[发明专利]负极电极片及制备方法、钾离子电池及钠离子电池

说明书

本发明提出了负极电极片及制备方法、钾离子电池及钠离子电池。该负极电极片包括：集流体，所述集流体为铝箔；以及涂覆材料，所述涂覆材料涂覆在所述铝箔上，所述涂覆材料包括负极材料以及粘结剂，所述负极电极片的平均剥离力大于2N。由此，该负极电极片具有较高的剥离强度、较低的成本以及较轻的质量，并且可以缓解应用该负极电极片的钾离子电池及钠离子电池负极材料在反复充放电过程中出现的粉化和从集流体中脱落的问题，从而可以改善上述电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体地，涉及负极电极片及制备方法、钾离子电池及钠离子电池。

背景技术

化石燃料的大量使用造成的严重污染以及其本身的短缺已是全球面临的严峻难题，受到人们的日益重视。发展和利用清洁能源(包括风能、太阳能、核能、潮汐能等)以实现清洁能源代替化石能源已成为近年研究的热点。锂离子电池因具高能量密度，寿命长，安全，清洁等优势，已经成为一种重要的电化学储能器件，而被广泛应用于各个领域，包括便携式电子产品，电动汽车及大规模储能系统。但是自然界的锂丰度较低，锂资源有限(锂仅占地壳元素总量的0.0017％)，并且分布不均(主要分布在南美)，难以满足全球范围日益增长的需求。近年来，随着新能源汽车的喷进式发展，市场对锂离子电池需求也迅猛发展，造成锂价短时间内翻倍增长。与锂元素不同，地球上的钠元素以及钾元素的储备比较丰富，分别占地壳含量的2.3％以及1.5％，远远大于锂的储量，并且分布比较均匀。因此，钠离子电池以及钾离子电池具有资源丰富、成本低廉的优点，并且成为研究的热点。

然而，目前钠离子电池或钾离子电池的负极电极片及制备方法仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人的以下发现而完成的：

目前，钠离子电池以及钾离子电池存在性能较差的问题，这主要是由于相对于锂离子的半径，钠离子以及钾离子的半径较大，具体的锂离子的半径为钠离子的半径为钾离子的半径为在钠离子或钾离子嵌入和脱出负极材料时，容易造成负极材料的膨胀，导致负极材料的结构坍塌，进而导致钠离子电池以及钾离子电池性能的快速衰减，造成上述电池性能较差。发明人发现，尤其针对高容量的负极材料，例如合金类负极材料，在电化学储钠或储钾过程中，合金类负极材料会与钠和钾合金化，引起合金类负极材料体积的巨大膨胀，进而造成合金类负极材料的粉化并从集流体中脱落，造成钠离子电池以及钾离子电池性能的快速下降，导致上述电池循环性能较差。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种负极电极片。该负极电极片包括：集流体，所述集流体为铝箔；以及涂覆材料，所述涂覆材料涂覆在所述铝箔上，所述涂覆材料包括负极材料以及粘结剂，所述负极电极片的平均剥离力大于2N。由此，该负极电极片具有较高的剥离强度、较低的成本以及较轻的质量，并且可以缓解应用该负极电极片的钾离子电池及钠离子电池负极材料在反复充放电过程中出现的粉化和从集流体中脱落的问题，从而可以改善上述电池的循环性能。

根据本发明的实施例，所述粘结剂包括羟甲基纤维素钠溶液以及丁苯橡胶乳液，所述粘结剂中羟甲基纤维素钠与丁苯橡胶的质量比为1：0.1-10。由此，可以加强负极材料与铝箔之间的粘附力，从而使该负极电极片具有较高的剥离强度。

根据本发明的实施例，所述负极材料与所述粘结剂中羟甲基纤维素钠和丁苯橡胶的质量比为(70-98)：(2-30)。由此，可以进一步加强负极材料与铝箔之间的粘附力，从而进一步提高该负极电极片的剥离强度。

根据本发明的实施例，所述羟甲基纤维素钠溶液的溶剂包括水与乙醇，所述溶剂中所述乙醇与所述水的体积比为0-1：1；任选的，所述丁苯橡胶乳液的溶剂包括水与乙醇，所述溶剂中所述乙醇与所述水的体积比为0-1：1。由此，可以使粘结剂具有良好的粘结性能，从而加强负极材料与铝箔之间的粘附力，使该负极电极片具有较高的剥离强度。