[發(fā)明專利]一種碳復(fù)合正極的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310004734.2
• 申請(qǐng)日: 2013-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN103915628B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯珊珊;李長青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京創(chuàng)昱科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/583
• 分類號(hào): H01M4/583;H01M4/04;H01M4/02
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳復(fù)合正極的制備方法，尤其涉及一種鈉電池領(lǐng)域的碳復(fù)合正極的制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人類對(duì)能源的依賴程度逐漸加大。但是，傳統(tǒng)的能源多為不可再生能源，隨著開采使用量的增大，正在面臨著枯竭的危險(xiǎn)。近些年，一些可以再生的清潔能源，如核能、水能、風(fēng)能、太陽能等逐漸成為各國研究的熱點(diǎn)。對(duì)于風(fēng)能、太陽能之類的能源，常常具有分散、能量供應(yīng)波動(dòng)較大等特點(diǎn)，需要一個(gè)較為可靠的儲(chǔ)能系統(tǒng)搭配，才能得到較為平穩(wěn)的輸出。

目前，儲(chǔ)能系統(tǒng)有抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、二次電池和超級(jí)電容器儲(chǔ)能等多種形式。其中，二次電池和超級(jí)電容器儲(chǔ)能在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。二次電池比能量高、工作電壓高；超級(jí)電容器倍率和循環(huán)性能好。同時(shí)二次電池和超級(jí)電容器也存在較為明顯的不足，對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)要求的低成本、長壽命、環(huán)境友好、安全等條件無法完全滿足。

美國專利申請(qǐng)US20090253025A1提出了一種以鈉離子為主的水性可充電式電池，其工作原理與鋰離子電池的相似，通過充放電過程中鈉離子的“搖椅”式的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能之間的轉(zhuǎn)換。復(fù)旦大學(xué)吳宇平課題組也提出了這種非對(duì)稱性水系鈉離子電池(中國專利申請(qǐng)CN101241802A、CN101087018A)，主要采用含鈉的嵌入化合物、活性炭等為正負(fù)極材料，得到一種新的可充電電池。

目前，鈉離子電池的研究剛剛處于起步階段。在倍率性能方面比較差，因而亟需一種可以提高電池的比功率，改善循環(huán)性能的鈉離子電池正極材料制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于一種鈉離子電池碳復(fù)合正極的制備方法，本發(fā)明通過在含鈉的嵌入化合物中加入導(dǎo)電性較好的碳質(zhì)材料，制備出碳復(fù)合正極，具有較高的電池比功率，優(yōu)良的電池循環(huán)性能。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種碳復(fù)合正極的制備方法，包括以下步驟：

1)將含鈉嵌入化合物基材研磨過篩；

2)向步驟1)所述的研磨過篩后的基材中加入質(zhì)量比1％-40％的碳質(zhì)材料和溶劑后，進(jìn)行再次研磨，形成漿料；

3)將質(zhì)量比5％-20％的粘結(jié)劑溶于溶劑中，加入質(zhì)量比為1％-20％的導(dǎo)電劑和步驟2)所述的漿料，采用剪切方式高速分散，形成活性溶液；

4)加熱蒸發(fā)步驟3)所述的活性溶液，制得活性材料；

5)將步驟4)所述的活性材料經(jīng)過包括揉捏、輥壓的過程制成軟膜片；

6)將步驟5)所述的膜片裁切后，壓在適宜尺寸集流體上，制備出正極片。

步驟1)中所述的含鈉嵌入化合物基材為過渡金屬氧化物、硫化物、磷化物、硫酸鹽、磷酸鹽或者摻雜金屬或鹵族元素的鈉鹽基材。

步驟1)中所述的含鈉嵌入化合物基材可以包括NaMn₂O₄、NaMnO₂、NaCoO₂、NaNiO₂、NaFePO₄、NaFePO₄F、NaV₂O₅或NaVPO₄F的一種或幾種；還可以包括在前述基材中摻雜了K、Mg、Al、Cu、Mn、Ti、Zn或F中的一種或幾種元素的基材。

步驟2)中所述的碳質(zhì)材料可以包括活性炭、介孔碳、碳納米管、碳納米線、石墨烯、玻態(tài)碳、碳纖維或炭氣凝膠中一種或幾種。

步驟3)中所述的溶劑可以是乙醇、丙醇、正丙醇、異丙醇或丁醇中的一種或幾種。

步驟3)中所述的混合步驟可以采用剪切方式高速分散、機(jī)械攪拌、磁力攪拌或球磨的方式。

步驟4)中所述的溶劑可以是乙醇、丙醇、正丙醇、異丙醇或丁醇中的一種或幾種。

所述的碳復(fù)合正極的制備方法制備的碳復(fù)合正極，所述碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為1％-40％。

本發(fā)明提出一種鈉離子電池正極材料及正極的改性方法，制備出鈉離子電池碳復(fù)合正極，使用本發(fā)明的方法制備的正極可以用于水性鈉離子電池。同現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有較高的放電比容量和放電比能量，可以大大提高電池的倍率和循環(huán)性能。此外，還可以改善正極的加工性能，提高電極片的親水性，有利于電解液充分的浸潤。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但不限于實(shí)施例的內(nèi)容。

實(shí)施例1