[發明專利]一種高擔量自支撐厚電極的制備及其在鈉離子電池中的應用

有效

• 申請號: 201811250700.0
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN111106312B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 鄭瓊;易紅明;張華民;李先鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/36;H01M4/62;H01M4/13;H01M10/054
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種高擔量自支撐厚電極的應用，其特征在于：所述自支撐厚電極作為正極或負極用于鈉離子電池中，鈉離子電池按照負極殼體、負極電極、電解液、隔膜、電解液、正極電極、正極殼體的順序依次疊放壓緊組裝，所述自支撐厚電極通過以下步驟制備：

1）將有機高分子樹脂中的一種或兩種以上加入到溶劑中，在溫度為20～100℃下充分攪拌0.5～48h制成溶液A；然后將電極材料分散在溶液A中，電極材料與高分子樹脂的質量比為1：10～20:1，混合分散均勻得溶液B；

2）將步驟（1）制備的溶液B傾倒在無紡布基底或直接傾倒在平板上，揮發溶劑0～60分鐘，然后將其整體浸漬入樹脂的不良溶劑中1～720分鐘，在0～60℃溫度下制備成多孔膜；

3）將步驟（2）制備的膜在0～200℃下干燥1～24h，制得復合膜；

4）將步驟（3）制備的復合膜經過高溫煅燒得到自支撐電極；

步驟2）中所述樹脂的不良溶劑為水或水與乙醇的混合溶劑，水與乙醇的質量比例為1：0～1：5；

步驟4）中所述的電極的厚度在600～3000μm之間，電極材料面擔量在8～55mg cm^-2。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：步驟1）中電極材料與高分子樹脂的質量比為1：2-6：1。

3.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：步驟1）中所述有機高分子樹脂為由聚砜、聚酮、聚酰亞胺、聚苯并咪唑、聚丙烯腈或聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或二種以上；

步驟1）中有機高分子樹脂為聚砜、聚酮、聚酰亞胺、聚苯并咪唑或聚甲基丙烯酸甲酯時，步驟4）中高溫煅燒過程為，在惰性氣氛保護下，于600～1000℃煅燒1～24h；

步驟1）中有機高分子樹脂為聚丙烯腈時，高溫煅燒過程為，先在200～400℃的氧氣氣氛中進行預氧化0.5-12h,后在惰性氣氛保護下，于600～1000℃煅燒1～24h。

4.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：步驟1）中所述有機高分子樹脂的溶劑為DMSO、DMAC、NMP、DMF中的一種或二種以上；其中有機高分子樹脂在溶液中的濃度為2～70wt%。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于：有機高分子樹脂在溶液中的濃度為5～20wt%。

6.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：步驟1）中所述電極材料包括磷酸釩鈉、氟磷酸釩鈉、磷酸鐵鈉、鈉基過渡金屬氧化物、鈦酸鈉、磷酸鈦鈉、二氧化鈦、二硫化鉬、錫、碳中的一種或二種以上。

7.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：步驟2）中所述的溶劑揮發的時間為0～10分鐘，并且樹脂浸入在不良溶劑中的時間為10～300分鐘。

8.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：步驟2）中電極材料面擔量在10～40mg cm^-2。