【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，尤其涉及一种钠离子固态电池及其制备方法。
技术介绍
1、将一个集流体双面涂布，一面为正极涂层，另一面为负极涂层的极片称为双极性极片；将上下面为不同材质的集流体称为双极性集流体。锂离子电池中因锂离子的电化学活性，正极和负极不可采用同一金属集流体，因此双极性极片中对集流体也要求具有双极性，在开发双极性极片的同时，需匹配双极性集流体开发，然而钠离子电池可以采用同一种金属材质的集流体，在制备双极性极片方面更具优势。
2、传统的电芯制备方法分为两种：干法制备或者湿法制备，如图1所示，其中干法制备的第一阶段包括依次进行的粉料混合、原纤维化、制膜、极片复合和辊压，主要是通过粉料混合和原纤维化得到正极自支撑膜和负极自支撑膜，再将正极、负极自支撑膜分别层叠在集流体的两侧面并通过辊压复合形成双极性极片，再通过辊压调节双极性极片的厚度和密度；第二阶段是对双极性极片进行分切、模切和叠片，主要是对双极性极片进行分切、模切，再与固态电解质堆叠组装成为叠片芯包；第三阶段是对叠片芯包进行第一次热压、封装和第二次热压，最后封口。而湿法制备的第一阶段包括浆料制备、涂布、干燥和辊压，主要是在集流体的两侧面涂布形成正极涂层和负极涂层，干燥后得到双极性极片，再通过辊压调节双极性极片的厚度和密度；湿法制备的第二阶段和第三阶段与干法制备的第二阶段和第三阶段基本相同。可见，无论通过干法/湿法制备，在第一阶段的双极性极片制备工艺步骤均需先将正极、负极自支撑膜形成于集流体的两侧面，即正极和负极膜层需与集流体成为一体，再进行后续阶段。
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技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种钠离子固态电池及其制备方法。
2、值得说明的是，本专利技术通过采用钠离子固态电池，能够仅采用一种集流体，避免了传统电池中需要使用双极性集流体的问题。
3、本专利技术人经过深入研究和多次实验发现，传统的钠离子固态电池的制备方法存在以下问题：
4、一，在湿法/干法制备过程中，正极/负极自支撑膜的制备、调密度以及双极性极片的复合、调密度等步骤一般都是通过辊压的方式实现，即双极性极片需要经历3次以上高压力辊压。在辊压过程中，压辊同极片的实际接触位置为线性，在高压力作用下使电极材料随之线性移动，且极片受压时间均为瞬时，即电极材料和集流体承受的压力为瞬时压力，无应力缓冲过程，一方面可能会造成电极材料在集流体上的流动变形，另一方面可能会增加集流体变形褶皱损伤的风险，从而增加极片厚度不均匀、表面不平整、电极材料疲劳破碎掉料的风险，严重影响电池的质量和安全性能。而且，过多的辊压次数（指2次以上）会大大加剧以上风险。同时，还会使工艺步骤繁琐复杂。
5、二，双极性极片中负极活性材料的比容量通常为正极活性材料的2倍以上，正极膜层的厚度通常也厚于负极膜层2倍以上，同时干法制备的正/负极体系采用的粘结剂不同以及湿法制备的正/负极体系采用的粘结剂、溶剂等不同，使得难以平衡集流体两面正极/负极膜层的最优设计状态。也就是说，集流体两面电极膜层的负载量、厚度、材料成分等不同，使集流体两面具有不同的内在作用力和不同的对集流体的粘附力，使集流体两面作用力不平衡。而辊压工艺会大大加剧这种不平衡，导致双极性极片在辊压复合过程中极易发生集流体变形褶皱、电极材料损伤掉料等风险。简而言之，双极性极片结构特性和辊压工艺特性的组合，会大大增加集流体变形褶皱、电极材料损伤掉料等风险。
6、三，湿法/干法制备过程中，双极性极片在收放卷时，无法避免集流体上下面的正极/负极膜层交叉接触，即收卷时将导致正极/负极膜层直接接触而交叉污染，且无法避免在分切、模切的过程中正极/负极膜层的电极材料掉落而交叉污染的问题。现有技术中为了避免这种交叉污染，考虑收放卷时在正极/负极膜层之间插入及剥离隔离基材，但是该方法难以杜绝此问题的发生且会增加工艺复杂性以及相应的设备、材料成本。而且不论是在双极性极片的制备和调节过程，还是在后续分切、模切、叠片等过程及相应转移过程中，均需严格控制工艺以避免正极/负极膜层交叉污染问题，这为电池制备工序和设备调整增加了很多不可避免的难点。
7、因此，如何开发一种简单易操作的钠离子固态电池及其制备方法，从而避免集流体两面电极膜层交叉污染以及集流体变形褶皱、电极材料损伤掉粉等问题迫在眉睫。
8、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
9、第一方面，本专利技术提供了一种钠离子固态电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
10、（1）将第一电极膜层、固态电解质层、第二电极膜层和集流体依次层叠得到叠片芯包，然后进行第一次面压压合得到预压合体；其中，所述第一电极膜层与所述第二电极膜层的极性相反，所述第一电极膜层和/或所述第二电极膜层为自支撑膜层；
11、（2）对步骤（1）所得预压合体进行封装，然后进行第二次面压压合，得到所述钠离子固态电池。
12、本专利技术将第一电极膜层、固态电解质层、第二电极膜层和集流体直接层叠得到叠片芯包，然后通过面压压合的方式将叠片芯包进行复合后，经过封装得到钠离子电池，实现了电极材料与集流体的分离，避免了双极性极片在收放卷时正负极膜层接触造成的交叉污染的问题，同时减少了多次辊压导致极片厚度不均匀、褶皱、不平或掉粉的问题。
13、本专利技术的方法具有如下优势：一、本专利技术提供的钠离子固态电池的制备方法省去了将自支撑膜层与集流体进行辊压预复合制备双极性极片之后再进行叠片形成叠片芯包的操作，而是采用将单独的第一电极膜层、固态电解质层、第二电极膜层和集流体直接层叠得到叠片芯包的操作，从而取消了双极性极片在制备过程中的辊压步骤，同时也避免了双极性极片在收放卷、分切和/或模切过程中正负极膜层接触造成的交叉污染的问题。二、本专利技术层叠得到叠片芯包后通过第一次面压压合而非热压的方式完成初步的贴合，同时在封装后也采用第二次面压压合而非热压的方式完成界面的融合，本专利技术的制备方法可有效避免采用传统多次辊压工艺造成的集流体、自支撑膜层褶皱、不平或掉料等问题。三、本专利技术能够实现集流体和自支撑膜层分开独立的进行分切和/或模切，因此不仅省去了双极性极片在辊压、分切、模切时的尺寸控制，减小了尺寸大小的控制难度，而且更进一步实现了电极膜层与集流体在工序中的分离，避免了双极性极片在收放卷、分切和/或模切过程中正负极膜层接触造成的交叉污染的问题。
14、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
15、优选地，所述将第一电极膜层、固态电解质层、第二电极膜层和集流体依次层叠得到叠片芯包的操作具体为：以所述第一电极膜层、所述固态电解质层、所述第二电极膜层和所述集流体依次层叠得到重复单元，对所述重复单元进行至少1次重复叠片，且在最外端的所述重本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述将第一电极膜层、固态电解质层、第二电极膜层和集流体依次层叠得到叠片芯包的操作具体为：以所述第一电极膜层、所述固态电解质层、所述第二电极膜层和所述集流体作为重复单元进行至少1次叠片，且在最外端的所述重复单元的第一电极膜层的外表面层叠所述集流体，得到所述叠片芯包；
3.根据权利要求2所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述正极自支撑膜层的制备原料包括正极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂；
4.根据权利要求2所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述负极自支撑膜层的制备原料包括负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；
5.根据权利要求2所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述正极自支撑膜层的厚度为50-500μm；所述负极自支撑层厚度为50-300μm。
6.根据权利要求1所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述固态电解质层的制备原料包括固态电解质和第三粘结剂；
7.根据权利要求1-6任一项所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，在将所述第一电极膜层、所述固态电解质层、所述第二电极膜层和所述集流体依次层叠得到叠片芯包的操作之前，还对所述第一电极膜层、所述固态电解质层、所述第二电极膜层和所述集流体经分切和/或模切处理。
8.根据权利要求7所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，在将所述第一电极膜层、所述固态电解质层、所述第二电极膜层和所述集流体依次层叠得到叠片芯包的操作之前，还将自支撑膜层的制备原料进行粉末干混，混合均匀后，采用粘结剂原纤化法、粉末挤压或静电喷涂得到自支撑膜层后，直接进行分切和/或模切；和/或，
9.根据权利要求1-6任一项所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述第一次面压的方式包括等静压或平板热压；所述第一次面压的过程中，施加的作用力的方向垂直于所述叠片芯包的平面；所述第一次面压包括依次进行的第一升温、第一加压、第一保温保压与泄压；所述第一加压的压力为5-500MPa；所述第一保温保压的时间为2s-10min；所述第一升温的终点温度为30-70℃；和/或，
10.一种钠离子固态电池，其特征在于，所述钠离子固态电池根据权利要求1-9任一项所述的钠离子固态电池的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述将第一电极膜层、固态电解质层、第二电极膜层和集流体依次层叠得到叠片芯包的操作具体为：以所述第一电极膜层、所述固态电解质层、所述第二电极膜层和所述集流体作为重复单元进行至少1次叠片，且在最外端的所述重复单元的第一电极膜层的外表面层叠所述集流体，得到所述叠片芯包；
3.根据权利要求2所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述正极自支撑膜层的制备原料包括正极活性材料、第一导电剂和第一粘结剂；
4.根据权利要求2所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述负极自支撑膜层的制备原料包括负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；
5.根据权利要求2所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述正极自支撑膜层的厚度为50-500μm；所述负极自支撑层厚度为50-300μm。
6.根据权利要求1所述的钠离子固态电池的制备方法，其特征在于，所述固态电解质层的制备原料包括固态电解质和第三粘结剂；
7.根据权利要求1-6任一项所述的钠离子固态电池的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：范荣，何劲，齐增安，贺鹏程，李海军，王安琳，
申请(专利权)人：中能瑞新深圳能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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