一种高能量密度钠离子电池制造技术

本发明专利技术涉及钠离子电池技术领域，且公开了一种高能量密度钠离子电池，包括钠离子电池主体，所述钠离子电池主体包括正极涂层

【技术实现步骤摘要】
一种高能量密度钠离子电池


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，具体为一种高能量密度钠离子电池
。

技术介绍

[0002]随着环境污染及能源危机等问题的日益严重，汽车及储能电池行业得到全年世界的普遍关注，钠离子电池由于其具有资源广泛
、
环境友好
、
能量密度高
、
循环寿命长
、
价格便宜等优点而成为近年来的研究热点，并逐渐扩大市场应用范围，其在数码
、
储能
、
通信
、
电动车等领域将得到广泛的应用，尤其在电动汽车和储能领域，未来均将具备万亿元市场的巨大空
。
[0003]目前主流的钠离子电池正极材料一般为层状多元金属复合钠盐
、
普鲁士蓝类似物钠盐及聚阴离子钠盐，负极一般使用硬碳，然而，硬碳材料的克容量较低，且价格昂贵，使得电池的能量密度受限，且电池成本较高，且循环过程中随着
SEI
膜的不断破损和修复，以及溶剂分子的共嵌入等原因，造成电池容量衰减较快，新型负极材料如
Sn、Sb、Pb
等储钠金属合金负极虽然具有较高的克容量，但依然无法避免循环衰减过快的问题
。

技术实现思路

[0004](
一
)
解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高能量密度钠离子电池，具备体积更小
、
制作简单，能量密度更高，安全性更好的优点，解决了硬碳材料的克容量较低，且价格昂贵，使得电池的能量密度受限，且电池成本较高，，且循环过程中随着
SEI
膜的不断破损和修复，以及溶剂分子的共嵌入等原因，造成电池容量衰减较快，新型负极材料如
Sn、Sb、Pb
等储钠金属合金负极虽然具有较高的克容量，但依然无法避免循环衰减过快的问题
。
[0006](
二
)
技术方案
[0007]为实现上述体积更小
、
制作简单，能量密度更高，安全性更好的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高能量密度钠离子电池，包括钠离子电池主体，所述钠离子电池主体包括正极涂层
、
正极集流体
、
负极涂层
、
负极集流体
、
隔膜或陶瓷涂层
、
电解液和电池外壳，所述正极涂层的底部设置有正极集流体，所述负极涂层的顶部设置有负极集流体，所述隔膜或陶瓷涂层设置在正极集流体和负极集流体之间，所述负极涂层的活性物质为聚酰亚胺
。
[0008]优选的，所述负极涂层由负极浆料成膜后形成，其厚度为
20
‑
150
微米；或者由负极浆料涂覆在负极集流体上形成，其厚度为
150
‑
400
微米
。
[0009]优选的，所述负极浆料包括以下原料：聚酰亚胺
、
导电剂
、
粘结剂；所述正极集流体和负极集流体均为铝箔或碳布
。
[0010]优选的，所述聚酰亚胺的分子量为
100000
‑
1500000
；所述导电剂为导电碳黑
、
导电纤维
、
碳纳米管
、
石墨烯中的任意一种或多种；所述粘结剂为
SBR、CMC、PVDF、PTFE、
丙烯酸类粘结剂中的任意一种或多种
。
[0011]优选的，所述负极浆料中各原料的重量百分比为：聚酰亚胺
75
‑
95wt
％
、
导电剂5‑
30wt
％
、
粘结剂
0.5
‑
10wt
％，其中聚酰亚胺
、
导电剂和粘结剂的总和为
100wt
％
。
[0012]优选的，所述隔膜或陶瓷涂层为聚丙烯多孔隔膜
、
聚乙烯多孔隔膜
、
聚乙烯和聚丙烯复合多孔膜
、
由聚丙烯
、
聚乙烯中的任意一种或者两种形成的涂层式隔膜
、
或在负极表面涂覆形成陶瓷层以此陶瓷层作为隔膜
。
[0013]优选的，所述隔膜或陶瓷涂层中的陶瓷层由金属氧化物和粘结剂组成；所述金属氧化物为氧化铝
、
氧化锆中的至少一种；所述粘结剂为
SBR、PTFE、PVDF、
聚丙烯酸中的任意一种
。
[0014]优选的，所述隔膜或陶瓷涂层中的金属氧化物的重量百分比为
75
‑
99wt
％，单层陶瓷层的厚度为3‑
25
微米
。
[0015]优选的，所述正极涂层的活性材料为层状多元金属复合钠盐
、
普鲁士蓝及其类似物的钠盐或聚阴离子的钠盐
。
[0016]优选的，所述电解液以浓度为
0.6
‑
1.8mol/L
的
NaPF6
为溶质，以
EC、PC、EMC、DMC、DEC
为溶剂
。
[0017](
三
)
有益效果
[0018]与现有技术相比，本专利技术提供了一种高能量密度钠离子电池，具备以下
[0019]有益效果：
[0020]该高能量密度钠离子电池，通过使用聚酰亚胺作为钠离子电池负极材料，聚酰亚胺为一种特种工程材料，其耐高温可达
400℃
以上，且耐腐蚀及机械性能好，合成简单等优点，其分子结构中含有大量酰基基团，由于酰基具有多重氧化态，在一定条件下，可以同金属离子如钠离子
、
锂离子等发生氧化还原反应，因而聚酰亚胺作为钠离子电池的负极材料具有比容量高
、
性能稳定等优点，本专利技术依靠聚酰亚胺分子中的酰基发生电化学氧化
‑
还原反应完成能量转移，使用聚酰亚胺作为负极材料，不存在石墨类材料首次充电
SEI
成膜过程中对容量的损耗，也不存在
SEI
的不断修复及溶剂分子共插入而导致电池容量衰减问题，同时本专利技术的钠离子电池中可以不含隔膜，体积小
、
制作简单，能量密度高，安全性好，本专利技术的方法可以不使用隔膜或陶瓷涂层和负极集流体，能够显著提高电池能量密度
。
附图说明
[0021]图1为本专利技术中的钠离子电池的结构示意图；
[0022]图2为各实施例中的钠离子电池的循环曲线
。
[0023]图中：
1、
正极涂层；
2、
正极集流体；
3、
负极涂层；
4、
负极集流体；
5、
隔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高能量密度钠离子电池，包括钠离子电池主体，其特征在于：所述钠离子电池主体包括正极涂层
(1)、
正极集流体
(2)、
负极涂层
(3)、
负极集流体
(4)、
隔膜或陶瓷涂层
(5)、
电解液和电池外壳，所述正极涂层
(1)
的底部设置有正极集流体
(2)
，所述负极涂层
(3)
的顶部设置有负极集流体
(4)
，所述隔膜或陶瓷涂层
(5)
设置在正极集流体
(2)
和负极集流体
(4)
之间，所述负极涂层
(3)
的活性物质为聚酰亚胺
。2.
根据权利要求1所述的一种高能量密度钠离子电池，其特征在于：所述负极涂层
(3)
由负极浆料成膜后形成，其厚度为
20
‑
150
微米；或者由负极浆料涂覆在负极集流体
(4)
上形成，其厚度为
150
‑
400
微米
。3.
根据权利要求2所述的一种高能量密度钠离子电池，其特征在于：所述负极浆料包括以下原料：聚酰亚胺
、
导电剂
、
粘结剂；所述正极集流体
(2)
和负极集流体
(4)
均为铝箔或碳布
。4.
根据权利要求3所述的一种高能量密度钠离子电池，其特征在于：所述聚酰亚胺的分子量为
100000
‑
1500000
；所述导电剂为导电碳黑
、
导电纤维
、
碳纳米管
、
石墨烯中的任意一种或多种；所述粘结剂为
SBR、CMC、PVDF、PTFE、
丙烯酸类粘结剂中的任意一种或多种
。5.
根据权利要求4所述的一种高能量密度钠离子电池，其特征在于：所述负极浆料中各原料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪涛，王红伟，常传杰，李铁柱，曹立，肖尊鹏，李佩谣，
申请(专利权)人：河南克能新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：