【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水系钠离子电池，具体涉及一种多孔厚极片的制备方法与其在水系钠离子电池上的应用。
技术介绍
1、电化学储能技术即二次电池技术具有便捷灵活、能量效率高、建设周期短等优点，逐渐占据储能市场的一大部分。水系钠离子电池具有离子电导率高、成本低、本质安全、环境友好等特点，可能能够满足大规模储能与家庭储能的需求，近年来受到广泛的关注。但是，由于水系电解液的电化学窗口较窄，致使其工作电压较低，极大地限制了能量密度。
2、经检索，专利cn 115986122 a公开了一种用于水系钠离子电池地柔性自支撑厚电极的制备方法，增大电极厚度，可以最小化器件的非活性物质比例，大大提高电池的活性物质负载，从而提高电池整体的能量密度。然而，高负载厚电极的设计受到两个重要因素的制约：一是厚电极需要不开裂保持结构的力学稳定，二是厚电极需要保证电解液渗透从而实现较快速的离子传导。对于电极开裂问题，人们普遍认为干燥过程中的毛细应力是开裂的主要原因。而高质量负载电极会增加电极膜的厚度，从而增加电荷在电极中的扩散距离，在电化学过程中，电池的电荷扩散距离越长，传质效率越低。
技术实现思路
1、鉴于上述不足，本专利技术提供一种低迂曲度的多孔柔性自支撑厚电极及其制备方法，可用于聚阴离子型、隧道型与普鲁士蓝类似物等电极材料，由其组装的水系钠离子电池具有相对较高的能量密度与倍率性能。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种用于水系钠离子电池的低迂曲度的多孔柔
4、s1，将电极活性材料、导电剂和发泡剂按比例在混料机中混合均匀，得到混合物料放入搅拌机备用；
5、s2，将粘接剂与分散剂充分混合，喷洒或滴入装有物料的搅拌机内，利用高速剪切的方式混合均匀得到桨料，在搅拌过程中通过反复更换搅拌方向调节浆料内的气泡状态；
6、s3，将步骤s2得到的浆料在控制一定温度下进行辊压，压制成自支撑柔性极片，控制压制成型过程的温度与辊轮转速，使发泡剂产生的气泡沿垂直方向移动，在极片内部形成垂直方向的微孔结构；
7、s4，将步骤s3得到的极片放入鼓风烘箱内进行干燥，控制干燥温度与干燥时间，保持极片微孔结构的稳定，再将极片放入更高温度下的真空烘箱再次干燥，保证分散剂充分蒸发。
8、优选地，所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料；所述正极活性材料包括锰酸钠、λ-mno2、普鲁士蓝类似物、聚阴离子型正极材料中的一种或多种；所述负极活性材料包括聚阴离子型负极材料、活性炭、普鲁士蓝衍生物中的一种或多种；所述导电剂包括炭黑、石墨、碳纳米管、介孔碳、碳纤维和石墨烯中的一种或多种；所述粘接剂包括聚四氟乙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶、聚乙烯氧化物中的一种或多种；所述分散剂为水或无毒醇类。
9、优选地，所述电极活性材料的质量占原料总固含量的60wt％～97wt％，所述粘结剂的添加量为原料总固含量的1wt％～15wt％，所述导电剂的添加量为原料总固含量的1wt％～20wt％，其中，所述原料总固含量为电极活性材料、粘结剂、导电剂和发泡剂的含量总和。
10、优选地，所述发泡剂包括碳酸氢钠、碳酸氢铵、亚硝酸铵中的一种或多种。
11、优选地，所述发泡剂的添加量占极片总质量的0.5wt％～5wt％。
12、优选地，所述浆料的固含量占浆料总质量的30wt％～80wt％。
13、优选地，所述步骤s3的辊压过程中，辊轮温度为60～240℃，辊轮转速为0.1～10m/min。
14、优选地，所述步骤s4的干燥过程中，干燥温度为50～80℃，干燥时间为5h～36h。
15、优选地，所述步骤s4制得的极片的孔隙率为5％～40％，孔径为10～150μm，极片厚度为0.1～10mm。
16、本专利技术还提出的一种水系钠离子电池，包括如上述任一项所述方法制得的厚电极。
17、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
18、本专利技术提供的制备方法，在现有的辊压制备柔性自支撑厚电极的工艺基础上，通过添加发泡剂，在辊压成型步骤加热发泡剂产生气泡，形成低迂曲度的微米孔洞结构，提高充放电过程中钠离子扩散速率，缩短钠离子扩散长度，进而提高了电池的能量密度和倍率性能；在干燥过程中，通过控制较低温度、较长时间的干燥，减少干燥过程中的毛细管作用，维持厚极片的力学稳定，保持厚极片的多孔结构不被破坏。该方法无需引入新的工艺环节，制备方法成熟，节约了成本，适用于现有的极片制备工艺，有望进行大规模推广。
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1.一种用于水系钠离子电池的低迂曲度的多孔柔性自支撑厚极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料；所述正极活性材料包括锰酸钠、λ-MnO2、普鲁士蓝类似物、聚阴离子型正极材料中的一种或多种；所述负极活性材料包括聚阴离子型负极材料、活性炭、普鲁士蓝衍生物中的一种或多种；所述导电剂包括炭黑、石墨、碳纳米管、介孔碳、碳纤维和石墨烯中的一种或多种；所述粘接剂包括聚四氟乙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶、聚乙烯氧化物中的一种或多种；所述分散剂为水或无毒醇类。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电极活性材料的质量占原料总固含量的60wt％～97wt％，所述粘结剂的添加量为原料总固含量的1wt％～15wt％，所述导电剂的添加量为原料总固含量的1wt％～20wt％，其中，所述原料总固含量为电极活性材料、粘结剂、导电剂和发泡剂的含量总和。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发泡剂包括碳酸氢钠、碳酸氢铵、亚硝酸铵中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浆料的固含量占浆料总质量的30wt％～80wt％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3的辊压过程中，辊轮温度为60～240℃，辊轮转速为0.1～10m/min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4的干燥过程中，干燥温度为50～80℃，干燥时间为5h～36h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4制得的极片的孔隙率为5％～40％，孔径为10～150μm，极片厚度为0.1～10mm。
10.一种水系钠离子电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1-9任一项所述方法制得的厚电极。
...【技术特征摘要】
1.一种用于水系钠离子电池的低迂曲度的多孔柔性自支撑厚极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电极活性材料为正极活性材料或负极活性材料；所述正极活性材料包括锰酸钠、λ-mno2、普鲁士蓝类似物、聚阴离子型正极材料中的一种或多种；所述负极活性材料包括聚阴离子型负极材料、活性炭、普鲁士蓝衍生物中的一种或多种；所述导电剂包括炭黑、石墨、碳纳米管、介孔碳、碳纤维和石墨烯中的一种或多种；所述粘接剂包括聚四氟乙烯、聚乙烯醇、丁苯橡胶、聚乙烯氧化物中的一种或多种；所述分散剂为水或无毒醇类。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电极活性材料的质量占原料总固含量的60wt％～97wt％，所述粘结剂的添加量为原料总固含量的1wt％～15wt％，所述导电剂的添加量为原料总固含量的1wt％～20wt％，其中，所述原料总固含量为电极活性材料、粘结剂、导电剂和发泡剂的含量总和。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，张梓泓，赵宇，
申请(专利权)人：维瑞纳能源集团私人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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