钠离子电池及其制备方法技术

本申请公开了一种钠离子电池及其制备方法。所述钠离子电池包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解液；所述正极极片包括正极集流体以及设置在所述正极集流体至少一个表面上且包含正极活性材料的正极活性物质层；所述负极极片包括负极集流体以及设置在所述负极集流体至少一个表面上且包含负极活性材料的负极活性物质层，所述负极活性材料为硬碳；其中，正极活性材料的中值粒径A与负极活性材料的中值粒径B之比满足0.05≤A/B≤3，正极活性物质层的面密度C与负极活性物质层的面密度D之比满足1.5≤C/D≤4.5，正极活性物质层的孔隙率P1与负极活性物质层的孔隙率P2之比满足0.15≤P1/P2≤2.5。本申请提供的钠离子电池具有较高的首次库伦效率及倍率性能。首次库伦效率及倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
钠离子电池及其制备方法
[0001]本申请是基于申请号为201910107675.9，申请日为2019年02月02日、申请人为宁德时代新能源科技股份有限公司、专利技术名称为“钠离子电池”的专利技术提出的分案申请。


[0002]本申请属于储能装置
，尤其涉及一种钠离子电池及其制备方法。

技术介绍

[0003]目前，锂离子电池占据动力电池的核心地位，同时锂离子电池也面临着极大的挑战，如锂资源的日益紧缺、上游材料价格不断攀升、循环回收技术开发滞后、老旧电池循环回收利用率低下等问题。钠离子电池能够利用钠离子在正负极之间的脱嵌过程实现充放电，而且钠资源的储量远比锂丰富、分布更为广泛、成本远比锂低，因此钠离子电池成为很有潜能替代锂离子电池的新一代电化学体系。但是，当前被广泛研究的钠离子电池，其首次库伦效率较低，倍率性能较差。

技术实现思路

[0004]鉴于
技术介绍
中存在的问题，本申请提供一种钠离子电池及其制备方法，旨在提高钠离子电池的首次库伦效率及倍率性能。
[0005]为了达到上述目的，本申请提供一种钠离子电池，钠离子电池包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解液；正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面上且包含正极活性材料的正极活性物质层；负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上且包含负极活性材料的负极活性物质层，负极活性材料为硬碳；其中，正极活性材料的中值粒径A与负极活性材料的中值粒径B之比满足0.05≤A/B≤3，正极活性物质层的面密度C与负极活性物质层的面密度D之比满足1.5≤C/D≤4.5，正极活性物质层的孔隙率P1与负极活性物质层的孔隙率P2之比满足0.15≤P1/P2≤2.5。
[0006]本申请还提供一种钠离子电池的制备方法，包括以下步骤：将正极活性材料、导电剂及粘结剂分散在溶剂中形成均匀的正极浆料，在正极集流体相对的两个表面涂覆正极浆料，干燥、冷压后，得到正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及设置在所述正极集流体上且包含正极活性材料的正极活性物质层；将负极活性材料、导电剂、粘结剂及增稠剂分散在溶剂中形成均匀的负极浆料，在负极集流体相对的两个表面涂覆负极浆料，干燥、冷压后，得到负极极片，所述负极极片包括负极集流体以及设置在所述负极集流体上且包含负极活性材料的负极活性物质层，所述负极活性材料为硬碳；将正极极片、隔离膜及负极极片按顺序层叠设置得到电芯，或按顺序层叠设置并经卷绕后得到电芯；将电芯置于壳体中，注入电解液并封装，得到钠离子电池。其中，所述正极活性材料的中值粒径A与所述负极活性材料的中值粒径B之比满足0.05≤A/B≤3，所述正极活性物质层的面密度C与所述负极活性物质层的面密度D之比满足1.5≤C/D≤4.5，所述正极活性物质层的孔隙率P1与所述负极活性物质层的孔隙率P2之比满足0.15≤P1/P2≤2.5。
[0007]相对于现有技术，本申请至少具有以下有益效果：
[0008]本申请提供的钠离子电池，负极活性材料为硬碳，且将正极活性材料的中值粒径A与负极活性材料的中值粒径B之比控制在0.05～3的范围内，能够减少电池首次充放电中的容量损失，并实现电池在高倍率下具有较高的充电和放电性能，从而使得钠离子电池具有较高的首次库伦效率及倍率性能。
[0009]使正极活性物质层的面密度C与负极活性物质层的面密度D之比在上述范围内，有利于保证钠离子电池具有较高的容量发挥及首次库伦效率，并能够保证正极脱出的钠离子能够充分地嵌入负极，防止出现负极析钠现象。
[0010]将正极活性物质层的孔隙率P1与负极活性物质层的孔隙率P2之比控制在此范围内，使得来自正极的钠离子能够被负极充分且快速地接收，提高钠离子电池的容量发挥，以及提高钠离子电池的动力学性能及在高倍率下的充电和放电性能，从而提高钠离子电池的容量性能及倍率性能。另外，将正极活性物质层的孔隙率P1与负极活性物质层的孔隙率P2之比控制在上述范围内，还能够抑制因浓差极化造成的容量损失，以及减少正负极上的副反应，防止负极析钠，从而提高钠离子电池在循环过程中的容量保持率及安全性能。
具体实施方式
[0011]为了使本申请的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合具体实施例对本申请进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。
[0012]为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
[0013]在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中“多种”的含义是两个以上。
[0014]本申请的上述
技术实现思路
并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
[0015]本申请实施例提供一种钠离子电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解液，其中隔离膜是介于正极极片和负极极片之间起隔离的作用。钠离子电池的电芯可以是通过将负极极片、正极极片及隔离膜按顺序层叠设置而形成的层叠结构体，也可以是通过将负极极片、正极极片及隔离膜按顺序层叠后经卷绕而形成的卷绕结构体。
[0016]其中，正极极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面上且包含正极活性材料的正极活性物质层。例如，正极集流体包括相对的两个表面，正极活性物质层层叠设置于正极集流体在自身厚度方向上相对的两个表面中的任意一者或两者上。
[0017]负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上且包含负极活
性材料的负极活性物质层。例如，负极集流体包括相对的两个表面，负极活性物质层层叠设置于负极集流体在自身厚度方向上相对的两个表面中的任意一者或两者上。
[0018]负极活性材料为硬碳，且正极活性材料的中值粒径A与负极活性材料的中值粒径B之比为0.05≤A/B≤3。
[0019]本申请实施例的钠离子电池，负极活性材料为硬碳，且将正极活性材料的中值粒径A与负极活性材料的中值粒径B之比控制在0.05～3的范围内，能够减少电池在首次充放电中的容量损失，并使正极极片和负极极片均具有较高的电子及钠离子的传输性能，实现电池在高倍率下具有较高的充电和放电性能，从而使得钠离子电池具有较高的首次库伦效率及倍率性能。
[0020]并且，通过将正极活性材料的中值粒径A与负极活性材料的中值粒径B之比控制在0.05～3的范围内，还能够防止负极析钠，提高钠离子电池的安全性能。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池的制备方法，包括以下步骤：将正极活性材料、导电剂及粘结剂分散在溶剂中形成均匀的正极浆料，在正极集流体相对的两个表面涂覆正极浆料，干燥、冷压后，得到正极极片，所述正极极片包括正极集流体以及设置在所述正极集流体上且包含正极活性材料的正极活性物质层；将负极活性材料、导电剂、粘结剂及增稠剂分散在溶剂中形成均匀的负极浆料，在负极集流体相对的两个表面涂覆负极浆料，干燥、冷压后，得到负极极片，所述负极极片包括负极集流体以及设置在所述负极集流体上且包含负极活性材料的负极活性物质层，所述负极活性材料为硬碳；将正极极片、隔离膜及负极极片按顺序层叠设置得到电芯，或按顺序层叠设置并经卷绕后得到电芯；将电芯置于壳体中，注入电解液并封装，得到钠离子电池；其中，所述正极活性材料的中值粒径A与所述负极活性材料的中值粒径B之比满足0.05≤A/B≤3，所述正极活性物质层的面密度C与所述负极活性物质层的面密度D之比满足1.5≤C/D≤4.5，所述正极活性物质层的孔隙率P1与所述负极活性物质层的孔隙率P2之比满足0.15≤P1/P2≤2.5。2.一种钠离子电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解液；所述正极极片包括正极集流体以及设置在所述正极集流体至少一个表面上且包含正极活性材料的正极活性物质层；所述负极极片包括负极集流体以及设置在所述负极集流体至少一个表面上且包含负极活性材料的负极活性物质层，所述负极活性材料为硬碳；其中，所述正极活性材料的中值粒径A与所述负极活性材料的中值粒径B之比满足0.05≤A/B≤3，所述正极活性物质层的面密度C与所述负极活性物质层的面密度D之比满足1.5≤C/D≤4.5，所述正极活性物质层的孔隙率P1与所述负极活性物质层的孔隙率P2之比满足0.15≤P1/P2≤2.5。3.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘倩，郭永胜，梁成都，林文光，王钢，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：