[发明专利]一种纯干法钠离子电池负极、制备方法及其电池

说明书

本发明公开了一种纯干法钠离子电池负极、制备方法及其电池，包括集流体层、导电涂胶层和纤丝化弹性层，所述集流体层的两侧面上分别包含导电涂胶层，两个所述导电涂胶层的外侧均设置有纤丝化弹性层，所述集流体层、导电涂胶层和纤丝化弹性层热复合成片体状的负极片，所述纤丝化弹性层内包含若干弹性网状结构，所述纤丝化弹性层包括由活性物质颗粒、导电颗粒和可纤维化树脂组成的混合物，可纤维化树脂呈交织的纤丝状并构成弹性网状结构，若干所述弹性网状结构抑制负极片的膨胀，使电池保持较高的一致性和稳定性。

技术领域

本发明属于钠电池领域，特别涉及一种纯干法钠离子电池负极、制备方法及其电池。

背景技术

相对于锂离子电池，钠离子电池能量密度更低，安全性能与磷酸铁锂持平，优于三元电池；其主要优势在于低成本。近年来，随着锂资源供不应求，价格快速上涨，成本更低、资源分布广的钠离子电池逐渐受到关注。同时，对能量密度要求较低的储能市场的开拓更为钠离子电池的产业化找到了新的应用场景，关于钠离子电池的研究迎来井喷式增长，标志着钠离子电池产业化时代的到来。

钠离子电池正极材料有层状金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物路线；负极材料主要包括软碳、硬碳以及软硬复合无定形碳；电解液为钠盐，溶剂可以是EC、EMC、DMC、PC等常规溶剂；隔膜PP或PE。除此以外，由于钠与铝不会发生合金化反应，钠离子电池负极集流体可用廉价的铝箔。但相比于锂离子钠离子的半径更大，扩散动力学更迟缓。

负极储钠原理主要是通过钠离子与负极材料的合金反应，或是负极颗粒之间的孔隙吸附式储钠，来可逆地存储和释放钠离子。合金反应会导致钠离子电池充电后，负极体积膨胀偏大；而吸附式储钠是通过负极颗粒间的孔隙，来存储活性钠，硬碳根据孔隙结构和微孔分布情况，储钠能力在280-500mAh/g，更优的负极孔隙结构，可以极大提高硬碳吸附式储钠的能力。因此该方式对负极微观孔隙结构要求很高，初始的孔隙率，规则程度，以及负极循环后的孔隙率和规则程度，也就是一致性，会极大影响负极储钠能力和循环稳定性。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种纯干法钠离子电池负极、制备方法及其电池，能够抑制电池负极片的膨胀，使电池保持较高的一致性和稳定性。

技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种纯干法钠离子电池负极，包括集流体层、导电涂胶层和纤丝化弹性层，所述集流体层的两侧面上分别包含导电涂胶层，两个所述导电涂胶层的外侧均设置有纤丝化弹性层，所述集流体层、导电涂胶层和纤丝化弹性层热复合成片体状的负极片，所述纤丝化弹性层内包含若干弹性网状结构，且若干所述弹性网状结构抑制负极片的膨胀。

进一步的，所述纤丝化弹性层包括由活性物质颗粒、导电颗粒和可纤维化树脂组成的混合物，可纤维化树脂呈交织的纤丝状并构成弹性网状结构。

一种纯干法钠离子电池负极的制备方法，将活性物质颗粒、导电颗粒和可纤维化树脂按质量份配比干混后，再进行纤丝化，然后挤压制出具有自支撑的基础电极；将基础电极通过多级压延和辊压，再与涂胶的集流体层热复合，即制得成品负极片；

其中，可纤维化树脂的质量百分含量为1-5％；导电材料的质量百分含量为1-5％；所述活性物质颗粒的质量百分含量为90-98％。

进一步的，所述活性物质颗粒包括硬碳粉末、软碳、硫、LTO、金属或合金中的任一种或多种。

进一步的，所述导电颗粒为碳黑super-p、KS-6、导电石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维VGCF中的任一种或多种。

进一步的，所述可纤维化树脂为PTFE或改性后的PTFE。

进一步的，所述活性物质颗粒为硬碳粉末，所述导电颗粒为碳黑super-p，所述可纤维化树脂为改性PTFE；且硬碳粉末：碳黑super-p：PTFE的质量份混合比例为94：3：3或93：3：4。