[發明專利]一種負極片冷噴涂補鈉的方法、裝置及鈉離子電池

在審

• 申請號: 202211615410.8
• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN115799456A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 麥秋華;石小軍;汪云;唐有根;孫旦;王海燕;楊琳
• 申請（專利權）人: 深圳市國鈉科技有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 劉子鈺

本發明涉及鈉離子電池技術領域，尤其涉及一種負極片冷噴涂補鈉的方法、裝置及鈉離子電池；裝置包括環境腔體、冷噴裝置、極片卷料和薄膜卷料；所述冷噴裝置、極片卷料和薄膜卷料均安裝在完全密閉、且填充惰性氣體的環境腔體中；方法包括負極片制作，負極片、薄膜和冷噴涂裝置準備和噴涂補鈉三個主要步驟；本發明操作簡單，可連續預鈉且效率高；預鈉量和預鈉深度精準可調，預鈉后金屬鈉均勻分布；補鈉后的極片由于鈉粉自帶包覆層，可在常規產線環境下加工，制造過程安全可靠；薄膜包覆材料在注液后會溶解在電解液中或與電解液反應生成凝膠；極片噴涂后具有半通孔結構，電解液濃差極化更小，可以改善倍率性能，同時極片充電膨脹也更小。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池技術領域，尤其涉及一種負極片冷噴涂補鈉的方法、裝置及鈉離子電池。

背景技術

近年來，隨著鈉離子電池不斷受到關注，有越來越多的技術手段探索提升鈉離子電池的恨不能。相對于鋰離子電池，能量密度較是鈉離子電池的主要劣勢；而電池首效對鈉離子電池能量密度有很大影響，因此通過預鈉來提升能量密度成為了必經之路。

當前預鈉方法還處于研發初期。參考鋰離子電池預鋰，預計預鈉的可能路線有：鈉粉預鈉、壓延預鈉、正極預鈉、電化學預鈉；其中鈉粉預鈉安全隱患大，鈉比鋰還要活潑，加工難度高；壓延預鈉安全隱患較大，預鈉量難以控制，鈉箔加工難度大；正極預鈉的預鈉量有限；電化學預鈉工藝難度大，成本高。以上方法，理論和實踐上，都存在較大的批量應用的難度。

發明內容

本發明目的是在于提出一種負極片冷噴涂補鈉的方法、裝置及鈉離子電池，已解決上述提出的技術問題。

一種負極片冷噴涂補鈉裝置，包括環境腔體、冷噴裝置、極片卷料和薄膜卷料；所述冷噴裝置、極片卷料和薄膜卷料均安裝在完全密閉、且填充惰性氣體的環境腔體中；

所述冷門裝置包括氣腔和噴嘴，所述噴嘴上開設有補鈉注口；所述氣腔連接外部供氣裝置，外部供氣裝置將送入氣腔中；鈉粉通過補鈉注口進入噴嘴中由所述高壓氣體加速形成鈉粉噴射流；所述薄膜卷料設置在噴嘴出，并且薄膜卷料的鋪設角度與鈉粉噴射流垂直；所述極片卷料平行于薄膜卷料，設置在薄膜卷料后方。

進一步的，其特征在于，所述極片卷料和薄膜卷料均安裝在放卷裝置上；其中極片卷料分為補鈉前極片和補鈉后極片；所述薄膜卷料分為噴涂前薄膜和噴涂后薄膜。

一種負極片冷噴涂補鈉的方法，應用于上述的裝置，包括如下步驟：

S1、將活性物質、導電劑、粘結劑通過濕法混合，粘接劑質量百分含量為0.5-10％，混合成固含量為44％的均勻懸浮固液混合漿料；

S2、將S1中的漿料涂布后烘干制得極片卷料；

S3、搭建冷噴裝置、極片卷料和薄膜卷料；極片卷料和薄膜卷料走料方向與冷噴裝置中鈉粉噴噴射流的方向垂直；

S4、鈉粉通過氣腔加速形成鈉粉噴射流，穿過S3中薄膜卷料，以較高速度噴射到極片卷料上，包覆后的鈉片嵌入極片孔隙中，得到補鈉后極片；

S5、將呈卷料的補鈉后極片，壓實制作為1.5g/cm3的負極片。

進一步的，其特征在于，所述S2中，漿料涂布雙面面密度為180g/m2；極片卷料極片水分控制在500ppm以下。

進一步的，其特征在于，所述S4中，鈉粉在加工中，通過補鈉注口進行持續鈉粉補充，補鈉量為2±0.2g/m2。

一種鈉離子電池，包括正極片、負極片、隔膜疊片和鋁塑外殼；所述負極片為上述負極片；所述正極片為常規制作鈉離子正極，所述隔膜疊片厚度為16um。

進一步的，所述正極片、負極片、隔膜疊片均疊放裝配在鋁塑膜外殼中，熱熔完成頂封和側封；放置在真空烤箱，以90℃，真空度200pa，烘烤32h，干燥后注入180g電解液，再完成預封，可制得電芯。