[發明專利]一種鈉離子電池隔膜、制備方法及鈉離子電池

在審

• 申請號: 201911191547.3
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110970589A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 胡晨;孫召琴;金翼;穆居易;王綏軍;黎可;徐麗;王博;李慧;葉俊;胡杰;劉超群;劉家亮
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;全球能源互聯網研究院有限公司;國網山東省電力公司;國網山東省電力公司泰安供電公司
• 主分類號: H01M2/16
• 分類號: H01M2/16;H01M2/14;H01M10/054
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 姜麗樓

本發明提供了一種鈉離子電池隔膜、其制備方法及鈉離子電池，鈉離子電池隔膜由三氧化二鋁和Mg(OH)₂以預設質量比混合后涂覆在負極片上而形成；其中，鈉離子電池隔膜的厚度為10μm~100μm；三氧化二鋁和Mg(OH)₂的質量比為（50?80）：（20?50）；三氧化二鋁的D₅₀粒徑分布為50nm?30μm；Mg(OH)₂的D₅₀粒徑分布為50nm?50μm。本發明通過在三氧化二鋁中加入Mg(OH)₂，有利于無機隔膜更牢固的附著在電極上；三氧化二鋁與Mg(OH)₂協同作用，顯著提高了鈉離子電池的安全性能和耐阻燃性能。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池技術領域，具體而言，涉及一種鈉離子電池隔膜、其制備方法及鈉離子電池。

背景技術

鋰離子電池因其能量密度大、工作電壓高、循環壽命長等優點，在新能源儲能領域已得到廣泛應用。但是，鋰的儲量有限(地殼中含量僅0.01％)且分布不均，全球的鋰資源將無法有效滿足對其的巨大需求，這將進一步推高與鋰相關材料的價格，增加電池成本，最終阻礙新能源產業的發展。因此，開發可代替鋰離子電池的新型二次電池勢在必行。鈉離子電池被認為是新型二次電池在最佳選擇。鈉離子電池工作原理與鋰離子電池類似，但與鋰離子電池相比，鈉離子電池擁有資源豐富、價格低廉的優勢，從而備受研究者的青睞。鈉離子電池也是由正極材料、負極材料、電解液、隔膜、集流體以及電池外殼等幾部分組成，鈉離子在正極和負極之間遷移。鈉離子電池常用隔膜材料一般為玻璃纖維薄膜，玻璃纖維隔膜也比較厚，造成電池內阻過大，導致電池性能下降。而且加工時容易脆化斷裂，可能造成局部電池短路，引起安全問題。電極支撐型無機隔膜，是將無機陶瓷漿料直接涂敷于電池極片上，與傳統有機隔膜相比，無機陶瓷粉末具備較強的吸液保液能力，使得復合電極具有較好的的浸潤性，更有利于鈉離子電池的長壽命循環。

發明內容

鑒于此，本發明提出了一種鈉離子電池隔膜、其制備方法及鈉離子電池，旨在解決現有鈉離子電池安全性能較差的問題。

具體地，本發明第一方面提出了一種鈉離子電池隔膜，所述鈉離子電池隔膜由三氧化二鋁和Mg(OH)₂以預設質量比混合后涂覆在負極片上而形成；其中，所述鈉離子電池隔膜的厚度為10μm～100μm；所述三氧化二鋁和Mg(OH)₂的質量比為(50-80)：(20-50)；所述三氧化二鋁的D50粒徑分布為50nm-30μm；所述Mg(OH)₂的D₅₀粒徑分布為50nm-50μm。

本發明第一方面提供的鈉離子電池隔膜，在三氧化二鋁中加入Mg(OH)₂，克服了現有無機隔膜易剝落、開裂的缺點，有利于無機隔膜更牢固的附著在電極上；并且，高純的三氧化二鋁中磁性異物含量很低，可有效防止漏電、短路現象，提升電池的主動安全性能；尤其是三氧化二鋁與Mg(OH)₂協同作用，顯著提高了鈉離子電池的安全性能和耐阻燃性能。

本發明第二方面提供了一種鈉離子電池隔膜的制備方法，包括以下步驟：步驟1，稱取預設比例的三氧化二鋁和Mg(OH)2進行混合，稱取適量的粘合劑，溶于水配置成膠溶液；步驟2，將三氧化二鋁和Mg(OH)2的混合物與粘合劑膠溶液按照預設質量比混合，經充分攪拌后得到均勻穩定的無機陶瓷涂覆懸濁液；步驟3，將所述無機陶瓷涂覆懸濁液涂敷在鈉離子負極片上，并在預設溫度和濕度條件下烘干后得到一定厚度的無機隔膜，形成電極支撐型無機隔膜復合電極片。

進一步的，上述鈉離子電池隔膜的制備方法中，所述三氧化二鋁和Mg(OH)2的質量比為(50-80)：(20-50)。

進一步的，上述鈉離子電池隔膜的制備方法中，所述三氧化二鋁的D50粒徑分布為50nm-30μm；所述Mg(OH)₂的D₅₀粒徑分布為50nm-50μm。