【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池领域，特别是涉及预钠化负极极片、钠离子电池负极预钠化方法及钠离子电池
技术介绍
1、锂离子电池已经建立了巨大的市场，被广泛应用在动力、储能、消费电子等领域，由于锂资源分布的不均匀性，钠离子电池开始收到人们的关注。与锂离子电池类似，钠离子电池也是基于“摇椅式”的工作原理。钠离子电池具有成本低、安全性高、倍率和低温表现良好等优势，使其成为锂离子电池优秀的互补者或者替代者，具有广阔的应用前景。与锂离子电池类似，钠离子电池也存在电池首次库伦效率偏低的问题。钠离子电池的负极材料主要使用硬碳，钠离子电池在首周充电时，正极脱出钠离子部分参与负极表面固态电解质膜的形成或者其他副反应，活性钠被消耗，导致电池能量密度偏低。通过提前补钠技术可一定程度上弥补钠损失，进而增加电池首周可逆容量，改善电池的循环性能。目前的负极补钠一般是金属钠粉与硬碳的简单掺混或者滴铸，难以做到钠的均匀分布和预钠化程度的精确控制，亟需一种均匀可控的负极补钠方法。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提供预钠化负极极片、钠离子电池负极预钠化方法及钠离子电池，旨在提升钠离子电池首圈库伦效率和循环性能。
2、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
3、一种钠离子电池负极预钠化方法，包括：
4、在惰性环境中，将一定厚度的钠金属薄膜通过物理沉积技术沉积到负极极片上，并组装成钠离子电池。
5、所述的惰性环境为氮气、氩气氛围或真空环境。
6、所述的薄膜
7、所述的钠金属薄膜，其厚度范围为0–30μm。
8、所述的负极极片包含负极活性物质、负极粘结剂、负极导电剂、负极集流体；其中，所述负极活性物质可以选自硬碳、无定形碳、氧化物和合金类材料中的至少一种；所述负极粘结剂可以选自聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚氟氯乙烯-六氟丙烯、聚乙烯、聚六氟丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种；所述负极导电剂可以选自乙炔黑、科琴黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种；所述负极集流体为铝箔，优选厚度10-30μm。
9、一种预钠化负极极片，所述负极极片中使用如前述预钠化方法制备得到，步骤包括：于负极极片的表面使用如前所述方法沉积一定厚度钠金属薄膜，即得所述预钠化的负极极片。
10、一种钠离子二次电池，包括正极、负极、隔膜和电解液；所述正极包括正极材料、正极导电剂、正极粘结剂和正极集流体；所述负极包括负极材料、负极导电剂、负极粘结剂和负极集流体。
11、上述钠离子二次电池中，
12、所述正极材料为钠基过渡金属层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物。所述正极导电剂可以选自乙炔黑、科琴黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种。所述正极粘结剂可以选自聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚氟氯乙烯-六氟丙烯、聚乙烯、聚六氟丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种。所述正极集流体可以为铝箔，优选厚度为10–20μm的铝箔。
13、所述负极材料可以选自硬碳、无定形碳、氧化物和合金类材料中的至少一种。所述负极导电剂可以选自乙炔黑、科琴黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种。所述负极粘结剂可以选自聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚氟氯乙烯-六氟丙烯、聚乙烯、聚六氟丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种。所述负极集流体为铝箔，厚度为10–20μm。
14、所述隔膜可以选自以聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、pp/pe和pp/pe/pp中的至少一种材料为基础的基膜，或者单面及双面涂覆陶瓷或氧化铝的复合隔膜。所述电解液包括钠盐、溶剂和添加剂。其中，优选地，所述钠盐可以选自六氟磷酸钠、高氯酸钠和双氟磺酰亚胺钠中的至少一种；所述溶剂可以选自ec(碳酸乙烯酯)、dec(碳酸二乙酯)、dmc(碳酸二甲酯)、emc(碳酸甲乙酯)和pc(碳酸丙烯酯)中的至少一种；所述添加剂可以选自fec(氟代碳酸乙烯酯)、碳酸亚乙烯酯(vc)和二氟草酸硼酸钠(nadfob)中的至少一种。
15、本专利技术技术方案的有益效果为：通过薄膜沉积技术实现钠金属与负极活性材料的紧密且均匀的分布，可精确控制预钠化程度，显著改善了钠离子电池首次库伦效率较低的问题，提高了电池的能量密度。
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1.钠离子电池负极预钠化方法，其特征在于：在惰性环境中，将一定厚度的钠金属薄膜通过物理沉积技术沉积到负极极片上，并组装成钠离子电池。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池负极预钠化方法，其特征在于：所述的惰性环境为氮气、氩气氛围或真空环境；所述的薄膜沉积技术包含真空热蒸发技术、电子束热蒸发技术。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池负极预钠化方法，其特征在于：所述的钠金属薄膜的厚度范围为0–30μm。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池负极预钠化方法，其特征在于：所述的负极极片包含负极活性物质、负极粘结剂、负极导电剂、负极集流体。
5.根据权利要求5所述的钠离子电池负极预钠化方法，其特征在于：所述负极活性物质选自硬碳、无定形碳、氧化物和合金类材料中的至少一种；所述负极粘结剂选自聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚氟氯乙烯-六氟丙烯、聚乙烯、聚六氟丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种；所述负极导电剂选自乙炔黑、科琴黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种；所述负极集流体为铝箔，厚度为10-30μm。
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7.钠离子二次电池，其特征在于：包括正极、负极、隔膜和电解液；所述正极包括正极材料、正极导电剂、正极粘结剂和正极集流体；所述负极包括负极材料、负极导电剂、负极粘结剂和负极集流体。
8.根据权利要求7所述的钠离子二次电池，其特征在于：所述正极材料为钠基过渡金属层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物；所述正极导电剂选自乙炔黑、科琴黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种；所述正极粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚氟氯乙烯-六氟丙烯、聚乙烯、聚六氟丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种；所述正极集流体为铝箔，厚度为10–20μm。
9.根据权利要求7所述的钠离子二次电池，其特征在于：所述负极材料可以选自硬碳、无定形碳、氧化物和合金类材料中的至少一种；所述负极导电剂可以选自乙炔黑、科琴黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种；所述负极粘结剂可以选自聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚氟氯乙烯-六氟丙烯、聚乙烯、聚六氟丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种；所述负极集流体为铝箔，厚度为10–20μm。
10.根据权利要求7所述的钠离子二次电池，其特征在于：所述隔膜可以选自以聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、PP/PE和PP/PE/PP中的至少一种材料为基础的基膜，或者单面及双面涂覆陶瓷或氧化铝的复合隔膜；所述电解液包括钠盐、溶剂和添加剂。
11.根据权利要求12所述的钠离子二次电池，其特征在于：所述钠盐选自六氟磷酸钠、高氯酸钠和双氟磺酰亚胺钠中的至少一种；所述溶剂选自EC(碳酸乙烯酯)、DEC(碳酸二乙酯)、DMC(碳酸二甲酯)、EMC(碳酸甲乙酯)和PC(碳酸丙烯酯)中的至少一种；所述添加剂选自FEC(氟代碳酸乙烯酯)、碳酸亚乙烯酯(VC)和二氟草酸硼酸钠(NaDFOB)中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.钠离子电池负极预钠化方法，其特征在于：在惰性环境中，将一定厚度的钠金属薄膜通过物理沉积技术沉积到负极极片上，并组装成钠离子电池。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池负极预钠化方法，其特征在于：所述的惰性环境为氮气、氩气氛围或真空环境；所述的薄膜沉积技术包含真空热蒸发技术、电子束热蒸发技术。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池负极预钠化方法，其特征在于：所述的钠金属薄膜的厚度范围为0–30μm。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池负极预钠化方法，其特征在于：所述的负极极片包含负极活性物质、负极粘结剂、负极导电剂、负极集流体。
5.根据权利要求5所述的钠离子电池负极预钠化方法，其特征在于：所述负极活性物质选自硬碳、无定形碳、氧化物和合金类材料中的至少一种；所述负极粘结剂选自聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠、丁苯胶乳、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚氟氯乙烯-六氟丙烯、聚乙烯、聚六氟丙烯和聚四氟乙烯中的至少一种；所述负极导电剂选自乙炔黑、科琴黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种；所述负极集流体为铝箔，厚度为10-30μm。
6.预钠化负极极片，其特征在于：所述负极极片中使用权利要求1-5任意之一预钠化方法制备得到，于负极极片的表面使用如前所述方法沉积一定厚度钠金属薄膜，即得所述预钠化的负极极片。
7.钠离子二次电池，其特征在于：包括正极、负极、隔膜和电解液；所述正极包括正极材料、正极导电剂、正极粘结剂和正极集流体；所述负极包括负极材料、负极导电剂、负极粘结剂和负极集流体。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张博杨，滕彦梅，陈刚，
申请(专利权)人：上海普利特复合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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