一种钠离子电池正极干法制片工艺的制作方法

本发明涉及电池材料，尤其涉及一种钠离子电池正极干法制片工艺。

背景技术：

1、申请号为201810018158.x的中国专利文件，公开了一种锌空气电池正极及其正极粉干法制备工艺和锌空气电池，该锌空气电池正极干法制备工艺采用高速搅拌混料机将用于锌空气电池的正极混合干粉料通过一步成型法高速分散正极粉料以使其中的粘结剂高度纤维化。本发明与传统湿法搅拌方式相比，工艺简单、成本低，同时又能保证正极材料混合均匀、成膜强度高，由此制作的无汞锌空气电池性能优异。

2、由于新能源行业的迅猛发展，市场对电池的需求逐渐增加，而锂矿及锂资源价格相对较高，电池成本也相对较高，无法满足市场需求，因此具有与锂离子电池相似机理的钠离子电池可以作为锂离子电池的重要补充。

3、钠离子电池正极材料有三种：层状氧化物、聚阴离子型及普鲁士蓝型。其中，聚阴离子型正极由于容量与压实均相对较低，因此市场定位并不明确；普鲁士蓝类正极由于自身含有的结晶水问题难以解决，因此未能大规模生产。目前市场上技术相对成熟、能够大规模生产的正极材料是层状氧化物正极材料。

4、然而该正极由于残碱相对较高，在分散剂nmp中易产生氢氧根使粘结剂pvdf失效，导致浆料呈现无流动性的果冻状而无法涂布，严重影响钠离子电池的大规模生产。

技术实现思路

1、基于背景技术存在无法涂布，严重影响钠离子电池大规模生产的问题，本发明提出了一种钠离子电池正极干法制片工艺。

2、本发明提出的一种钠离子电池正极干法制片工艺，包括以下步骤：

3、s1：按照质量比称量铜铁镍锰酸钠正极材料、导电剂和粘结剂；铜铁镍锰酸钠正极材料、导电剂和粘结剂三种物质的比例为：85～95:1～5:1～10；其中导电剂的选择可以是乙炔黑、导电炭黑和石墨烯中的一种或几种以及任意比例混合；粘结剂可以是pvdf、ptfe中的一种或两种；

4、s2：浆料混合：将铜铁镍锰酸钠正极材料与导电剂混合，在压力0.5～0.8mpa下进行气流粉碎，转速为300r/min～600r/min，时间为15min～45min，将两种材料均匀混合得到混合料；

5、s3：静电纺丝液配置：将粘结剂分散在异丙醇与丙酮混合溶剂中搅拌均匀，粘结剂mw＝15000；

6、s4：搅拌机上方使用静电纺丝方法，施加高压电，将粘结剂制作为均匀纳米纤维，并与混合料均匀混合并包覆正极材料与导电剂；

7、s5：涂布工艺为，将再混料经过卧式对辊机形成厚度均匀、表面规整强度高的媒触片厚度约0.1mm～1.0mm，再将媒触片经过立式对辊机与集流体热压紧密结合制得所需正极片，所需温度为200℃～250℃，压力为15mpa～40mpa，速度为0.5m/min～2.0m/min，该钠离子电池干法制备工艺采用高速搅拌混料机将钠离子电池正极主材、粘结剂和导电剂通过高速分散，使粘结剂高度纤维化，通过无分散剂的干法制备极片，本发明与传统湿法搅拌方式相比，工艺简单，而且制片过程中不使用nmp等各种分散剂，具有高残碱的层状氧化物正极不会产生氢氧根使粘结剂失效，能够保证正极极片不受材料碱性影响，具有优异的性能，该工艺可以有效回避钠离子电池层状氧化物正极高残碱导致的粘结剂失效问题，能够有效减少孔隙率，增加极片厚度，有助于钠离子电池大规模生产。

8、优选地，所述在s2中，气流粉碎采用空压机、冷干机和气流粉碎机的组合，并套上气粉袋子，并在气流粉碎机的进料口处安装振动加料仪，方便进行气流粉碎。

9、优选地，对气流粉碎机进行预热、干燥，通过振动加料仪加入物料，利用物料的自磨作用，用压缩空气产生的高速气流对铜铁镍锰酸钠正极材料和导电剂进行冲击，进行气流粉碎，待收尘系统正常出料后，收集粉末，可以有效粉碎。

10、优选地，所述在s2中，检测气流粉碎产品的分散性、粗颗粒合格的标准是：分散性在6.0以上，粗颗粒在12颗以下，方便后续的材料相容。

11、优选地，进行气流粉碎的空压机的压空为9公斤，空压机的额定功率为10kw，气流粉碎机为扁平气流粉碎机，气粉袋子选择长为80cm、直径为30cm的帆布口袋，可以保障粉碎效果。

12、优选地，所述在s3中，异丙醇与丙酮混合溶剂中异丙醇与丙酮的体积比例控制在3:2，方便溶解材料。

13、优选地，所述在s3中，粘结剂的分散使用搅拌机的搅拌进行，搅拌转速为120r/min～150r/min，搅拌时间为30min～45min，增强搅拌分散效果。

14、优选地，所述在s4中，静电纺丝使用静电纺丝机进行，可以使用20kv电压制备，确保纺丝效果。

15、优选地，所述在s4中，混合包覆使用搅拌机进行，搅拌转速为240r/min～300r/min，保障材料之间的混合包裹效果。

16、优选地，所述在s5中，正极片经过干燥成型，使用风力吹动干燥，干燥温度控制在10℃～40℃，可以加速正极片的成型速度，方便正极片的后续使用。

17、本发明的有益效果：

18、该钠离子电池干法制备工艺采用高速搅拌混料机将钠离子电池正极主材、粘结剂和导电剂通过高速分散，使粘结剂高度纤维化，通过无分散剂的干法制备极片，本发明与传统湿法搅拌方式相比，工艺简单，而且制片过程中不使用nmp等各种分散剂，具有高残碱的层状氧化物正极不会产生氢氧根使粘结剂失效，能够保证正极极片不受材料碱性影响，具有优异的性能，该工艺可以有效回避钠离子电池层状氧化物正极高残碱导致的粘结剂失效问题，能够有效减少孔隙率，增加极片厚度，有助于钠离子电池大规模生产。

技术特征：

1.一种钠离子电池正极干法制片工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极干法制片工艺，其特征在于，所述在s2中，气流粉碎采用空压机、冷干机和气流粉碎机的组合，并套上气粉袋子，并在气流粉碎机的进料口处安装振动加料仪。

3.根据权利要求2所述的一种钠离子电池正极干法制片工艺，其特征在于，对气流粉碎机进行预热、干燥，通过振动加料仪加入物料，利用物料的自磨作用，用压缩空气产生的高速气流对铜铁镍锰酸钠正极材料和导电剂进行冲击，进行气流粉碎，待收尘系统正常出料后，收集粉末。

4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极干法制片工艺，其特征在于，所述在s2中，检测气流粉碎产品的分散性、粗颗粒合格的标准是：分散性在6.0以上，粗颗粒在12颗以下。

5.根据权利要求2所述的一种钠离子电池正极干法制片工艺，其特征在于，进行气流粉碎的空压机的压空为9公斤，空压机的额定功率为10kw，气流粉碎机为扁平气流粉碎机，气粉袋子选择长为80cm、直径为30cm的帆布口袋。

6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极干法制片工艺，其特征在于，所述在s3中，异丙醇与丙酮混合溶剂中异丙醇与丙酮的体积比例控制在3:2。

7.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极干法制片工艺，其特征在于，所述在s3中，粘结剂的分散使用搅拌机的搅拌进行，搅拌转速为120r/min～150r/min，搅拌时间为30min～45min。

8.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极干法制片工艺，其特征在于，所述在s4中，静电纺丝使用静电纺丝机进行，可以使用20kv电压制备。

9.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极干法制片工艺，其特征在于，所述在s4中，混合包覆使用搅拌机进行，搅拌转速为240r/min～300r/min。

10.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极干法制片工艺，其特征在于，所述在s5中，正极片经过干燥成型，使用风力吹动干燥，干燥温度控制在10℃～40℃。

技术总结
本发明属于电池材料技术领域，尤其是一种钠离子电池正极干法制片工艺，针对现有的无法涂布，严重影响钠离子电池大规模生产的问题，现提出如下方案，其包括以下步骤：S1：按照质量比称量铜铁镍锰酸钠正极材料、导电剂和粘结剂；铜铁镍锰酸钠正极材料、导电剂和粘结剂三种物质的比例为：85～95:1～5:1～10；其中导电剂的选择可以是乙炔黑、导电炭黑和石墨烯中的一种或几种以及任意比例混合；粘结剂可以是PVDF、PTFE中的一种或两种，该钠离子电池干法制备工艺采用高速搅拌混料机将钠离子电池正极主材、粘结剂和导电剂通过高速分散，使粘结剂高度纤维化，通过无分散剂的干法制备极片能够保证正极极片不受材料碱性影响，具有优异的性能。

技术研发人员：彭程斌
受保护的技术使用者：南京比飞达新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18