一种新型自修复涂布电极及其在水系钠离子电池中的应用的制作方法

本发明涉及钠离子电池，尤其涉及一种新型自修复涂布电极、其制备方法及水系钠离子电池。

背景技术：

1、目前，储能电池采用涂布工艺手段来制备正负极的一般步骤是将活性物质、导电剂和粘结剂按照一定的步骤混合之后将其用合适的溶剂匀浆之后将其涂布在合适的集流体上，该集流体一般选用金属，对于有机锂离子电池考虑到成本正极可以选择铝箔，而对于采用水系电解液的电池，由于水系电解液在循环过程中会发生副反应，例如析氢和析氧反应，导致电解液的ph值发生改变，从而会腐蚀金属类的集流体。

2、采用现有的涂布电极制备工艺制备的电池，电池在循环使用过程中，活性材料结构容易变形或塌陷而无法进行自修复，电极极片的结构循环性和稳定性差。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种新型自修复涂布电极、其制备方法水系钠离子电池，用以解决现有电极极片容易变形且无法进行自修复功能的技术问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、一方面，本发明提供了一种新型自修复涂布电极，该新型自修复涂布电极为多层复合结构，其由内至外依次包括石墨烯集流体膜层、自修复材料层和活性物质层。

4、在一种可能的设计中，自修复材料膜层完全包裹在集流体膜层的外表面，活性物质层完全包裹在自修复材料膜层的外表面。

5、在一种可能的设计中，石墨烯集流体膜的厚度为5μm-80μm。

6、在一种可能的设计中，自修复材料为导电性自修复材料；自修复材料的厚度为1μm-25μm。

7、在一种可能的设计中，活性物质的厚度为100μm-500μm。

8、在一种可能的设计中，自修复材料膜的涂覆厚度占活性物质的厚度的1％-5％。

9、在一种可能的设计中，自修复材料为自修复聚合物和/或金属有机框架化合物。

10、在一种可能的设计中，自修复聚合物包括聚噻吩及其衍生物、聚苯乙烯及其衍生物、聚苯乙炔、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚噻二唑中的一种或多种。

11、在一种可能的设计中，金属有机框架化合物包括金属有机框架化合物、共轭聚合物基有机框架、聚合物基石墨烯氧化复合材料和纳米纤维素基有机框架中的一种或多种。

12、另一方面，本发明还提供了一种新型自修复涂布电极在水系钠离子电池中的应用，采用上述的新型自修复涂布电极制备得到水系钠离子电池。

13、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

14、(1)本发明提供的石墨烯集流体膜耐腐蚀性比较好，具有良好的化学稳定性，本发明解决了现有水系钠离子电池集流体耐腐蚀性差的问题。

15、(2)本发明将活性物质涂覆在自修复材料的表面，自修复材料中的一些官能团(例如，二硫键、强交联氢键和弱交联氢键)能够赋予其一定的弹性和强度，并能够与活性物质发生相互作用，将活性物质束缚在由自修复材料构成的骨架范围内，从而在常温下能够修复电极上出现的材料结构变形坍塌等，有效提高电极循环稳定性。

16、(3)本发明只需要将活性物质直接涂在具有导电功能的自修复材料表面，导电性的自修复材料既能够起到导电剂的作用，又可以起到粘结剂的作用，无需额外添加粘结剂和导电剂，本发明的制备方法简单，能够简化工艺流程。

17、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种新型自修复涂布电极，其特征在于，所述新型自修复涂布电极为多层复合结构，其由内至外依次包括基材层、石墨烯集流体膜层、自修复材料层和活性物质层。

2.根据权利要求1所述的新型自修复涂布电极，其特征在于，所述基材层处于最中心处，所述石墨烯集流体膜层完全包裹在基材层的外表面，所述自修复材料膜层完全包裹在集流体膜层的外表面，所述活性物质层完全包裹在自修复材料膜层的外表面。

3.根据权利要求2所述的新型自修复涂布电极，其特征在于，所述石墨烯集流体膜的厚度为5μm-80μm。

4.根据权利要求2所述的新型自修复涂布电极，其特征在于，所述自修复材料为导电性自修复材料；所述自修复材料的厚度为1μm-25μm。

5.根据权利要求4所述的新型自修复涂布电极，其特征在于，所述活性物质的厚度为100μm-500μm。

6.根据权利要求5所述的新型自修复涂布电极，其特征在于，所述自修复材料膜的涂覆厚度占活性物质的厚度的1％-5％。

7.根据权利要求1所述的新型自修复涂布电极，其特征在于，所述自修复材料为自修复聚合物和/或金属有机框架化合物。

8.根据权利要求7所述的新型自修复涂布电极，其特征在于，所述自修复聚合物包括聚噻吩及其衍生物、聚苯乙烯及其衍生物、聚苯乙炔、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚噻二唑中的一种或多种。

9.根据权利要求7所述的新型自修复涂布电极，其特征在于，所述金属有机框架化合物包括金属有机框架化合物、共轭聚合物基有机框架、聚合物基石墨烯氧化复合材料和纳米纤维素基有机框架中的一种或多种。

10.一种新型自修复涂布电极在水系钠离子电池中的应用，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的新型自修复涂布电极制备得到水系钠离子电池。

技术总结本发明公开了一种新型自修复涂布电极及其在水系钠离子电池的应用，属于钠离子电池技术领域；解决了现有电极极片容易变形且无法进行自修复的技术问题。本发明提供的新型自修复涂布电极为多层复合结构，其由内至外依次包括石墨烯集流体膜层、自修复材料层和活性物质层。本发明的新型自修复涂布电极具有自修复功能，能够在常温下修复电极上出现的材料结构变形坍塌，有效提高电极循环稳定性。技术研发人员：徐深秋,杨鹏,陈云超,高钰涵,张永献受保护的技术使用者：超威电源集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2