[发明专利]一种钠离子电池用隔膜的预钠化方法

说明书

本发明公开了一种钠离子电池用隔膜的预钠化方法，该方法包括以下步骤：(1)在加热釜中，在惰性气体保护下加入金属钠，加热至97℃～150℃使金属钠加热熔融制得金属钠熔体；(2)在真空或氩气的环境中，将熔融的钠通过涂布装置均匀涂布在隔膜上；(3)将涂有金属钠的隔膜在真空干燥环境或氩气保护下经过冷却辊进行冷却，冷却辊温度设定为30～70℃；(4)将冷却后的隔膜经过辊压机辊压，辊压机间隙范围为5μm～100μm，压力为2～100吨；(5)对辊压后的具有钠层的隔膜进行收卷，作为钠离子电池组装备用。本发明提供的预钠化方法能够有效提升钠离子电池首周库伦效率及克容量发挥，简单易行，可根据需求调整涂布钠层厚度。本发明可快速生产，成本低，操作方便。

技术领域

本发明涉及一种钠离子电池用隔膜的预钠化方法，属于钠离子电池技术领域。

背景技术

钠离子电池由于具有资源丰富、价格低廉、分布广等突出优势，引起了人们的广泛关注，并有望成为锂离子电池的替代品。近几年关于钠离子电池的研究取得了一定的成果，研究体系也得到了完善。钠离子能量密度(一般120Wh/kg)明显低于磷酸铁锂电池(160Wh/kg)与三元电池，较低的能量密度也限制了其商业化的应用。

目前报道的适合商业化的钠离子电池的负极材料都是硬碳，与锂离子电池相似的，在钠离子电池首周充放电过程中，在负极侧会消耗部分钠形成SEI膜，这对电池的比能量及后期的长寿命循环均会产生极大影响。在电池材料体系没有重大突破的前提下，目前通过预钠化处理对提高钠离子电池的能量密度及循环性能，以及推动钠离子电池产业化来说都是十分必要的。

早期的预钠化方法是将电池极片与钠金属组装成半电池后，通过电化学嵌钠方法预处理一下极片，再将这样的预钠化的极片用于全电池的组装上，但这样处理的成本较高，且价格比较昂贵，并不太适合连续化生产。

另一种预钠化的方法是通过补钠添加剂。如叠氮化钠(NaN₃)、磷化钠(Na₃P)、过氧化钠(Na₂O₂)、镍酸钠(NaNiO₂)、碳酸钠(Na₂CO₃)、草酸钠(Na₂C₂O₄)等。但就产业化而言，它们均存在一定的不足，如NaN₃、Na₃P剧毒且易爆；NaNiO₂容量释放效率不高，不仅不能明显提升容量，且含有的重金属也对环境带来污染。

因此，发展一种简单易行，且易于产业化应用的预钠化方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钠离子电池用隔膜的预钠化方法，采用该方法能够有效提升钠离子电池首周库伦效率及克容量发挥。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钠离子电池用隔膜的预钠化方法，包括以下步骤：

(1)在加热釜中，在惰性气体保护下加入金属钠，加热至98℃以上使金属钠加热熔融制得金属钠熔体；

(2)在真空或氩气的环境中，将熔融的钠通过涂布装置均匀涂布在隔膜上；

(3)将涂有金属钠的隔膜在真空干燥环境或氩气保护下经过冷却辊进行冷却，冷却辊温度设定为30～70℃；

(4)将冷却后的隔膜经过辊压机辊压，压力为2～100吨；

(5)对辊压后的具有钠层的隔膜进行收卷，作为钠离子电池组装备用。

优选地，所述步骤(1)中，加热釜内衬为陶瓷或聚四氟乙烯材料，所述惰性气体为氮气或氩气。