一种卷绕式钠离子电池的制作方法与流程

本发明涉及电池领域，特别是涉及一种卷绕式钠离子电池的制作方法。

背景技术：

为了缓解当前环境恶化的现状，需要改变现有不合理的能源结构。锂离子电池使用储锂化合物作为正极和负极材料，锂电池在正极与负极之间进行交换而实现储能的功能。但是锂资源在自然环境中含量低且分布不均匀，造成了锂原料的价格持续上升。因此需要寻找一种能够替代锂电池的电池的制作方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够替代锂电池的卷绕式钠离子电池的制作方法。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：

一种卷绕式钠离子电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将正极活性物质、导电剂和粘结剂按照70-95:2-10:3-20的重量比进行混合、搅拌、分散，制成正极浆料；

其中，所述正极活性物质的化学式为naxmcnnmhz，m为cr、mn、fe、co、ni或cu中的至少一种，0≤x≤1，3≤n≤6，3<m<8，0<z≤1；所述正极活性物质或者为nafepo4、navo2、namno2、nani0.5mn0.5o2中的至少一种；

(2)、将负极活性物质、导电剂和粘结剂按照70-95:2-10:3-20的重量比进行混合、搅拌、分散，制成负极浆料；

(3)、采用流延机或涂覆模具将所述正极浆料均匀涂覆在金属集流体表面，干燥后制得正极电极；

(4)、采用流延机或涂覆模具将所述负极浆料均匀涂覆在金属集流体表面，干燥后制得负极电极；

(5)、将正极电极在平压机或冷压机上进行轧制；得到钠离子电池单体的正极极片；

(6)、将负极电极在平压机或冷压机上进行轧制；得到钠离子电池单体的负极极片；使得负极极片与正极极片的宽度相等；

(7)、分切出与正极极片和负极极片的宽度相等的多孔隔离膜；

(8)、将正极极片、负极极片和多孔隔离膜卷绕在一起，加热干燥后加入电解液，静置，封装后即得到钠离子电池单体；将多个钠离子电池单体通过串、并连接，即得到钠离子电池。

进一步的，所述负极活性物质为炭质活性材料。

进一步的，所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、vgcf、cnt、石墨烯中的至少一种。

进一步的，所述粘结剂为丁苯橡胶、cmc、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯酸树脂中的至少一种。

进一步的，所述电解液为有机电解液。

进一步的，所述多孔隔离膜为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯/聚丙烯复合、聚酰亚胺、纤维素、玻璃纤维中的一种。

进一步的，所述电解液的浓度为0.3-8摩尔/升。

进一步的，所述加热干燥的温度为50-200℃，所述加热干燥的时间为2-72h。

与现有技术相比，本发明卷绕式钠离子电池的制备方法的有益效果是：制作出的卷绕式钠离子电池，替代了传统的锂电池，同时具有能量密度高、成本低廉的优点，广泛应用于储能、电动车等应用领域。

附图说明

图1是卷绕式钠离子电池单体的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

一种卷绕式钠离子电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将正极活性物质、导电剂和粘结剂按照70:2:3的重量比进行混合、搅拌、分散，制成正极浆料；

其中，所述正极活性物质的化学式为naxmcnnmhz，m为cr、mn、fe、co、ni或cu中的至少一种，0≤x≤1，3≤n≤6，3<m<8，0<z≤1；

(2)、将负极活性物质、导电剂和粘结剂按照95:10:20的重量比进行混合、搅拌、分散，制成负极浆料；

其中，负极活性物质为炭质活性材料，具体为软碳；

导电剂为导电炭黑、导电石墨的混合物；

粘结剂为丁苯橡胶、cmc的混合物。

(3)、采用流延机或涂覆模具将所述正极浆料均匀涂覆在金属集流体表面，干燥后制得正极电极；

其中，金属集流体采用镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种。

(4)、采用流延机或涂覆模具将所述负极浆料均匀涂覆在金属集流体表面，干燥后制得负极电极；

其中，金属集流体采用镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种。

(5)、将正极电极在平压机或冷压机上进行轧制；得到钠离子电池单体的正极极片；

(6)、将负极电极在平压机或冷压机上进行轧制；得到钠离子电池单体的负极极片；使得负极极片与正极极片的宽度相等；

(7)、分切出与正极极片和负极极片的宽度相等的多孔隔离膜；

其中，多孔隔离膜采用聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯/聚丙烯复合、聚酰亚胺、纤维素、玻璃纤维中的一种。

(8)、将正极极片1、负极极片2和多孔隔离膜3卷绕在一起，加热干燥后加入电解液4，静置，封装后即得到钠离子电池单体；将多个钠离子电池单体通过串、并连接，即得到钠离子电池。

其中，加热干燥的温度为50℃，加热干燥的时间为72h。

电解液采用有机电解液，所述有机电解液的电解质为napf6，所述电解液的浓度为4摩尔/升。

实施例二

一种卷绕式钠离子电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将正极活性物质、导电剂和粘结剂按照95:10:20的重量比进行混合、搅拌、分散，制成正极浆料；

其中，所述正极活性物质为nafepo4、navo2、namno2的混合物；

(2)、将负极活性物质、导电剂和粘结剂按照70:2:3的重量比进行混合、搅拌、分散，制成负极浆料；

其中，负极活性物质为炭质活性材料，具体为软碳、硬炭的混合物；

导电剂为vgcf、cnt的混合物；

粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰胺的混合物。

(3)、采用流延机或涂覆模具将所述正极浆料均匀涂覆在金属集流体表面，干燥后制得正极电极；

其中，金属集流体采用镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种。

(4)、采用流延机或涂覆模具将所述负极浆料均匀涂覆在金属集流体表面，干燥后制得负极电极；

其中，金属集流体采用镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种。

(5)、将正极电极在平压机或冷压机上进行轧制；得到钠离子电池单体的正极极片；

(6)、将负极电极在平压机或冷压机上进行轧制；得到钠离子电池单体的负极极片；使得负极极片与正极极片的宽度相等；

(7)、分切出与正极极片和负极极片的宽度相等的多孔隔离膜；

其中，多孔隔离膜采用聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯/聚丙烯复合、聚酰亚胺、纤维素、玻璃纤维中的一种。

(8)、将正极极片1、负极极片2和多孔隔离膜3卷绕在一起，加热干燥后加入电解液4，静置，封装后即得到钠离子电池单体；将多个钠离子电池单体通过串、并连接，即得到钠离子电池。

其中，加热干燥的温度为200℃，加热干燥的时间为2h。

电解液采用有机电解液，所述有机电解液的电解质为naclo4，所述电解液的浓度为8摩尔/升。

实施例三

一种卷绕式钠离子电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将正极活性物质、导电剂和粘结剂按照79:6:11的重量比进行混合、搅拌、分散，制成正极浆料；

其中，所述正极活性物质或者为nani0.5mn0.5o2；

(2)、将负极活性物质、导电剂和粘结剂按照85:7:13的重量比进行混合、搅拌、分散，制成负极浆料；

其中，负极活性物质为炭质活性材料，具体为活性炭；

导电剂为石墨烯；

粘结剂为聚丙烯酸树脂。

(3)、采用流延机或涂覆模具将所述正极浆料均匀涂覆在金属集流体表面，干燥后制得正极电极；

其中，金属集流体采用镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种。

(4)、采用流延机或涂覆模具将所述负极浆料均匀涂覆在金属集流体表面，干燥后制得负极电极；

其中，金属集流体采用镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种。

(5)、将正极电极在平压机或冷压机上进行轧制；得到钠离子电池单体的正极极片；

(6)、将负极电极在平压机或冷压机上进行轧制；得到钠离子电池单体的负极极片；使得负极极片与正极极片的宽度相等；

(7)、分切出与正极极片和负极极片的宽度相等的多孔隔离膜；

其中，多孔隔离膜采用聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯/聚丙烯复合、聚酰亚胺、纤维素、玻璃纤维中的一种。

(8)、将正极极片1、负极极片2和多孔隔离膜3卷绕在一起，加热干燥后加入电解液4，静置，封装后即得到钠离子电池单体；将多个钠离子电池单体通过串、并连接，即得到钠离子电池。

其中，加热干燥的温度为100℃，加热干燥的时间为29h。

电解液采用有机电解液，所述有机电解液的电解质为napf6，所述电解液的浓度为0.3摩尔/升。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过本方法制作出的卷绕式钠离子电池，替代了传统的锂电池，同时具有能量密度高、大倍率充放电性能好、循环寿命长、使用温度范围宽、成本低廉的优点，广泛应用于储能、电动车等应用领域。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。