一种层叠式钠离子电池的制作方法与流程

本发明涉及电池领域，特别是涉及一种层叠式钠离子电池的制作方法。

背景技术：

为了缓解当前环境恶化的现状，需要改变现有不合理的能源结构，提高能源利用率、发展新能源以及普及规模储能技术。铅酸电池因为铅的毒性以及其短的使用寿命和低的能量密度无法满足大规模储能的要求。锂离子电池使用储锂化合物作为正极和负极材料，锂电池在正极与负极之间进行交换而实现储能的功能。常用的锂离子电池正极材料包括钴酸锂，锰酸锂，锂镍锰钴氧化物以及磷酸铁锂，负极材料通常为石墨碳以及硅/碳复合材料。但是锂资源在自然环境中含量低且分布不均匀，造成了锂原料的价格持续上升。因此需要寻找一种不用锂的电池的制作方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够替代锂电池的层叠式钠离子电池的制作方法。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：

一种层叠式钠离子电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将正极活性物质、导电剂和粘结剂按照70-92:5-20:3-13的重量比进行干混，搅拌均匀获得正极材料；

其中，所述正极活性物质的化学式为naxmcnnmhz，m为cr、mn、fe、co、ni或cu中的至少一种，0≤x≤1，3≤n≤6，3<m<8，0<z≤1；所述正极活性物质或者为nafepo4、navo2、namno2、nani0.5mn0.5o2中的至少一种；

(2)、将所述正极材料与液态溶剂按照1:2-30的重量比进行混合搅拌以获得正极浆料；

(3)、将负极活性物质、导电剂和粘结剂按照70-92:5-20:3-13的重量比进行干混，搅拌均匀获得负极材料；

(4)、将所述负极材料与液态溶剂按照1:2-30的重量比进行混合搅拌以获得负极浆料；

(5)、将所述正极浆料和负极浆料分别均匀涂覆在正电极集电流体和负电极集电流体表面，从而获得正电极极片和负电极极片，对所涂覆的正电极极片和负电极极片厚度进行初始控制；

(6)、将涂覆的正电极极片和负电极极片在辊压机上进行轧制；

(7)、将轧制后的正电极极片和负电极极片按照不同大小、形状的电极要求裁切成型并加热干燥；

(8)、将裁切后的涂覆有正电极膜片和正电极集电流体的正电极极片和涂覆有负电极膜片和负电极集电流体的负电极极片以及位于中间的多孔隔离膜叠加在一起，向由正电极膜片、多孔隔离膜和负电极膜片所围成的上下两夹层中灌装电解液后进行真空封装，即得到钠离子电池单体；将多个钠离子电池单体通过串、并连接，即得到钠离子电池。

进一步的，所述负极活性物质为炭质活性材料。

进一步的，所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、vgcf、cnt、石墨烯中的至少一种。

进一步的，所述粘结剂为丁苯橡胶、cmc、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯酸树脂中的至少一种。

进一步的，所述液态溶剂为去离子水或nmp。

进一步的，所述正电极集电流体为镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种；所述负电极集电流体为镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种。

进一步的，所述电解液为有机电解液。

进一步的，所述多孔隔离膜为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯/聚丙烯复合、聚酰亚胺、纤维素、玻璃纤维中的一种。

与现有技术相比，本发明层叠式钠离子电池的制备方法的有益效果是：制作出的层叠式钠离子电池，替代了传统的锂电池，同时具有能量密度高、成本低廉的优点，广泛应用于储能、电动车等应用领域。

附图说明

图1是层叠式钠离子电池单体的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

一种层叠式钠离子电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将正极活性物质、导电剂和粘结剂按照70:5:3的重量比进行干混，搅拌均匀获得正极材料；

其中，正极活性物质的化学式为naxmcnnmhz，m为cr、mn、fe、co、ni或cu中的至少一种，0≤x≤1，3≤n≤6，3<m<8，0<z≤1；

(2)、将所述正极材料与液态溶剂按照1:2的重量比进行混合搅拌以获得正极浆料；

(3)、将负极活性物质、导电剂和粘结剂按照70:5:3的重量比进行干混，搅拌均匀获得负极材料；

其中，负极活性物质为炭质活性材料；具体为软碳；

导电剂为导电炭黑；

粘结剂为丁苯橡胶；

(4)、将所述负极材料与液态溶剂按照1:2的重量比进行混合搅拌以获得负极浆料；

其中，液态溶剂为去离子水。

(5)、用涂覆模具将所述正极浆料和负极浆料分别均匀涂覆在正电极集电流体和负电极集电流体表面，从而获得正电极极片和负电极极片，对所涂覆的正电极极片和负电极极片厚度进行初始控制；

其中，正电极集电流体为镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种；负电极集电流体为镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种；

(6)、将涂覆的正电极极片和负电极极片在辊压机上进行轧制；

(7)、将轧制后的正电极极片和负电极极片按照不同大小、形状的电极要求裁切成型并加热干燥；

其中加热温度为50℃，加热时间为72h；

(8)、将裁切后的涂覆有正电极膜片2和正电极集电流体1的正电极极片和涂覆有负电极膜片5和负电极集电流体6的负电极极片以及位于中间的多孔隔离膜4叠加在一起，向由正电极膜片2、多孔隔离膜4和负电极膜片5所围成的上下两夹层中灌装电解液3后进行真空封装，即得到钠离子电池单体；将多个钠离子电池单体通过串、并连接，即得到电压更高、电容量更大的钠离子电池。

其中，电解液为有机电解液，所述有机电解液中的电解质为napf6、naclo4中的一种，所述电解液的浓度为0.3摩尔/升；

多孔隔离膜为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯/聚丙烯复合、聚酰亚胺、纤维素、玻璃纤维中的一种。

实施例二

一种层叠式钠离子电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将正极活性物质、导电剂和粘结剂按照92:20:13的重量比进行干混，搅拌均匀获得正极材料；

其中，正极活性物质为namno2、nani0.5mn0.5o2的混合物；

(2)、将所述正极材料与液态溶剂按照1:30的重量比进行混合搅拌以获得正极浆料；

(3)、将负极活性物质、导电剂和粘结剂按照92:20:13的重量比进行干混，搅拌均匀获得负极材料；

其中，负极活性物质为炭质活性材料；具体为软碳、硬炭的混合物；

导电剂为导电石墨、vgcf的混合物；

粘结剂为cmc、聚四氟乙烯的混合物；

(4)、将所述负极材料与液态溶剂按照1:30的重量比进行混合搅拌以获得负极浆料；

其中，液态溶剂为去离子水。

(5)、用流延机将所述正极浆料和负极浆料分别均匀涂覆在正电极集电流体和负电极集电流体表面，从而获得正电极极片和负电极极片，对所涂覆的正电极极片和负电极极片厚度进行初始控制；

其中，正电极集电流体为镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种；负电极集电流体为镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种；

(6)、将涂覆的正电极极片和负电极极片在辊压机上进行轧制；

(7)、将轧制后的正电极极片和负电极极片按照不同大小、形状的电极要求裁切成型并加热干燥；

其中加热温度为200℃，加热时间为2h；

(8)、将裁切后的涂覆有正电极膜片2和正电极集电流体1的正电极极片和涂覆有负电极膜片5和负电极集电流体6的负电极极片以及位于中间的多孔隔离膜4叠加在一起，向由正电极膜片2、多孔隔离膜4和负电极膜片5所围成的上下两夹层中灌装电解液3后进行真空封装，即得到钠离子电池单体；将多个钠离子电池单体通过串、并连接，即得到电压更高、电容量更大的钠离子电池。

其中，电解液为有机电解液，所述有机电解液中的电解质为napf6、naclo4中的一种，所述电解液的浓度为8摩尔/升；

多孔隔离膜为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯/聚丙烯复合、聚酰亚胺、纤维素、玻璃纤维中的一种。

实施例三

一种层叠式钠离子电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将正极活性物质、导电剂和粘结剂按照81:15:8的重量比进行干混，搅拌均匀获得正极材料；

其中，正极活性物质为nafepo4、navo2的混合物；

(2)、将所述正极材料与液态溶剂按照1:15的重量比进行混合搅拌以获得正极浆料；

(3)、将负极活性物质、导电剂和粘结剂按照76:12:5的重量比进行干混，搅拌均匀获得负极材料；

其中，负极活性物质为炭质活性材料；具体为硬炭、活性炭的混合物；

导电剂为cnt、石墨烯的混合物；

粘结剂为聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚丙烯酸树脂的混合物；

(4)、将所述负极材料与液态溶剂按照1:22的重量比进行混合搅拌以获得负极浆料；

其中，液态溶剂为nmp。

(5)、用流延机将所述正极浆料和负极浆料分别均匀涂覆在正电极集电流体和负电极集电流体表面，从而获得正电极极片和负电极极片，对所涂覆的正电极极片和负电极极片厚度进行初始控制；

其中，正电极集电流体为镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种；负电极集电流体为镍箔、铜箔、铝箔、泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝中的一种；

(6)、将涂覆的正电极极片和负电极极片在辊压机上进行轧制；

(7)、将轧制后的正电极极片和负电极极片按照不同大小、形状的电极要求裁切成型并加热干燥；

其中加热温度为150℃，加热时间为45h；

(8)、将裁切后的涂覆有正电极膜片2和正电极集电流体1的正电极极片和涂覆有负电极膜片5和负电极集电流体6的负电极极片以及位于中间的多孔隔离膜4叠加在一起，向由正电极膜片2、多孔隔离膜4和负电极膜片5所围成的上下两夹层中灌装电解液3后进行真空封装，即得到钠离子电池单体；将多个钠离子电池单体通过串、并连接，即得到电压更高、电容量更大的钠离子电池。

其中，电解液为有机电解液，所述有机电解液中的电解质为napf6、naclo4中的一种，所述电解液的浓度为4摩尔/升；

多孔隔离膜为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯/聚丙烯复合、聚酰亚胺、纤维素、玻璃纤维中的一种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过本方法制作出的层叠式钠离子电池，替代了传统的锂电池，同时具有能量密度高、大倍率充放电性能好、循环寿命长、使用温度范围宽、成本低廉的优点，广泛应用于储能、电动车等应用领域。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。