[發(fā)明專利]一種鈉離子電池負(fù)極漿料及制備方法、電池負(fù)極片及制備方法、電池及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211327343.X
• 申請(qǐng)日: 2022-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN115621464A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李順利;盧林;柏麗;李慶玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇天合儲(chǔ)能有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/133;H01M4/1393;H01M4/587;H01M10/054;H01M10/0587
• 代理公司: 北京正桓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11979
• 代理人: 侯麗娜

本發(fā)明涉及一種鈉離子電池負(fù)極漿料及制備方法、電池負(fù)極片及制備方法、電池及制備方法，所述鈉離子電池負(fù)極漿料包括如下組分：硬碳、潤滑劑、導(dǎo)電劑、增稠劑、粘結(jié)劑和水；所述潤滑劑選自石墨烯、黑磷、MoS2、Ti3C2、SnS、C3N4、碳化鎢和六方氮化硼中的一種或多種的組合；所述潤滑劑在所述硬碳、所述潤滑劑、所述導(dǎo)電劑、所述增稠劑和所述粘結(jié)劑中的質(zhì)量占比為0.1?8％。本發(fā)明鈉離子電池負(fù)極漿料以二維材料作為潤滑劑，潤滑劑在極片中起到包覆硬碳材料，或在硬碳之間的間隙中，或者穿插在硬碳層之間，使硬碳材料更容易滑動(dòng)，進(jìn)而提高電池的能量密度和電池的循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈉離子電池負(fù)極漿料及制備方法、電池負(fù)極片及制備方法、電池及制備方法。

背景技術(shù)

能源是社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著化會(huì)的不斷進(jìn)步與生活水平的不斷提高，人類對(duì)能源的需求日益增加。至今，化石燃料在能源結(jié)構(gòu)中仍然占據(jù)著主要角色，全球的能源消費(fèi)90％以上依賴于煤、石油等化石能源。但是化學(xué)能源不僅有限，而且其大量燃燒也會(huì)加劇溫室效應(yīng)。

隨著新能源行業(yè)的發(fā)展，鋰離子電池技術(shù)也在飛速進(jìn)步，然而鋰資源的短缺引發(fā)鋰電池成本的不斷增加，這阻礙了其在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用，因此，有必要開發(fā)和設(shè)計(jì)出新型的儲(chǔ)能器件實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池的部分替代；鈉元素與鋰元素位于同一主族，具有相似的化學(xué)性質(zhì)，作為電極材料也有著優(yōu)異的儲(chǔ)能機(jī)制，同時(shí)，鈉金屬資源在地球上儲(chǔ)量豐富，遠(yuǎn)大于鋰金屬的儲(chǔ)量，這為鈉離子電池儲(chǔ)能器件的研究和發(fā)展應(yīng)用提供了很大的優(yōu)勢(shì)。為了滿足龐大的市場需求，儲(chǔ)能材料依據(jù)能量密度、充放電倍率、成本、循環(huán)等電化學(xué)性能作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，相較于鋰離子電池，鈉元素的相對(duì)原子質(zhì)量較鋰高導(dǎo)致鈉離子電池理論能量密度較低。

硬碳材料一般作為鈉離子電池的負(fù)極活性物質(zhì)，由于本身的特性，使得鈉離子電池的極片設(shè)計(jì)不能與鋰離子電池的完全一致。

專利CN201010258975.6中提出一種液體潤滑劑，添加在負(fù)極漿料中，縮短攪拌時(shí)間，提升漿料的均勻性和穩(wěn)定性，然而添加醇、酮或醇與酮的混合物可能會(huì)引入新的雜質(zhì)，對(duì)電芯的容量產(chǎn)生一定的影響。CN113437252A公開了一種負(fù)極、包括該負(fù)極的電化學(xué)裝置和電子裝置，該方案中石墨烯作為復(fù)合導(dǎo)電漿料的一種，并未明確石墨烯對(duì)工藝性能的改進(jìn)。CN114204125A公開了一種一體化固態(tài)磷酸鐵鋰電池的制備方法，提出采用高導(dǎo)電性的新型黑磷烯-石墨烯復(fù)合導(dǎo)電劑，同樣只提出對(duì)極片導(dǎo)電性能的影響，循環(huán)壽命的影響。

現(xiàn)有技術(shù)方案中石墨烯一般作為導(dǎo)電劑添加，在極片中含量極低。鈉離子電池存在能量密度偏低的問題，現(xiàn)有專利中解決這一問題的方案多是存在增加了有一定的副作用的物質(zhì)或者存在商業(yè)化困難等問題。針對(duì)鈉離子電芯的能量密度低，循環(huán)性能差，硬碳負(fù)極壓實(shí)度較低的特性，如何提高能量密度和循環(huán)性能是目前亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鈉離子電池負(fù)極漿料及制備方法、電池負(fù)極片及制備方法、電池及制備方法，以對(duì)鈉離子電池的負(fù)極漿料進(jìn)行改進(jìn)以提升負(fù)極片的壓實(shí)度，進(jìn)而提升鈉離子電池的性能。

第一方面，本發(fā)明涉及一種鈉離子電池負(fù)極漿料，所述鈉離子電池負(fù)極漿料包括如下組分：硬碳、潤滑劑、導(dǎo)電劑、增稠劑、粘結(jié)劑和水；所述潤滑劑選自石墨烯、黑磷、MoS₂、Ti₃C₂、SnS、C₃N₄、碳化鎢和六方氮化硼中的一種或多種的組合；所述潤滑劑在所述硬碳、所述潤滑劑、所述導(dǎo)電劑、所述增稠劑和所述粘結(jié)劑中的質(zhì)量占比為0.1-8％。

可選地，所述潤滑劑在所述硬碳、所述潤滑劑、所述導(dǎo)電劑、所述增稠劑和所述粘結(jié)劑中的質(zhì)量占比為1.5-4.5％。