[发明专利]一种提高钠离子全电池电压以及效率的简便负极处理方法

说明书

技术领域

本发明属于钠离子电池技术领域，具体涉及一种钠离子电池负极材料的处理方法及产品。

背景技术

当今时代，随着电动汽车的发展和移动电子设备的普及，人们对锂离子电池的需求量也越来越大。然而由于锂资源的匮乏，导致锂离子电池未来的应用和发展面临着巨大的问题。从现在来看，在未来锂离子电池的价格将会持续上涨。所以在这个严重的局势下，开发低成本且资源更加丰富的钠离子电池具有重大的意义。

钠离子电池商业化中面临着重重的问题，目前来看钠离子电池正极材料的研究已经基本上趋于成熟。金属氧化物类的正极材料虽然具有良好的比容量、多平台的操作电压，但是由于钠离子的半径比锂离子的要大，使得这类材料在钠离子的嵌入脱出过程中晶格结构更容易崩塌，使得这类材料的循环稳定性普遍不是很理想。相比之下，聚阴离子类正极材料拥有更稳定的晶体结构，使得其循环稳定性要普遍优于金属氧化物类的材料，再加上聚阴离子所带来的诱导效应存在，使得这类材料的电压普遍比较高，这也一定程度上弥补了钠离子电池电压较低的问题。目前来看，钠离子产业化的过程中所面临的最大问题要数负极的选择，这种负极必须同时满足低的嵌钠电位、良好的循环稳定性以及高的首圈效率等种种条件。目前人们对负极的研究主要集中在两大类上，一种是金属氧化物，一种是碳材料。但是金属氧化物造价昂贵，且理论容量普遍不是很高，而且大多数的金属氧化物循环稳定性并不是很理想。除此之外，金属氧化物的嵌钠电位也普遍过高，这导致使用了金属氧化物作为负极的全电池电压会降低。与此不同的是，碳材料造价低廉，且理论容量更高，嵌钠电位更低，无疑是钠离子电池商业化中最理想的负极材料，然而由于碳材料在首圈充放电的过程中会形成很厚的SEI膜，这全电池中这个SEI膜的形成消耗的是正极材料中的钠离子，所以会使全电池的容量在首圈之后会有明显的损失。此外，由于硬碳本身的特性，导致硬碳的嵌钠平台滞后，嵌钠电位之前的缓坡电压会严重的使全电池的电压下降，从而使得制备的全电池能量密度下降。所以，解决这两个问题对钠离子电池全电池的研究有重大意义。

我们组之前通过电化学嵌钠法比较好的解决了这个问题，但是由于电化学法操作复杂，实验条件严格，所以并不是很适合商业生产。于是我们进一步的研究，找到了一种接触式预钠化法。和电化学法相比，此方法更加简便，条件要求也没有电化学法那么严格，比电化学法更具商业意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于：（1）提供一种提高钠离子全电池电压以及效率的简便负极处理方法；（2）提供一种钠离子电池负极片；（3）提供一种钠离子全电池。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种提高钠离子全电池电压以及效率的简便负极处理方法，包括如下步骤：

（1）制备负极极片：分别将负极材料、导电剂和粘接剂加入溶剂中，研磨后制得黑色粘稠状的负极浆料，将所述负极浆料涂抹于集流体上，干燥处理后，制得负极片；

（2）负极预钠化：利用接触法对步骤（1）中制得的负极片进行预钠化处理。

进一步，步骤（1）中，所述负极材料、导电剂和粘接剂的质量比为8：1：1。

进一步，步骤（1）中，所述负极材料为硬碳。

进一步，步骤（1）中，所述导电剂为乙炔黑、导电碳黑或科琴黑中的一种或多种；所述粘接剂为聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚苯乙烯丁二烯共聚物中的一种或多种，所述溶剂为1-甲基-2-吡咯烷酮，所述集流体为铝箔。

进一步，步骤（1）中，所述干燥处理为在60~120℃下真空干燥12~24小时。

进一步，步骤（2）中，所述接触法具体为：将步骤（1）中制得的负极片在惰性气体环境下放入合适的容器中，在容器中加入适量的电解液，将金属钠片按压在负极片上，施加25 kg/cm²~50 kg/cm²压力后将其在惰性气体环境下静置5~30分钟，预钠化结束后取下负极片，即得到预钠化完毕的负极片。

2、由所述的一种提高钠离子全电池电压以及效率的简便负极处理方法制得的负极片。

3、由所述的负极片制备的全电池。

进一步，所述负极片中负极材料与所述全电池中正极材料的质量比为1:1~4:1。