负极材料及其制备方法、负极片、电芯及钠离子电池与流程

本公开涉及二次电池，尤其涉及负极材料及其制备方法、负极片、电芯及钠离子电池。

背景技术：

1、钠离子电池(sodium-ion battery)，是一种充电电池，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作

2、目前钠离子电池包括由正极片、负极片及位于正极片与负极片之间的隔膜组成的电芯，电芯置于电解液中，钠离子电池依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作。

3、目前，在钠离子电池中，负极材料中使用硬碳，硬碳材料无法石墨化且碳层排列规整度低于软碳，使得层间形成了较多的微孔，进而方便离子的嵌入和脱出。而且硬碳材料具备储金属比容量高、较低储金属电压、循环稳定等优势，是当前常用的负极材料。

技术实现思路

1、鉴于以上相关技术的缺点，本公开的目的在于提供负极材料及其制备方法、负极片、电芯及钠离子电池，以解决相关技术中硬碳材料在钠离子电池中使用可行性低的技术问题。

2、本公开第一方面提供一种用于钠离子电池的负极材料制备方法，其包括：

3、将乙烯焦油与硬碳材料进行混合；

4、将乙烯焦油与硬碳材料的混合材料在浸渍炉中进行浸渍处理；

5、对浸渍后的硬碳材料进行碳化处理，得到硬碳负极材料。

6、可选地，硬碳材料的d50的范围是4-10μm，比表面积在3.0-10.0g/m2。

7、可选地，乙烯焦油与硬碳材料的质量比为5:100-15:100。

8、可选地，将乙烯焦油与硬碳材料的混合材料在浸渍炉中进行浸渍处理，包括：

9、将乙烯焦油与硬碳材料的混合材料置于浸渍炉内；

10、对浸渍炉进行抽真空并加热；

11、对加热后的浸渍炉进行加压浸渍。

12、可选地，浸渍炉内的加热温度范围是100-300℃，压力为0.8-2mpa，浸渍时间为2-6h。

13、可选地，碳化处理过程的温度范围是900～1200℃，碳化时间3～6h。

14、可选地，将乙烯焦油与硬碳材料进行混合，包括：

15、将乙烯焦油加入硬碳材料中并进行搅拌，得到乙烯焦油与硬碳材料的混合材料。

16、本公开第二方面提供一种用于钠离子电池的负极材料，其包括：

17、使用上述任一实施例的负极材料制得的硬碳负极材料。

18、本公开第三方面提供一种用于钠离子电池的负极片，其包括：

19、集流体和负极活性物质，负极活性物质包括上述负极材料、导电剂和粘结剂。

20、本公开第四方面提供一种钠离子电池电芯，其包括：

21、正极片；

22、上述负极片；

23、隔膜，设置于正极片和负极片之间。

24、本公开第五方面提供一种钠离子电池，其包括：

25、壳体；

26、封装在壳体内的上述电芯；

27、注入到壳体内的电解液。

28、如上，本公开实施例中提供负极材料及其制备方法、负极片、电芯及钠离子电池，本实施例使用乙烯焦油作为填充剂和包覆剂，通过浸渍，使得乙烯焦油填充硬碳材料的内部孔隙并附着在其表面，之后通过碳化，乙烯焦油形成的软碳能够填充硬碳内部的介孔和大孔，并减少表面缺陷，且不会改变硬碳材料的微孔结构。尤其是，乙烯焦油在常温下就具有较好的流动性并具有一定粘度，能够降低浸渍工艺对温度和压力的要求。在浸渍过程中，乙烯焦油挥发分相对较低且残碳率高，在热处理过程中不易因杂质挥发形成大量孔隙，制备的软碳包覆、填充硬碳材料具有高首效、高压实、优异的循环稳定性，这有利于负极材料的大规模生产制造，提升硬碳材料在钠离子电池中的使用可行性。

技术特征：

1.一种用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，所述硬碳材料的d50的范围是4-10μm，比表面积在3-10g/m2。

3.根据权利要求1所述的用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，所述乙烯焦油与硬碳材料的质量比为5:100-15:100。

4.根据权利要求1所述的用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，所述将所述乙烯焦油与硬碳材料的混合材料在浸渍炉中进行浸渍处理，包括：

5.根据权利要求4所述的用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，所述浸渍炉内的加热温度范围是100-300℃，压力为0.8-2mpa，浸渍时间为2-6h。

6.根据权利要求1所述的用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，所述碳化处理过程的温度范围是900～1200℃，碳化时间3～6h。

7.根据权利要求1所述的用于钠离子电池的负极材料制备方法，其特征在于，所述将乙烯焦油与硬碳材料进行混合，包括：

8.一种用于钠离子电池的负极材料，其特征在于，包括：

9.一种用于钠离子电池的负极片，其特征在于，包括：

10.一种钠离子电池电芯，其特征在于，包括：

11.一种钠离子电池，其特征在于，包括：

技术总结
本公开实施例提供负极材料及其制备方法、负极片、电芯及钠离子电池，通过将乙烯焦油与硬碳材料进行混合，将乙烯焦油与硬碳材料的混合材料在浸渍炉中进行浸渍处理，对浸渍后的硬碳材料进行碳化处理，得到硬碳负极材料。乙烯焦油在常温下就具有较好的流动性并具有一定粘度，能够降低浸渍工艺对温度和压力的要求。在浸渍过程中，乙烯焦油挥发分相对较低且残碳率高，在热处理过程中不易因杂质挥发形成大量孔隙，制备的软碳包覆、填充硬碳材料具有高首效、高压实、优异的循环稳定性，这有利于负极材料的大规模生产制造，提升硬碳材料在钠离子电池中的使用可行性。

技术研发人员：高纪凡,严康,蒋治亿,卢林
受保护的技术使用者：江苏天合储能有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15