干法电极片及其制备方法、钠离子电池技术

本发明专利技术公开了干法电极片及其制备方法、钠离子电池，干法电极片包括集流体以及设置于集流体至少一表面的正极活性材料层，正极活性材料层包括正极材料、羧基改性的导电剂和导电粘结剂，正极材料、羧基改性的导电剂和导电粘结剂的质量比为85～99.25:0.25～1:0.5～32。本发明专利技术公开的干法电极片，电解液浸润性良好，干法电极片与电解液的接触角为35

【技术实现步骤摘要】
干法电极片及其制备方法、钠离子电池


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，具体涉及干法电极片及其制备方法、钠离子电池。

技术介绍

[0002]钠电正极材料的克容量相对于锂离子电池正极材料明显偏低，从而制备得到的全电池的能量密度较低，提高正负极面密度是提高全电池能量密度一种重要手段。但若利用湿法制备具有高面密度的正/负极极片，存在涂布困难，且活性物质层厚度过厚在烘烤过程中由于表面与内部溶剂挥发速率不同，导致易出现开裂的情况，且还存在辊压掉粉、剥离强度较低、膜片电阻较大等问题。相较于湿法电极的制备，干法电极片由于在制备过程中无需溶剂和烘烤工序，不会出现烘烤干裂的问题，且可进一步降低钠离子电池的生产成本。
[0003]但目前制备的钠离子电池干法电极片，仍存在膜片电阻较大的弊端，导致全电池的直流阻抗增加，影响电池的倍率性能。因此，为了解决上述问题，提出了一种新型干法电极片及其制备方法、钠离子电池。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种干法电极片，通过加入羧基改性的导电剂和导电粘结剂，能够解决干法电极片膜片电阻大、电池倍率性能差的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0006]本专利技术第一方面提供了一种干法电极片，包括集流体及设置于集流体至少一表面的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极材料、羧基改性的导电剂和导电粘结剂。
[0007]在本专利技术一些实施例中，所述正极材料、羧基改性的导电剂和导电粘结剂的质量比为85～99.25:0.25～1:0.5～32。
[0008]在本专利技术一些实施例中，所述集流体选自铝箔、镍箔或高分子导电膜中的一种；优选地，所述集流体为铝箔。
[0009]在本专利技术一些实施例中，所述导电粘结剂为PMS:PEDOT，其中，PMS为聚(甲基丙烯酰基
‑
3,4
‑
二羟基
‑
L
‑
苯丙氨酸
‑
co
‑3‑
磺基丙基甲基丙烯酸酯)，PEDOT为聚乙烯二氧噻吩。
[0010]在本专利技术一些实施例中，所述导电剂选自SuperP、科琴黑、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、导电炭中的一种或多种。
[0011]在本专利技术一些实施例中，所述正极材料为钠离子电池层状氧化物材料，所述钠离子电池层状氧化物材料的分子式为Na
x
AO2，其中，0.6<x≤1，A为一种或多种过渡金属元素或其他掺杂元素，所述其他掺杂元素选自Li、B、Mg、Al、K、Ca或Sn。
[0012]在本专利技术一些实施例中，所述干法电极片100包括集流体1、第一正极活性材料层21和第二正极活性材料层22，所述集流体1的厚度方向具有相互背离的第一表面11和第二表面12，所述第一正极活性材料层21设置在所述第一表面11上，所述第二正极活性材料层22设置在所述第二表面12上。
[0013]在本专利技术一些实施例中，所述正极活性材料层的厚度为100～180μm。
[0014]在本专利技术一些实施例中，在对所述干法电极片进行电解液浸润性测试时，所述干法电极片与所述电解液的接触角为35
°
～42
°
。
[0015]在本专利技术一些实施例中，在干法电极片的厚度方向上，所述干法电极片的膜片电阻为5～7Ω。
[0016]本专利技术第二方面提供了一种干法电极片的制备方法，包括以下步骤：
[0017]将正极材料、羧基改性的导电剂和导电粘结剂混合，得到混合粉料；
[0018]向混合粉料中加入溶剂混合，并搅拌，得到润湿的混合粉料；
[0019]向湿润的混合粉料中加入溶剂混合，纤维化处理混合溶剂后的润湿的混合粉料，得到纤维化的混合物；
[0020]将纤维化的混合物置于挤出机中，挤出成型得到初始膜片；
[0021]辊压初始膜片，得到膜片成品；
[0022]热辊压复合膜片成品和集流体，得到干法电极片。
[0023]在本专利技术一些实施例中，所述正极材料为钠离子电池层状氧化物材料，所述钠离子电池层状氧化物材料的分子式为Na
x
AO2，其中，0.6<x≤1，A为一种或多种过渡金属元素或其他掺杂元素，所述其他掺杂元素选自Li、B、Mg、Al、K、Ca或Sn。
[0024]在本专利技术一些实施例中，所述羧基改性的导电剂通过以下步骤制备：
[0025]将导电剂与水混合均匀得到导电剂水分散液；
[0026]向导电剂水分散液中加入过氧化氢溶液，得到导电剂水溶液；
[0027]通入臭氧和氧气混合气体，水浴超声得到含羧基官能团改性的导电剂水溶液；
[0028]通入惰性气体，冷冻干燥得到羧基改性的导电剂。
[0029]在本专利技术一些实施例中，所述将导电剂与水混合均匀得到导电剂水分散液的步骤中，所述导电剂选自SuperP、科琴黑、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、导电炭中的一种或多种。
[0030]在本专利技术一些实施例中，所述将导电剂与水混合均匀得到导电剂水分散液的步骤中，所述导电剂水分散液的质量浓度为20～80g/L。
[0031]在本专利技术一些实施例中，所述向导电剂水分散液中加入过氧化氢溶液，得到导电剂水溶液的步骤中，所述导电剂水分散液与所述过氧化氢溶液的体积比为1:0.2～0.5。
[0032]在本专利技术一些实施例中，所述通入臭氧和氧气混合气体，水浴超声得到含羧基官能团改性的导电剂水溶液的步骤中，所述混合气体的气体流量为200～500mL/min，所述臭氧和氧气混合气体中臭氧浓度为20～100g/m3。
[0033]在本专利技术一些实施例中，所述通入臭氧和氧气混合气体，水浴超声得到含羧基官能团改性的导电剂水溶液的步骤中，所述水浴超声温度为25℃～50℃，水浴超声时间为0.5～3h。
[0034]在本专利技术一些实施例中，所述通入惰性气体，冷冻干燥得到羧基改性的导电剂的步骤中，所述惰性气体选自氮气和/或氩气，所述通入惰性气体的时间为15～45min。
[0035]在本专利技术一些实施例中，所述通入惰性气体，冷冻干燥得到羧基改性的导电剂的步骤中，所述冷冻干燥的温度是
‑
40～
‑
70℃，冷冻干燥的时间是5～12h。
[0036]在本专利技术一些实施例中，所述导电粘结剂为PMS:PEDOT。
[0037]在本专利技术一些实施例中，所述将正极材料、羧基改性的导电剂和导电粘结剂混合，得到混合粉料的步骤中，所述正极材料、所述羧基改性的导电剂和所述导电粘结剂的质量比为85～99.25:0.25～1:0.5～3。
[0038]在本专利技术一些实施例中，所述将正极材料、羧基改性的导电剂和导电粘结剂混合，得到混合粉料的步骤中，所述混合在搅拌罐中进行，混合的搅拌转速为100～300r/min，搅拌时间为0.5～2h，搅拌温度为室温。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法电极片(100)，其特征在于，包括集流体(1)以及设置于集流体至少一表面的正极活性材料层(2)，所述正极活性材料层(2)包括正极材料、羧基改性的导电剂和导电粘结剂。2.根据权利要求1所述的一种干法电极片，其特征在于，所述正极材料、所述羧基改性的导电剂和所述导电粘结剂的质量比为85～99.25:0.25～1:0.5～32。3.根据权利要求1所述的一种干法电极片，其特征在于，所述导电粘结剂为PMS:PEDOT，其中，PMS为聚(甲基丙烯酰基
‑
3,4
‑
二羟基
‑
L
‑
苯丙氨酸
‑
co
‑3‑
磺基丙基甲基丙烯酸酯)，PEDOT为聚乙烯二氧噻吩；所述导电剂选自SuperP、科琴黑、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、导电炭中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种干法电极片，其特征在于，所述正极材料为钠离子电池层状氧化物材料，所述钠离子电池层状氧化物材料的分子式为Na
x
AO2，其中，0.6<x≤1，A为一种或多种过渡金属元素或其他掺杂元素，所述其他掺杂元素选自Li、B、Mg、Al、K、Ca或Sn。5.根据权利要求1所述的一种干法电极片，其特征在于，所述干法电极片(100)包括集流体(1)、第一正极活性材料层(21)和第二正极活性材料层(22)，所述集流体的厚度方向具有相互背离的第一表面(11)和第二表面(12)，所述第一正极活性材料层(21)设置在所述第一表面(11)上，所述第二正极活性材料层(22)设置在所述第二表面(12)上。6.根据权利要求1所述的一种干法电极片，其特征在于，所述正极活性材料层的厚度为100～180μm。7.根据权利要求1所述的一种干法电极片，其特征在于，在对所述干法电极片进行电解液浸润性测试时，所述干法电极片与所述电解液的接触角为35
°
～42
°
。8.根据权利要求1所述的一种干法电极片，其特征在于，在干法电极片的厚度方向上，所述干法电极片的膜片电阻为5～7Ω。9.一种如权利要求1
‑
8任意一项干法电极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供正极材料、羧基改性的导电剂和导电粘结剂；按质量比85～99.25:0.25～1:0.5～3，将所述正极材料、所述羧基改性的导电剂和所述导电粘结剂混合，得到混合粉料；向所述混合粉料中加入溶剂混合，并搅拌，得到润湿的混合粉料；向所述润湿的混合粉料中加入溶剂混合，纤维化处理混合溶剂后的润湿的混合粉料，得到纤维化的混合物；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈以蒙，江柯成，钟应声，蒋绮雯，王翔翔，董丰恺，司煜，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：