CN115036463A - 一种钠离子电池负极电极 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钠离子电池负极电极，包括集流体箔材和位于集流体箔材两面上的由负极浆料制备成的电极涂层，负极浆料包括硬碳、导电剂、粘结剂、添加剂、超纯水；按重量百分比计，所述负极浆料中，硬碳为48wt%‑49wt%、导电剂为0.3wt%‑0.6wt%、粘结1.5wt%‑2.5wt%%、添加剂为2.0wt%‑3.0wt%、超纯水为46.0wt%‑47.0wt%；所述添加剂为碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚一种以上的组合；本发明在生产电池负极极片加工时加入高沸点醚类和碳酸酯类，可以避免涂布龟裂现象，保证了产品性能，提高了产品质量和生产效率。

Description

一种钠离子电池负极电极

技术领域

本发明涉及钠离子电池制造技术领域，具体是一种钠离子电池负极电极。

背景技术

21世纪以来，人们越来越强烈地寄希望于新能源技术的进步以缓和现在石油等不可再生资源的紧张情况。锂离子电池由于能量比大，符合环保要求而受到特别的青睐，但锂离子电池所必须的锂元素在地壳中含量不高，随着锂离子电池产业的迅速发展，锂成为了锂离子电池发展的瓶颈，如何解决锂源成为这个行业最大的问题，随之而来的是锂离子电池行业原材料的剧烈上涨，给整个产业链制造了巨大的压力。

而钠元素的地壳丰度是锂元素的1300多倍，而且价格便宜，并且与锂为同一主族，是替代钠的最佳材料，钠离子电池也成为了行业重点。钠离子电池负极浆料以水作为溶剂，但水性浆料在涂布工序经过高温烘干时，由于快速烘干的原因容易产生龟裂现象，为了改善这一现象，有些公司只是调整烘干参数，不添加其它物质进行调整，这样虽然减少了龟裂现象，保证了性能，但是效率低，成品率低，有些公司加入NMP进行调节，虽然改善了效率和成品率，但是引入了酮类杂质，对电池性能产生了不可预计的风险。在锂电行业中，部分企业理论上加入了碳酸乙烯酯，但在钠离子电池中，醚类物质是主要成分，而且碳酸乙烯酯容易导致钠离子电池产气。

发明内容

本发明目的是提供一种钠离子电池负极电极，以解决现有技术中涂布龟裂的现象，从而保证产品性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种钠离子电池负极电极，包括集流体箔材和位于集流体箔材两面上的由负极浆料制备成的电极涂层，负极浆料包括硬碳、导电剂、粘结剂、添加剂、超纯水。

进一步的，按重量百分比计，所述负极浆料中，硬碳为48wt%-49wt%、导电剂为0.3wt%-0.6wt%、粘结1.5wt%-2.5wt%%、添加剂为2.0wt%-3.0wt%、超纯水为46.0wt%-47.0wt%。

进一步的，所述添加剂为二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚的其中一种或两种组合。

进一步的，所述添加剂为碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯的其中一种或两种组合。

进一步的，所述添加剂为碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚一种以上的组合。

进一步的，所述导电剂为导电石墨、碳纳米管、乙炔黑、SP中的一种或几种组合。

进一步的，所述集流体箔材的材质为铝箔或铜箔。

一种钠离子电池负极电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：稀释添加剂：将64.52%的超纯水、二甘醇二甲醚加入到搅拌缸中，以公转25rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌30min得到无色透明的添加剂液体，即防裂剂液体；

S2：制备负极浆料：将硬碳、导电剂添加到另一搅拌缸中，以公转30rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌40min；再将步骤S1所得的防裂剂液体加入到搅拌缸中，以公转25rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌60min；然后将剩余的35.48%的超纯水加入到搅拌缸中，以公转35rpm/min，分散1500rpm/min的参数搅拌120min，再加入粘结剂到搅拌缸中，以公转15rpm/min，分散200rpm/min的参数搅拌60min得到负极浆料；

S3：制备极片采用狭缝挤压涂布机将步骤S2所得的负极浆料涂敷在集流体箔材的两面，在80-100℃下进行干燥，得到负极涂膜层，最后将干燥后的含有负极涂膜层的集流体箔材依次进行冷压、分条、模切，得到负极片。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

本发明在生产电池负极极片加工时加入了高沸点醚类和碳酸酯类，即碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚其中的一种或一种以上的组合，改善这一问题，避免了涂布龟裂现象，保证了产品性能，提高了涂布的速度，进而提高了产品质量和生产效率。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

一种钠离子电池负极电极，包括集流体箔材和位于集流体箔材两面上的由负极浆料制备成的电极涂层，负极浆料包括硬碳、导电剂、粘结剂、添加剂、超纯水；其中硬碳的加入量为浆料总重的48.5wt%，导电剂的加入量为浆料总重的0.5wt%，粘结剂的加入量为浆料总重的2.0wt%，添加剂加入量为浆料总重的2.5wt%，超纯水的加入量为浆料总重的46.5wt%。

本实施例中，添加剂为二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚的其中一种或两种组合。

本实施例中，所述集流体箔材的材质为铝箔。

一种钠离子电池负极电极的制备方法，包括如下步骤：

S1：稀释添加剂；将300kg超纯水加入到搅拌缸中，把25kg二醇二甲醚加入到搅拌缸中，以公转25rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌30min得到无色透明的添加剂液体，即防裂剂液体；

S2：制备负极浆料；先将485kg硬碳、5kg导电剂添加到另一搅拌缸中，以公转30rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌40min；再将325kg步骤S1所得的防裂剂液体加入到搅拌缸中，以公转25rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌60min；然后将165kg超纯水加入到搅拌缸中，以公转35rpm/min，分散1500rpm/min的参数搅拌120min，再加入20kg 粘结剂到搅拌缸中，以公转15rpm/min，分散200rpm/min的参数搅拌60min得到负极浆料；

S3：制备极片；采用狭缝挤压涂布机将步骤S2中所得的负极浆料涂敷在铝箔的两面，在80-100℃下进行干燥，得到负极涂膜层，最后将干燥后的含有负极涂膜层的铝箔依次进行冷压、分条、模切，得到负极片。

实施例2：

一种钠离子电池负极电极，包括集流体箔材和位于集流体箔材两面上的由负极浆料制备成的电极涂层，负极浆料包括硬碳、导电剂、粘结剂、添加剂、超纯水；其中硬碳的加入量为浆料总重的48.5wt%，导电剂的加入量为浆料总重的0.5wt%，粘结剂的加入量为浆料总重的2.0wt%，添加剂加入量为浆料总重的2.5wt%，超纯水的加入量为浆料总重的46.5wt%。

本实施例中，添加剂为碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯的其中一种或两种组合。

本实施例中，所述集流体箔材的材质为铜箔。

一种钠离子电池负极电极的制备方法，包括如下步骤：

S1：稀释添加剂；将300kg超纯水加入到搅拌缸中，把25kg碳酸丙烯酯加入到搅拌缸中，以公转25rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌30min得到无色透明的添加剂液体，即防裂剂液体；

S2：制备负极浆料；将485kg硬碳、5kg 导电剂添加到另一搅拌缸中，以公转30rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌40min；再将325kg步骤S1所得的防裂剂液体加入到搅拌缸中，以公转25rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌60min；然后将165kg超纯水加入到搅拌缸中，以公转35rpm/min，分散1500rpm/min的参数搅拌120min，再加入20kg 粘结剂到搅拌缸中，以公转15rpm/min，分散200rpm/min的参数搅拌60min得到负极浆料；

S3：制备极片；采用狭缝挤压涂布机将步骤S2中所得的负极浆料涂敷在铜箔的两面，在80-100℃下进行干燥，得到负极涂膜层，最后将干燥后的含有负极涂膜层的铜箔依次进行冷压、分条、模切，得到负极片。

对比例1：

一种钠离子电池负极电极，包括集流体箔材和位于集流体箔材两面上的电极涂层，电极涂层由负极浆料所制备而成，负极浆料包括硬碳、导电剂、粘结剂、超纯水，不使用添加剂；其中硬碳的加入量为浆料总重的48.5wt%，SP的加入量为浆料总重的0.5wt%，SBR的加入量为浆料总重的2.0wt%，超纯水的加入量为浆料总重的49.0wt%。

一种钠离子电池负极电极的制备方法，包括如下步骤：

步骤1）：制备负极浆料；先将485kg硬碳、5kg SP添加到另一搅拌缸中，以公转30rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌40min；再将325kg超纯水加入到搅拌缸中，以公转25rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌60min；然后将165kg超纯水加入到搅拌缸中，以公转35rpm/min，分散1500rpm/min的参数搅拌120min，再加入20kg SBR到搅拌缸中，以公转15rpm/min，分散200rpm/min的参数搅拌60min得到负极浆料；

步骤2）：制备极片；采用狭缝挤压涂布机将步骤（1）所得的负极浆料涂敷在铜箔的两面，在80-100℃下进行干燥，得到负极涂膜层，最后将干燥后的含有负极涂膜层的铜箔依次进行冷压、分条、模切，得到负极片。

实施例1、实施例2，在极片涂布速度可达到50～70m/min，且极片表面光滑无裂纹。

对比例在极片涂布速度为到50m/min时，极片表面已产生很多裂纹。

因此，本发明在生产电池负极极片加工时加入高沸点醚类和碳酸酯类，可以避免涂布龟裂现象，保证了产品性能，提高了产品质量和生产效率。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钠离子电池负极电极，其特征在于：包括集流体箔材和位于集流体箔材两面上的由负极浆料制备成的电极涂层，负极浆料包括硬碳、导电剂、粘结剂、添加剂、超纯水。

2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极电极，其特征在于：按重量百分比计，所述负极浆料中，硬碳为48wt%-49wt%、导电剂为0.3wt%-0.6wt%、粘结1.5wt%-2.5wt%%、添加剂为2.0wt%-3.0wt%、超纯水为46.0wt%-47.0wt%。

3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极电极，其特征在于：所述添加剂为二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚的其中一种或两种组合。

4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极电极，其特征在于：所述添加剂为碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯的其中一种或两种组合。

5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极电极，其特征在于：所述导电剂为导电石墨、碳纳米管、乙炔黑、SP中的一种或几种组合。

6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极电极，其特征在于：所述添加剂为碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚一种以上的组合。

7.根据权利要求1所述的一种钠离子电池负极电极，其特征在于：所述集流体箔材的材质为铝箔或铜箔。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的钠离子电池负极电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：稀释添加剂：将64.52%的超纯水、二甘醇二甲醚加入到搅拌缸中，以公转25rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌30min得到无色透明的添加剂液体，即防裂剂液体；

S2：制备负极浆料：将硬碳、 导电剂添加到另一搅拌缸中，以公转30rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌40min；再将步骤S1所得的防裂剂液体加入到搅拌缸中，以公转25rpm/min，分散500rpm/min的参数搅拌60min；然后将剩余的35.48%的超纯水加入到搅拌缸中，以公转35rpm/min，分散1500rpm/min的参数搅拌120min，再加入粘结剂到搅拌缸中，以公转15rpm/min，分散200rpm/min的参数搅拌60min得到负极浆料；

S3：制备极片采用狭缝挤压涂布机将步骤S2所得的负极浆料涂敷在集流体箔材的两面，在80-100℃下进行干燥，得到负极涂膜层，最后将干燥后的含有负极涂膜层的集流体箔材依次进行冷压、分条、模切，得到负极片。