一种钠离子电池负极材料的处理方法及产品与流程

文档序号：11103580阅读：948来源：国知局

本发明属于钠离子电池技术领域，具体涉及一种钠离子电池负极材料的处理方法及产品。

背景技术：

如今，随着电动汽车的发展以及人们对移动互联设备的需求，锂离子电池已经成了人们生活中不可或缺的一个部分。然而由于锂资源的稀缺制约了锂离子电池的发展，随着人们对电动汽车的需求日益增加，人们对锂资源的需求也日益增加，长此以往，锂资源将会成为一种比化石能源使用时间更短的资源。在这个严峻的局势下，开发低成本且资源更加丰富的钠离子电池具有重大的意义。

近年来人们对钠离子电池正负极材料的研究从未停止。其中，正极材料的研究主要集中在金属氧化物和聚阴离子两大类材料上。但是由于钠离子的半径比锂离子更大，电压比锂离子电池更低，致使钠离子电池金属氧物正极材料的表现都不尽如人意。相比之下，钠离子电池聚阴离子正极材料具有更稳定的晶体结构，且由于诱导效应的存在，使得聚阴离子材料的电压普遍高于金属氧化物正极材料，从而具有稳定的循环性能及更高的能量密度。因此，聚阴离子正极材料更具实用化意义。而负极材料的研究主要集中在金属氧化物材料以及碳材料中，但由于金属氧化物的造价昂贵，与钠离子低成本的特点相违背，同时，金属氧化物材料的容量通常都不是很高，并且大多数金属氧化物材料的循环稳定性并不是很理想，除此之外金属氧化物负极的电压普遍过高，使得全电池的电压会更低。相反，碳材料造价低廉，且理论容量更加高，嵌钠电位更低，无疑是钠离子电池商业化中最理想的负极材料，然而由于碳材料在首圈充放电的过程中会形成很厚的SEI膜，在全电池中这个SEI膜的形成消耗的是正极材料和电解液中的钠离子，致使由其制备的全电池的总容量下降，此外，碳材料在嵌钠的过程中平台滞后，也会对全电池的电压造成很大的影响。因此，解决这两个问题对钠离子电池全电池的研究具有重大意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于：(1)提供一种钠离子电池负极材料的处理方法；(2)提供一种钠离子电池负极片；(3)提供一种钠离子全电池。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种钠离子电池负极材料的处理方法，包括如下步骤：

(1)制备负极极片：分别将负极材料、导电剂和粘接剂加入溶剂中，研磨后制得黑色粘稠状的负极浆料，将所述负极浆料涂抹于集流体上，干燥处理后，制得负极片；

(2)负极预钠化：利用电化学方法对步骤(1)中制得的负极片进行预钠化处理。

进一步，步骤(1)中，所述负极材料、导电剂和粘接剂的质量比为8：1：1。

进一步，步骤(1)中，所述负极材料为硬碳。

进一步，步骤(1)中，所述导电剂为乙炔黑、导电碳黑或科琴黑中的一种或多种；所述粘接剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚苯乙烯丁二烯共聚物中的一种或多种，所述溶剂为1-甲基-2-吡咯烷酮，所述集流体为铝箔。

进一步，步骤(1)中，所述干燥处理为在60-120℃下真空干燥12-24小时。

进一步，步骤(2)中，所述电化学方法具体为：将步骤(1)中制得的负极片组装在电极系统中，20-30℃下静置6-12h后，先以20-100微安/克的电流对所述电极系统进行充放电循环，循环5-10圈后，再将所述电极系统以20-100微安/克的电流放电到所需电压，取下电极得到预钠化完毕的负极片。

2、由所述的一种钠离子电池负极材料的处理方法制得的负极片。

3、由所述的负极片制备的全电池。

进一步，所述负极片中负极材料与所述全电池中正极材料的质量比为1-4：1。

进一步，所述全电池中正极材料为Na_3.64Fe_2.18(P₂O₇)₂。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种钠离子电池负极材料的处理方法及产品，该方法为过量负极预钠化法，通过过量负极预钠化法可以得到目前所有已知负极材料中最低的嵌钠电位，从而最大限度的提升全电池的电压；进一步，通过过量负极预钠化法还可以有效地在负极材料上生成SEI膜，从而提高全电池首圈效率；最后，通过预钠化程度的不同可以控制成品全电池的电压。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为所用正极材料的恒流充放电图和循环稳定性图；

图2为所用负极材料的恒流充放电图和循环稳定性图；

图3为通过过量负极预钠化法制备出的全电池和没有经过过量负极预钠化法制备出的全电池以及正极材料半电池的性能对比图；

图4为通过过量负极预钠化法控制全电池电压的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

电压平台为3.0V的全电池制作方法