,導(dǎo)致目前的鈉離子電池容易產(chǎn)氣,而產(chǎn)氣會(huì)造成電池性能的持續(xù)惡化,最終導(dǎo)致電池失效,因此產(chǎn)氣對(duì)鈉離子電池而言是必須要解決的問(wèn)題。行業(yè)中已有很多技術(shù)對(duì)正極材料和電解液進(jìn)行改善,如中國(guó)發(fā)明專利CN109786827A公開(kāi)了一種鈉離子電池電解液添加劑、電解液及鈉離子電池,該鈉離子電池電解液添加劑能夠在正負(fù)極表面形成穩(wěn)定致密的界面膜,減少正負(fù)極與電解液的副反應(yīng),減少氣體的產(chǎn)生。[0004]但負(fù)極作為鈉離子電池的重要組成部分和主要產(chǎn)氣源頭,也應(yīng)該是鈉離子電池氣體治理的重要途經(jīng),目前還沒(méi)有針對(duì)鈉離子電池負(fù)極材料進(jìn)行改善從而減少鈉離子電池產(chǎn)氣的報(bào)道,如何開(kāi)發(fā)一種能夠減少鈉離子電池產(chǎn)氣的鈉離子電池負(fù)極材料具有重要意義。發(fā)明內(nèi)容[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鈉離子電池負(fù)極電極,該負(fù)極電極材料可減少鈉離子電池使用時(shí)氣體的產(chǎn)生,解決現(xiàn)有鈉離子電池循環(huán)使用時(shí)產(chǎn)氣導(dǎo)致電池性能惡化的問(wèn)題。[0006]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種包括上述鈉離子電池負(fù)極電極的鈉離子電池,該鈉離子電池具有良好的循環(huán)性能和高溫性能。[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方[0008]一種鈉離子電池負(fù)極電極,包括負(fù)極集流體和涂覆在負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物所述鈉離子電池負(fù)極主材料、導(dǎo)電劑、粘合劑、弱堿性堿金屬鹽的質(zhì)量比為90~98:1~9:1~9:0.5~2。[0009]鈉離子電池高溫產(chǎn)氣和循環(huán)中產(chǎn)氣,重要原因是負(fù)極SEI膜形成的不充分,導(dǎo)致在負(fù)極表面不斷發(fā)生溶劑等的還原反應(yīng),導(dǎo)致產(chǎn)氣,從而導(dǎo)致電池性能的惡化。本發(fā)明在負(fù)極漿料中加入了一種堿金屬鹽,在電池負(fù)極電極加工時(shí)加入的堿金屬鹽可在漿料中包裹負(fù)極顆粒,SEI膜未完全形成的部分由于提前覆蓋了堿金屬鹽層,所以減少了電解液與負(fù)極顆粒的接觸面積,彌補(bǔ)了化成時(shí)形成SEI膜的不足,可減少氣體的產(chǎn)生,有利于提高電池性能。4[0010]優(yōu)選的,所述鈉離子電池負(fù)極主材料為硬碳。所述硬碳為生物質(zhì)硬碳、有機(jī)質(zhì)硬碳、煤系硬碳的一種或多種。[0011]優(yōu)選的,所述弱堿性堿金屬鹽為鈉鹽、鋰鹽、鉀鹽的一種或多種。[0012]優(yōu)選的,所述鋰鹽為li?CO?、li?C?04、ROLi的一種或多種,所述鈉鹽為Na?CO?、[0013]優(yōu)選的,所述弱堿性堿金屬鹽采用鈉鹽,所述鈉鹽優(yōu)選為NaF或Na?PO?或Na?CO?。種;所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨、碳納米管、乙炔黑、SP中的一種或多種。[0015]優(yōu)選的,所述負(fù)極集流體為鋁箔或銅箔。[0016]一種鈉離子電池包括負(fù)極電極、正極電極、隔膜、電解液和殼體;所述負(fù)極電極為上述鈉離子電池負(fù)極電極。[0017]本發(fā)明的鈉離子電池,采用上述鈉離子電池負(fù)極電極,鈉離子電池循環(huán)使用時(shí),可減少氣體的產(chǎn)生,具有良好的電池循環(huán)性能和高溫性能。[0018]優(yōu)選的,所述鈉離子電池的正極電極包括正極集流體和涂覆在正極集流體上的正極活性物質(zhì)層,所述正極活性物質(zhì)層包括鈉離子電池正極主材料、導(dǎo)電劑、粘合劑;所述鈉離子電池正極主材料、導(dǎo)電劑、粘合劑的質(zhì)量比為93~98:1~5:2~5。[0019]優(yōu)選的,所述正極電極的主材料為層狀氧化物NaMO?、普魯士藍(lán)結(jié)構(gòu)NaMM(CN)?[0020]優(yōu)選的,所述正極集流體為鋁箔或銅箔。[0021]優(yōu)選的,所述隔膜為PP膜、PE膜或PP與PE的復(fù)合膜。[0022]優(yōu)選的,所述電解液溶質(zhì)為NaPF?,溶劑為碳酸酯、醚類的一種或多種;所述碳酸酯的一種或多種;所述醚類為DME。[0023]優(yōu)選的,所述殼體材質(zhì)為鋁塑膜、方形鋁殼、方形鋼殼、圓柱鋼殼、圓柱鋁殼、塑殼中的一種。附圖說(shuō)明[0024]圖1為本發(fā)明鈉離子電池負(fù)極電極減少產(chǎn)氣的原理圖;[0025]圖2為實(shí)施例3的鈉離子電池烘烤烘烤前后體積增長(zhǎng)率測(cè)試;[0026]圖3為實(shí)施例4的鈉離子電池烘烤烘烤前后體積增長(zhǎng)率測(cè)試;[0027]圖4為對(duì)比例2的鈉離子電池烘烤烘烤前后體積增長(zhǎng)率測(cè)試。具體實(shí)施方式[0028]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明,但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。[0029]一、本發(fā)明的鈉離子電池負(fù)極電極的具體實(shí)施例如下:[0030]實(shí)施例15[0031]本實(shí)施例的鈉離子電池負(fù)極電極,包括負(fù)極集流體和涂覆在負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層,負(fù)極活性物質(zhì)層包括鈉離子電池負(fù)極主材料、導(dǎo)電劑、粘合劑、弱堿性堿金屬NaF按質(zhì)量比94.5:1:4:0.5,分散在溶劑水中,在雙行星攪拌機(jī)作用下將其混合攪拌均勻后,調(diào)整固含量,使?jié){料符合涂布要求的粘度(2000~4000mpa·s,本實(shí)施例中控制為3000mpa·s)和固含量(40~60%,本實(shí)施例中控制為60%),經(jīng)過(guò)消泡、除磁和過(guò)濾,得到合格負(fù)極漿料。漿料經(jīng)過(guò)自動(dòng)上料系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到涂布機(jī)并將之涂敷到鋁箔上。涂布后經(jīng)過(guò)輥壓、分切、模切制作為負(fù)極電極片。[0033]本實(shí)施例的鈉離子電池負(fù)極電極,與實(shí)施例1不同在于:本實(shí)施例中弱堿性堿金屬[0034]二、本發(fā)明的鈉離子電池的具體實(shí)施例如下:[0036]1)鈉離子電池負(fù)極電極:本實(shí)施例中的鈉離子電池負(fù)極電極為實(shí)施例1的鈉離子電池負(fù)極電極。[0037]2)鈉離子電池正極電極:鈉離子電池正極電極包括正極集流體和涂覆在正極集流導(dǎo)電劑2(KS?)按照94:3:1:2,分散到NMP有機(jī)溶劑中,在雙行星攪拌機(jī)作用下將其混合攪拌均勻后,調(diào)整固含量,使?jié){料符合涂布要求的粘度(2000~10000mpa·s,本實(shí)施例中控制為6000mpa·s)和固含量(60~80%,本實(shí)施例中控制為70%),經(jīng)過(guò)消泡、除磁和過(guò)濾,得到合格正極漿料。漿料經(jīng)過(guò)自動(dòng)上料系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到涂布機(jī)并將之涂敷到鋁箔上。涂布后經(jīng)過(guò)輥壓、分切、模切制作為正極電極片。[0038]3)隔膜為25μm厚的PP隔膜,電解液為NaPF?為溶質(zhì)的有機(jī)體系,所述NaPF1molL1,所述有機(jī)體系為碳酸乙烯酯EC、碳[0039]4)鈉離子電池:將正極電極片與負(fù)極電極片、隔膜在疊片機(jī)上疊成電芯;將電芯焊接極柄后裝到鋁塑膜制成的殼體中,進(jìn)行熱封,形成半成品電芯,半成品電芯烘烤后經(jīng)過(guò)注[0040]實(shí)施例4[0041]本實(shí)施例的鈉離子電池,與實(shí)施例3不同在于:本實(shí)施例中的鈉離子電池負(fù)極電極為實(shí)施例2的鈉離子電池負(fù)極電極。[0042]三、關(guān)于鈉離子電池負(fù)極電極的對(duì)比例[0044]本對(duì)比例的鈉離子電池負(fù)極電極,與實(shí)施例1不同在于:本對(duì)比例的負(fù)極活性物質(zhì)層不包括弱堿性堿金屬鹽,其中負(fù)極主材料硬碳、導(dǎo)電劑SP、粘合劑LA133的質(zhì)量比為95:1:[0047]本對(duì)比例的鈉離子電池,與實(shí)施例3不同在于:本對(duì)比例中的鈉離子電池負(fù)極電極6為對(duì)比例1的鈉離子電池負(fù)極電極。[0049]將實(shí)施例3-4和對(duì)比例2中的鈉離子電池充滿電后放入55℃烘箱中7d,測(cè)量放入前后電池體積的變化,結(jié)果如圖2-4及表1所示。[0050]表1鈉離子電池烘烤前后的體積變化[0051]烘烤前體積,cm3烘烤后體積,cm3體積增長(zhǎng)率,%實(shí)施例371.7173.152.08實(shí)施例470.7173.372.66對(duì)比例271.1280.1012.61[0052]由圖2~4和表1可以看出,本發(fā)明實(shí)施例3-4的鈉離子電池經(jīng)過(guò)高溫烘烤后,體積增長(zhǎng)率遠(yuǎn)小于對(duì)比例2的鈉離子電池高溫烘烤后的體積增長(zhǎng)率,表明本發(fā)明的鈉離子電池高溫下放氣量少,電池性能良好。本發(fā)明的鈉離子電池負(fù)極電極減少產(chǎn)氣的原理如圖1所示,本發(fā)明通

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