一种负极混合物、干法负极片及其制备方法和应用与流程

本发明属于钠离子电池，具体涉及一种负极混合物、干法负极片及其制备方法和应用。

背景技术：

1、钠离子电池因钠资源丰富、成本低、安全性能好等优势在储能领域有着广泛的应用前景，其工作原理和锂离子电池相似，利用钠离子在正负极之间可逆的嵌入脱出来实现能量的存储与释放。

2、传统的锂/钠离子电池采用湿法电极工艺，采用粉体材料与溶剂混合制备浆料，进行涂布、干燥、溶剂回收、辊压等多道工序制备电极，这一方法需要处理废气等有害物质，存在胶上浮、极片开裂、溶剂残留等问题，还存在电极压实密度和涂布面密度存在理论上限，限制能量密度提升的问题。

3、而干法电极工艺省去了浆料制备、干燥及溶剂回收多个制造环节，目前粘结剂原纤化法是行业主流干法极片制造工艺，通常使用的粘结剂是聚四氟乙烯，而聚四氟乙烯与负极接触容易发生分解反应，导致电池在充电过程中，由于负极嵌钠，聚四氟乙烯电位随之降低，发生分解，引起不可逆容量损失，从而限制其应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服上述原纤化法制备钠离子电池负极片的缺陷或不足，而提供一种负极混合物，将其应用于干法钠离子电池负极片可以有效改善充放电效率。

2、本发明的另一目的在于，提供一种钠离子电池负极片。

3、本发明的另一目的在于，提供一种钠离子电池。

4、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

5、一种负极混合物，包括包覆负极材料、导电剂和聚四氟乙烯，所述包覆负极材料包括负极主材和包覆在负极主材表面的聚合物，所述负极主材和聚合物的质量比为90：10～99：1；所述聚合物为聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯或聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种。

6、本发明中，通过采用聚合物对负极主材进行包覆，负极主材表面包覆了钝化层，可以有效防止负极主材和聚四氟乙烯产生电接触，避免聚四氟乙烯在负极中电位过低而分解的问题，将包覆负极材料应用于钠离子电池中可以有效改善聚四氟乙烯分解而产生的不可逆容量损失。

7、需要说明的是，本发明中所述负极主材和聚合物的质量比为90：10～99：1，例如但不限于90：10、91：9、92：8、93：7、94：6、95：5、96：4、97：3、98：2或99：1等均能实现本发明。

8、进一步地，所述负极主材和聚合物的质量比为91：9～98：2。

9、更进一步地，所述负极主材和聚合物的质量比为91：9～95：5。

10、本发明中可以参考现有技术选用常用的负极主材，例如但不限于所述负极主材包括硬碳、软碳、石墨、锡、铋、磷中的一种或几种。

11、进一步地，所述包覆负极材料通过负极主材和聚合物在95～200℃混合均匀得到。

12、具体地，所述负极混合物包括80～96重量份包覆负极材料、2～10重量份导电剂和2～10重量份聚四氟乙烯。

13、具体地，所述80～96重量份上述包覆负极材料，例如但不限于80重量份、82重量份、84重量份、86重量份、88重量份、90重量份、92重量份、94重量份或96重量份等均能实现本发明。

14、具体地，所述2～10重量份导电剂，例如但不限于2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份等均能实现本发明。

15、具体地所述2～10重量份粘结剂，例如但不限于2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份等均能实现本发明。

16、本发明中可以参考现有技术选用常用的导电剂，例如导电剂包括但不限于碳纳米管、石墨、导电炭黑、科琴黑、乙炔黑、石墨烯或碳纤维中的一种或几种。

17、本发明还提供一种负极混合物的制备方法，包括如下步骤：

18、将上述包覆负极材料、导电剂和聚四氟乙烯常温混合，经高速剪切造丝得到钠离子电池负极混合物。

19、具体地，所述高速剪切的转速为1500～2000转/分钟。

20、本发明还提供一种钠离子电池负极片，包括上述负极混合物。

21、本发明还提供一种钠离子电池负极片的制备方法，包括如下步骤：

22、将上述负极混合物热压成膜，复合在集流体上得到钠离子电池负极片。

23、具体地，所述热压的温度为70～90℃。

24、具体地，所述集流体包括铝箔和/或铜箔

25、本发明还提供一种钠离子电池，包括上述钠离子电池负极片。

26、与现有技术相比，本发明具体如下有益效果：

27、本发明提供一种负极混合物，包括包覆负极材料、导电剂和聚四氟乙烯，所述包覆负极材料通过采用聚合物对负极主材进行包覆，有效防止负极主材和聚四氟乙烯产生电接触，避免聚四氟乙烯在负极中电位过低而分解的问题，将包覆负极材料应用于钠离子电池中可以有效改善聚四氟乙烯分解而产生的不可逆容量损失及电芯产气行为；并且能够防止由于聚四氟乙烯分解变性导致粘接力下降而最终导致的负极活性材料剥落。

技术特征：

1.一种负极混合物，包括包覆负极材料、导电剂和聚四氟乙烯，其特征在于，所述包覆负极材料包括负极主材和包覆在负极主材表面的聚合物，所述负极主材和聚合物的质量比为90：10～99：1；所述聚合物为聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯或聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述负极混合物，其特征在于，所述负极主材为硬碳、软碳、石墨、锡、铋、磷中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述负极混合物，其特征在于，所述包覆负极材料通过负极主材和聚合物在95～200℃混合均匀得到。

4.根据权利要求1所述负极混合物，其特征在于，所述负极混合物包括80～96份包覆负极材料、2～10份导电剂和2～10份聚四氟乙烯。

5.根据权利要求1所述负极混合物，其特征在于，所述导电剂包括碳纳米管、石墨、导电炭黑、科琴黑、乙炔黑、石墨烯或碳纤维中的一种或几种。

6.一种负极混合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述负极混合物的制备方法，其特征在于，所述高速剪切的转速为1500～2000转/分钟。

8.一种钠离子电池负极片，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述负极混合物。

9.一种钠离子电池负极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.一种钠离子电池，其特征在于，包括权利要求8所述钠离子电池负极片。

技术总结本发明公开了一种负极混合物、干法负极片及其制备方法和应用。所述负极混合物，包括包覆负极材料、导电剂和聚四氟乙烯，所述包覆负极材料包括负极主材和包覆在负极主材表面的聚合物，所述负极主材和聚合物的质量比为90：10～99：1；所述聚合物为聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯或聚丁二酸丁二醇酯中的一种或几种。本发明中通过采用聚合物对负极主材进行包覆，能够有效避免负极主材和粘结剂的接触，改善了由于粘结剂分解而产生的不可逆容量损失，有效提升了钠离子电池的充放电效率。技术研发人员：聂阳,周碧香,徐雄文受保护的技术使用者：湖南钠方新能源科技有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17