电极片及其制备方法和钠离子电池的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电池领域，公开了一种电极片，该电极片包括：密封层、集流体和负极材料，所述密封层配置于所述集流体的一面上以密封该面，所述负极材料配置于所述集流体的孔隙中；其中，所述负极材料含有含钙化合物，且50重量％以上的所述含钙化合物为Ca2N。本发明还提供了一种电极片的制备方法，以及由该方法制得的电极片。本发明还提供了一种钠离子电池。通过采用本发明的电极片，能够获得放电比容量高的钠离子电池，可实现高比容量可逆充放电。
【专利说明】
电极片及其制备方法和钠离子电池
技术领域
[0001] 本发明涉及电池领域，具体地，涉及一种电极片及其制备方法和钠离子电池。
【背景技术】
[0002] 大力开采和使用传统化石能源给当今人类社会带来了能源枯竭和环境污染两大 难题，也迫使人们加快清洁、可再生能源的开发与利用。当前，利用风能、太阳能、潮汐能、地 热能等发电是一种实现可持续、绿色环保的发展方式，而储能器件是实现将随机性、间歇性 的可再生清洁能源转换成电能并避免对电网产生冲击的关键。因此，发展经济高效的储能 技术成为了世界各地科研工作者的研究热点。
[0003] 锂离子电池是目前市场上占据主导地位的储能器件之一，具有能量密度高、循环 寿命长、无记忆效应、自放电小、工作温度范围宽等优点。随着手机、笔记本电脑、平板电脑 等电子设备的飞速普及，电动汽车、混合动力车的大力发展，导致锂离子电池的需求不断增 大。锂的价格不断升高、蕴藏量不断减小成为了批量生产锂离子电池、在储能电站中应用锂 离子电池的瓶颈。
[0004] 相比锂资源，钠储能十分丰富，在地壳中的储量约为2.64%，位居第六，且分布广 泛、提炼简单，同时，钠和锂在元素周期表的同一主族，具有和锂相似的物理化学性质和储 存机制。因此，发展针对于大规模储能应用的室温钠离子电池技术具有重要战略意义。然而 由于钠离子的离子半径(〇.l〇2nm)要比锂离子的离子半径(0.076nm)大，钠离子在电极材料 中的脱嵌比锂离子更困难，导致大多数锂离子电极材料在用于钠离子电池时由于体积膨胀 引起结构坍塌而不能进行多次循环。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种能够在钠离子电池中获得较好的放电比容量和可逆 放电比容量的电极片及其制备方法和钠离子电池。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种电极片，该电极片包括:密封层、集流体和负 极材料，所述密封层配置于所述集流体的一面上以密封所述集流体的一个面，所述负极材 料配置于所述集流体的孔隙中；所述负极材料含有含钙化合物，且50重量％以上的所述含 钙化合物为Ca 2N。
[0007] 本发明还提供了一种电极片的制备方法，该方法包括：
[0008] (1)将导电剂和粘结剂溶液混合，制得密封浆体；
[0009] (2)将密封浆体涂覆于集流体的一面上，并干燥，以制得一面上具有密封层的集流 体；
[0010] (3)将步骤(2)所得的集流体的孔隙中填入负极材料；
[0011] (4)压制步骤(3)所得集流体；
[0012]其中，所述负极材料含有含钙化合物，且50重量％以上的所述含钙化合物为Ca2N。 [0013]本发明还提供了由上述方法制得的电极片。
[0014]本发明还提供了一种钠离子电池，其中，所述钠离子电池的负极为上述电极片。 [0015]通过采用本发明的电极片，能够获得放电比容量高的钠离子电池，可实现高比容 量可逆充放电。
[0016] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0017] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0018] 在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或 值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各 个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个 新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0019] 本发明提供一种电极片，该电极片包括:密封层、集流体和负极材料，所述密封层 配置于所述集流体的一面上以密封该面，所述负极材料配置于所述集流体的孔隙中；所述 负极材料含有含钙化合物，且50重量％以上的所述含钙化合物为Ca 2N。
[0020] 根据本发明，将Ca2P^S置于集流体中，并形成电极片，能够恰当地将Ca2W^用于钠 离子电池中作为负极材料，以获得放电比容量和可逆放电比容量的钠离子电池，优选情况 下，优选80重量％以上的所述含钙化合物为Ca 2N,更优选90重量％以上的所述含钙化合物 为Ca2N,更优选95重量％以上的所述含钙化合物为Ca 2N,最优选所述含钙化合物为Ca2N13S 管所述负极材料还可以含有本领域常规的一些添加剂，但是应当理解的是，所述含钙化合 物是作为所述负极材料的活性物质存在的，其他并不影响所述含钙化合物的电性能等性能 的常规添加剂可以作为所述负极材料的辅料成分，当然，最为优选地，所述负极材料为所述 含钙化合物，特别优选所述负极材料为Ca 2N。
[0021] 根据本发明，尽管对所述含钙化合物的来源并无特别的限定，但是为了有利于获 得更为适用于钠离子电池的电极片，优选情况下，所述含钙化合物的制备方法包括:在惰性 气氛或真空条件下，将密封于高熔点金属容器内的Ca 3N2进行加热处理，所述加热处理的条 件包括：以l_20°C/min的加热速率升温至800-1500°C，并保温8-15h。
[0022] 其中，用于密封Ca3N2的高熔点金属容器除了可以作为Ca3N 2的容器的作用，构成该 容器的高熔点金属还可以吸收热分解产生的氮气，以助于Ca3N 2分解为Ca2N。所述高熔点金 属容器优选由选自钨、钼、铌、钽、钒、锆、铼和铪中的一种或多种形成，特别优选由选自钨、 钼、钽、钒、锆、铼和铪中的一种或多种形成，更进一步优选为由选自钨、钽、钒、锆、铼和铪中 的一种或多种形成。该容器例如可以为坩埚的形式。
[0023] 其中，将Ca3N2S封于所述高熔点金属容器的方法可以采用本领域常规的方法进 行，例如可以在惰性气氛(例如由氦气、氩气和氖气中的一种或多种提供）的手套箱中，将 0 &必2颗粒研磨成粉末，并装入所述高熔点金属容器中，采用螺纹密封的方式进行密封。
[0024] 其中，将密封有Ca3N2的高熔点金属容器置于惰性气氛或真空条件下，并进行所述 加热处理即可高收率地获得Ca 2N。其中，所述加热处理的条件包括：以l-20°C/min的加热速 率升温至800-1500°C，并保温8-15h。当加热处理的温度低于800°C时，将会出现产物为Ca 3N2 和Ca2N的混合物；当加热处理的温度高于1500°C时，不仅会存在较高的能耗，而且会产生一 些杂质。
[0025] 但是为了获得更为纯的Ca2N,又不会导致太大的能耗，优选情况下，所述加热处理 的条件包括：以5_15°C/min(优选5-10°C/min，更优选5-8°C/min)的加热速率升温至800-1500°C(优选为900-1400°C，更优选为1000-1300°C，更进一步优选为1100-1200°C，最优选 为1100-1150°〇，并保温8-1511(优选为9-1511，更优选为10-1511，更进一步优选为10-1411，最 优选为12-14h)。
[0026] 在本发明的一种优选的实施方式中，所述加热处理的条件包括：以5-15°C/min的 加热速率升温至1100-1200 °C，并保温9-15h。
[0027] 在本发明的一种优选的实施方式中，所述加热处理的条件包括：以5_10°C/min的 加热速率升温至1100-1150 °C，并保温12-14h。
[0028] 在本发明的一种更为优选的实施方式中，所述加热处理的条件包括：以5-6°C/min 的加热速率升温至1100-1120 °C，并保温12-13h。
[0029] 其中，上述加热速率可以是变速的，也可以是匀速的，只要在上述范围内即可，优 选采用的加热速率为匀速的加热速率，这样可以更为方便地控制加热处理的条件。
[0030] 其中，对所述加热处理的升温起点并无特别的限定，只要不会导致0&3犯开始分解 即可，优选地，所述加热处理是从20-50°C开始升温，特别优选从20-40°C开始升温。
[0031] 其中，上述加热处理过程可以在惰性气氛中进行，也可以在真空条件下进行，本发 明对此并无特别的限定，其中，所述惰性气氛例如可以由氦气、氩气和氖气中的一种或多种 提供。所述真空条件例如可以为表压-0.0IMPa至-0.1 MPa，优选为表压-0.05MPa至-0.1 MPa。 [0032]其中，上述加热处理过程可以在本领域常规的各种装置中进行，只要能够达到上 述条件即可，例如上述加热处理过程可以在管式炉中进行。
[0033]其中，为了能够在所述加热处理后，需要将密封有Ca3N2的高熔点金属容器冷却至 室温(例如10-40°C)。该冷却速率可以为l-10°C/min。
[0034] 其中，上述含钙化合物的制备方法能够在不采用Ca作为还原剂下，以较高的收率 制得Ca2N,例如收率可达到80%以上，优选为90%以上;且所得的Ca 2N较纯。本发明的电极片 优选将上述含钙化合物的制备方法所得的产物不经过纯化而直接作为负极材料使用。换句 话说，可以理解为所述负极材料为上述含钙化合物的制备方法所得的不经过纯化的产物。
[0035] 根据本发明，所述负极材料的用量可以在较宽范围内变动，优选地，以粘结剂（以 干重计）、导电剂和负极材料的总重量为基准，所述负极材料的含量为60-80重量％。
[0036]根据本发明，所述密封层可以为本领域常规的用于密封集流体制备电极片的密封 层，并且本领域技术人员也非常清楚的是，该密封层不仅具有密封集流体的一个面的作用， 而且还具有导电性。为此，所述密封层由粘结剂和导电剂构成，优选地，所述粘结剂和导电 剂的重量比为1:1-3(所述粘结剂以干重计）。
[0037]其中，所述粘结剂优选为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种 或多种。其中，所述导电剂优选为乙炔黑、Super P、碳纳米管和石墨中的一种或多种。
[0038]根据本发明，所述集流体可以采用本领域常规的各种集流体，但是为了使得集流 体的材料能够更好地适用于Ca2N这种负极材料，优选地，所述集流体为泡沫镍、泡沫铜、泡 沫钛、泡沫铁镍、不锈钢网和碳布中的一种或多种。
[0039]本发明还提供了一种电极片的制备方法，该方法包括：
[0040] (I)将导电剂和粘结剂溶液混合，制得密封浆体；
[0041] (2)将密封浆体涂覆于集流体的一面上，并干燥，以制得一面上具有密封层的集流 体；
[0042] (3)将步骤(2)所得的集流体的孔隙中填入负极材料；
[0043] (4)压制步骤(3)所得集流体；
[0044]其中，所述负极材料含有含钙化合物，且50重量％以上的所述含钙化合物为Ca2N。 所述负极材料如上文所介绍的，在此不再赘述。
[0045] 根据本发明，步骤(1)中，所述导电剂和粘结剂如上文中所描述的，在此不再赘述。 其中，作为所述粘结剂溶液中的溶剂例如可以为氮甲基吡咯烷酮、氮甲基甲酰胺和四氢呋 喃中的一种或多种。所述粘结剂溶液可以是自制的，即将作为粘结剂的聚合物溶解到一定 的溶剂中得到。优选地，所述粘结剂溶液的浓度为1-8重量％。
[0046] 根据本发明，如上文所述的，优选地，所述粘结剂和导电剂的重量比为1:1-3(所述 粘结剂以干重计）。
[0047] 根据本发明，步骤(2)通过将步骤（1)所得的密封浆体涂覆于集流体的一面上，然 后进行干燥，即可制得一面具有密封层的集流体。其中，所述集流体如上文中所描述的，在 此不再赘述。所述干燥的条件优选包括:温度为50_100°C，时间为8_24h。更优选地，所述干 燥的条件优选包括:温度为80-100 °C，时间为10-12h。
[0048] 根据本发明，步骤(3)中将负极材料填入至将步骤(2)所得的集流体的孔隙的方式 可以采用任意合适的方法进行，例如可以在上文中所描述的打开所述高熔点金属容器的手 套箱中，取出负极材料时，将其填入至集流体的孔隙中，即将负极材料散落在集流体未涂有 密封层的一面，使得负极材料的粉末进入孔隙中。优选情况下，步骤(3)中所述负极材料的 用量使得，所述电极片中，以粘结剂（以干重计）、导电剂和负极材料的总重量为基准，所述 负极材料的含量为60-80重量％。
[0049] 根据本发明，步骤(4)将步骤(3)所得集流体压制成型即可得到电极片，为了便于 压制，可以先将步骤(3)所得集流体装入自封袋中密封后再进行压制。优选情况下，步骤(4) 中，所述压制的条件包括:温度为10_40°C，时间为l_3min，压力为5-10MPa。通过压制的方 式，使得避免对湿度敏感的Ca 2N与粘结剂直接共混，解决了 粘结剂不兼容的问题，又 能够增Ca2N与集流体的接触面积，提高电子导电。
[0050] 本发明还提供了由上述方法制得的电极片。
[0051] 本发明还提供了一种钠离子电池，其中，所述钠离子电池的负极为上述电极片。
[0052] 根据本发明，所述钠离子电池可以是全电池，也可以是指半电池。其中，用于测试 电极片的电性能时，则采用半电池进行测试。所述半电池还可以包括对电极、隔膜和电解 液。其中，对电极为金属钠片。其中，隔膜的作用是避免正负极直接接触导致电池短路，例如 可以采用购自Whatman公司的Celgard2400牌号的隔膜。其中，所述电解液可以为NaPF6或 NaC 1 〇4的碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的混合溶液，NaPF6或NaC 1 〇4的浓度可以为I -2mo I /L，碳 酸乙烯酯和碳酸二乙酯的体积比可以为1-2:1。
[0053]所述钠离子电池可以在充满惰性气体的手套箱中组装为纽扣电池的形式。
[0054]通过采用本发明的电极片，能够获得可逆放电比容量的钠离子电池。
[0055]以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0056]以下实施例和对比例中，电极片中负极材料的含量是以粘结剂（以干重计）、导电 剂和负极材料的总重量为基准进行计算的。
[0057]以下聚偏氟乙烯粘结剂的用量指的是聚偏氟乙烯的聚合物的用量，即为粘结剂的 干重。
[0058] Ca2_^收率是指实际产量的重量与Ca2N的理论产量的重量百分比；其中实际产量 为Ca3N2高温分解冷却至室温后，坩埚内的粉末重量；理论产量根据分解方程式：4Ca 3N2- 6Ca2N+N2,那么800mg Ca3N2高温分解，理论上计算可获得762.2084mg Ca2N。
[0059] 制备例I
[0060] 本制备例用于说明本发明的Ca2N的制备方法。
[00611 (1)在氩气保护的手套箱中，将800mg的Ca3fc加入至钨坩埚(纯度99 · 95%，购自宝 鸡创奇金属有限公司Φ 20*5*40mm)中，采用螺纹密封的方式进行密封；
[0062] (2)将密封好的钨坩埚取出并置于氩气保护的管式炉（西格玛公司SGM1001/A型 号，以下同）中，从25 °C开始以5 °C/min的加热速率升温至1100 °C，并在1100 °C下保温煅烧 12h;而后以5°C/min的冷却速率降温至室温(约25°C);
[0063] 从手套箱中打开坩埚，得到墨绿色光泽的粉末705mg，收率为92.5%，即为负极材 料Al，该墨绿色光泽的粉末未掺杂红色粉末，经X射线衍射仪检测（与0 &办的标准谱进行比 对)所得粉末为Ca2N。
[0064] 制备例2
[0065]本制备例用于说明本发明的Ca2N的制备方法。
[0066] (1)在氩气保护的手套箱中，将800mg的Ca3fc加入至锆坩埚(纯度99·95%，购自宝 鸡创奇金属有限公司Φ 20*5*40mm)中，采用螺纹密封的方式进行密封；
[0067] (2)将密封好的锆坩埚取出并置于氩气保护的管式炉中，从20°C开始以8°C/min的 加热速率升温至1150Γ，并在1150°C下保温煅烧13h;而后以5°C/min的冷却速率降温至室 温（约25°C);
[0068] 从手套箱中打开坩埚，得到墨绿色光泽的粉末668mg，收率为87.6 %，即为负极材 料A2,该墨绿色光泽的粉末未掺杂红色粉末，经X射线衍射仪检测（与0&办的标准谱进行比 对)所得粉末为Ca 2N。
[0069] 制备例3
[0070] 本制备例用于说明本发明的Ca2N的制备方法。
[0071]根据制备例1的方法，不同的是，步骤⑵中以15°C/min的加热速率升温代替5°C/ min的加热速率;最终打开坩埚，得到偏暗灰色的粉末617mg，收率为80.9%，即为负极材料 A3,该偏暗灰色的粉末是由于墨绿色光泽的粉末掺杂有非常少量的红色粉末造成，经X射线 衍射仪检测(与Ca2N的标准谱进行比对)所得粉末为Ca 2N,且有微弱的Ca3N2信号。
[0072] 制备例4
[0073]本制备例用于说明本发明的Ca2N的制备方法。
[0074]根据制备例1的方法，不同的是，步骤(2)中升温至1000°C下保温煅烧12h;最终打 开坩埚，得到暗灰色的粉末721mg，收率为94.6%，即为负极材料A4,该暗灰色的粉末是由于 墨绿色光泽的粉末掺杂有少量的红色粉末造成，经X射线衍射仪检测（与Ca 2N的标准谱进行 比对)所得粉末为Ca2N与少量Ca3N2的混合物。
[0075] 制备例5
[0076] 根据制备例1的方法，不同的是，步骤(2)中以30°C/min的加热速率升温代替5°C/ min的加热速率;最终打开坩埚，得到黑色的粉末577mg，收率为75.7%，即为负极材料A5，该 黑色的粉末是由于墨绿色光泽的粉末掺杂有较大量的红色粉末造成，经X射线衍射仪检测 (与Ca 2N的标准谱进行比对)所得粉末为Ca2N与少量Ca咖的混合物，且具有较少杂质信号。
[0077] 实施例1
[0078] 本实施例用于说明本发明的电极片及其制备方法。
[0079] (1)将20mg的导电剂Super P(购自??ΜΙCAL公司，以下同）和IOmg的聚偏氟乙烯（聚 偏氟乙烯购自东莞市金运来塑胶原料公司的美国苏威1015,使用时将该聚偏氟乙烯配制为 5重量％的溶液(溶剂为氮甲基吡咯烷酮购自国药集团化学试剂有限公司））进行研磨混合， 制得密封浆体;将该密封浆体涂在泡沫镍(购自深圳市利飞信环保器材有限公司，以下同） 的一面上，并在80°C下真空干燥12h，将所得具有密封层的泡沫镍裁剪为直径IOmm的圆片； [0080] (2)在氩气保护的手套箱中，将70mg负极材料Al撒在未涂有密封层的泡沫镍的一 面，并左右微微晃动，使得负极材料Al填入泡沫镍的孔隙；用自封袋密封后，从手套箱中取 出，并在室温(约25°C)下以SMpa压力压制lmin，转移入手套箱中，从自封袋中取出，得到电 极片Pl，其中，负极材料的含量为70重量％。
[0081 ] 实施例2
[0082]本实施例用于说明本发明的电极片及其制备方法。
[0083 ] (1)将I Omg的导电剂Sup e r P和I Omg的聚偏氟乙稀进行研磨混合，制得密封衆体； 将该密封浆体涂在泡沫镍的一面上，并在l〇〇°C下真空干燥12h，将所得具有密封层的泡沫 镍裁剪为直径IOmm的圆片；
[0084] (2)在氩气保护的手套箱中，将80mg负极材料A2撒在未涂有密封层的泡沫镍的一 面，并左右微微晃动，使得负极材料A2填入泡沫镍的孔隙；用自封袋密封后，从手套箱中取 出，并在室温(约25°C)下以SMpa压力压制lmin，转移入手套箱中，从自封袋中取出，得到电 极片P2，其中，负极材料的含量为80重量％。
[0085] 实施例3
[0086] 本实施例用于说明本发明的电极片及其制备方法。
[0087] (1)将30mg的导电剂乙炔黑和IOmg的聚偏氟乙烯进行研磨混合，制得密封浆体;将 该密封浆体涂在泡沫镍的一面上，并在80°C下真空干燥12h，将所得具有密封层的泡沫镍裁 剪为直径IOmm的圆片；
[0088] (2)在氩气保护的手套箱中，将60mg负极材料Al撒在未涂有密封层的泡沫镍的一 面，并左右微微晃动，使得负极材料Al填入泡沫镍的孔隙；用自封袋密封后，从手套箱中取 出，并在室温(约25°C)下以SMpa压力压制lmin，转移入手套箱中，从自封袋中取出，得到电 极片P3，其中，负极材料的含量为60重量％。
[0089] 实施例4
[0090] 根据实施例1所述的方法，不同的是，采用负极材料A3替换Al;得到电极片P4,其 中，负极材料的含量为70重量％。
[0091] 实施例5
[0092]根据实施例1所述的方法，不同的是，采用负极材料A4替换Al;得到电极片P5,其 中，负极材料的含量为70重量％。
[0093] 实施例6
[0094] 根据实施例1所述的方法，不同的是，采用负极材料A5替换Al;得到电极片P6,其 中，负极材料的含量为70重量％。
[0095] 对比例1
[0096] 根据实施例1所述的方法，不同的是，采用将重量比为1:1的Ca3N2和负极材料Al作 为负极材料以替换单独将负极材料Al作为负极材料;从而得到电极片DPl，其中，负极材料 的含量为70重量％。
[0097] 对比例2
[0098] 根据实施例1所述的方法，不同的是，采用Ca3NMt为负极材料以替换负极材料Al; 从而得到电极片DP2，其中，负极材料的含量为70重量％。
[0099] 电池测试例
[0100]分别将以上所得的电极片作为工作电极，以金属钠片作为对电极，Celgard2400 (购自Whatman公司）作隔膜，电解液用Imo 1/L的NaCKk的碳酸乙稀酯（EC)和碳酸二乙酯 (DEC)混合溶液(EC:DEC的体积比为1:1)，其中，在充满氩气气氛的手套箱里组装为实验纽 扣电池，静置24h后在LAND CT2001A测试仪上，在恒定电流密度为130mA/cm2下进行电循环 测试，结果如表1所示。 「01011 丟1 .不同由极片下斫犋由袖,的由桦能
[0103] 通过表1可以看出，P1-P6中采用Ca2N作为负极材料，在用于钠离子电池中时可实 现高比容量可逆充放电。其中，电极片P1-P4用的负极材料0 &必晶型发育更完整，更有利于 钠离子的脱出与嵌入。通过对比例可看出，混有Ca3N 2的电极片，电化学性能不是很好，这可 能与Ca3N2Xa2N之间的导电性差异有关，Ca 2N作为带电子体，具有半导体特征，导电性比 Ca3N2好，固然电化学性能比Ca3N2高。
[0104] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这 些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0105] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
[0106] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本 发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【主权项】
1. 一种电极片，其特征在于，该电极片包括:密封层、集流体和负极材料，所述密封层配 置于所述集流体的一面上以密封该面，所述负极材料配置于所述集流体的孔隙中；其中，所 述负极材料含有含钙化合物，且50重量％以上的所述含钙化合物为Ca 2N，优选80重量％以 上的所述含钙化合物为Ca2N，更优选90重量％以上的所述含钙化合物为Ca 2N。2. 根据权利要求1所述的电极片，其中，所述含钙化合物的制备方法包括:在惰性气氛 或真空条件下，将密封于高熔点金属容器内的Ca 3N2进行加热处理，所述加热处理的条件包 括：以l-20°C/min的加热速率升温至800-1500°C，并保温8-15h; 优选地，所述加热处理的条件包括：以5-15°C/min的加热速率升温至1100-1200°C，并 保温9-15h; 更优选地，所述加热处理的条件包括：以5-10°C/min的加热速率升温至1100-1150°C， 并保温12-14h。3. 根据权利要求1所述的电极片，其中，所述密封层由粘结剂和导电剂构成，所述粘结 剂和导电剂的重量比为1:1 -3; 优选地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种； 优选地，所述导电剂为乙炔黑、Super P、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。4. 根据权利要求1或3所述的电极片，其中，所述集流体为泡沫镍、泡沫铜、泡沫钛、泡沫 铁镍、不锈钢网和碳布中的一种或多种。5. 根据权利要求3所述的电极片，其中，以粘结剂、导电剂和负极材料的总重量为基准， 所述负极材料的含量为60-80重量％。6. -种电极片的制备方法，其特征在于，该方法包括： (1) 将导电剂和粘结剂溶液混合，制得密封浆体； (2) 将密封浆体涂覆于集流体的一面上，并干燥，以制得一面具有密封层的集流体； (3) 将步骤(2)所得的集流体的孔隙中填入负极材料； (4) 压制步骤(3)所得集流体； 其中，所述负极材料含有含钙化合物，且50重量％以上的所述含钙化合物为Ca2N，优选 80重量％以上的所述含钙化合物为Ca2N，更优选90重量％以上的所述含钙化合物为Ca2N。7. 根据权利要求6所述的方法，其中，步骤（1)中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙 烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种;所述导电剂为乙炔黑、Super P、碳纳米管和石墨 烯中的一种或多种； 优选地，所述粘结剂和导电剂的重量比为1:1-3。8. 根据权利要求6或7所述的方法，其中，步骤(3)中所述负极材料的用量使得，所述电 极片中，以粘结剂、导电剂和负极材料的总重量为基准，所述负极材料的含量为60-80重 量％。9. 根据权利要求6所述的方法，其中，该方法还包括采用以下步骤制备所述含钙化合物 的步骤:在惰性气氛或真空条件下，将密封于高熔点金属容器内的Ca 3N2进行加热处理，所述 加热处理的条件包括：以l_20°C/min的加热速率升温至800-1500°C，并保温8-15h; 优选地，所述加热处理的条件包括：以5-15°C/min的加热速率升温至1100-1200°C，并 保温9-15h; 更优选地，所述加热处理的条件包括：以5-10°C/min的加热速率升温至1100-1150°C， 并保温12-14h。10. 根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(4)中，所述压制的条件包括:温度为10-40 °C，时间为l_3min，压力为5-10MPa。11. 一种由权利要求6-10中任意一项所述的方法制得的电极片。12. -种钠离子电池，其中，所述钠离子电池的负极为权利要求1-5和11中任意一项所 述的电极片。
【文档编号】H01M10/054GK106058149SQ201610329954
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】吴川, 陈光海, 吴锋, 白莹, 姚裕贵
【申请人】北京理工大学