一种预钠化隔膜及其制备方法与流程

本发明属于钠离子电池隔膜领域，具体涉及一种预钠化隔膜及其制备方法。

背景技术：

1、钠离子电池因钠资源丰富、成本低等优势，在储能、低速车等领域有着广泛的应用前景。在钠离子电池的首次充放电过程中，由于在负极表面生成sei膜，正极材料一些其它杂质副反应的存在等问题，首次充放电效率不高，因此降低了电池的能量密度。

2、为提高钠离子电池的能量密度，有必要对钠离子电池进行补钠，以弥补形成sei膜时的不可逆钠损失。目前常用的补钠方法是添加剂法。添加剂法无需改变现有的生产工艺且操作简便。目前，常见的正极补钠添加剂以无机钠盐为主，但这类补钠添加剂普遍存在反应后有固体或气体残留，影响正极结构的问题。

3、例如，专利cn111834622a提供了一种具有补锂/钠功能的多层硫酸铁钠正极极片，在正极集流体两侧设置有正极材料层和补锂/钠材料层，但会导致以下问题：1)正极加工性能变差，出现掉料；2)补钠添加剂在首圈充电后会在极片中留下空位，导致补锂/钠材料层与正极材料层不均匀。专利cn115117558a提供了一种隔膜补钠的方法，通过将补钠剂与粘结剂、导电剂等通过匀浆涂布转移到基膜表面，这种方法虽然可以提高钠离子电池的首效，但是此方法需要分散导电剂与粘结剂，增加了电芯制备的成本，同时可能用到有机溶剂，对环境有一定的危害，而且补钠添加剂在反应过程中分解消耗后，隔膜上残留的导电剂与粘结剂会影响隔膜透气性能，降低电芯的能量密度。

4、因此，如何开发一种补钠方法，解决上述添加剂的问题，从而提高钠离子电池的能量密度和钠离子电池性能非常有必要。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明提供了一种预钠化隔膜，解决了现有隔膜缺陷，通过预钠化活性物质，弥补了钠离子电池首圈容量不可逆损失，电芯容量提高3-10％，能量密度提高3-15％。

2、为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

3、一种预钠化隔膜，以预钠化活性物质为表层，以隔膜基膜为覆盖载体，经干燥得到预钠化隔膜。所述预钠化隔膜作为钠离子电池隔膜使用。

4、所述预钠化活性物质采用无机钠盐、有机钠盐和钠的氧化物中的一种或几种。

5、进一步的，所述预钠化活性物质采用na2c2o4、na2c4o4、na2c4o6、na2co3中的一种或几种。

6、所述隔膜基膜采用聚乙烯、聚丙烯、纤维素中的一种或几种。

7、所述预钠化隔膜的制备方法，包括：将预钠化活性物质制备成涂覆液，然后将涂覆液覆盖在隔膜基膜上，经干燥得到预钠化隔膜。

8、所述涂覆液以去离子水为溶剂。

9、所述涂覆液为预钠化活性物质的溶解液或分散液。

10、所述涂覆液中的预钠化活性物质与去离子水的质量比为1:5-100。

11、所述涂覆液中含有海藻酸钠，且海藻酸钠的加入量是预钠化活性物质质量的5-10％。

12、所述预钠化活性物质的厚度为0.2-2μm，涂层面的密度为0.05-4mg/cm2。

13、所述干燥温度为45-85℃，干燥时间为5-20min。

14、从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：

15、1.本发明解决了现有隔膜缺陷，通过预钠化活性物质，弥补了钠离子电池首圈容量不可逆损失，电芯容量提高3-10％，能量密度提高3-15％。

16、2.本发明利用海藻酸钠作为粘附性，有效的提升了预钠化活性物质与隔膜基膜的连接性，杜绝了预钠化活性物质的连接稳定性差的问题，同时，海藻酸钠自带有钠离子结构，起到一定的钠离子补充效果。

17、3.本发明利用海藻酸钠所还有的-coo-基团，在水溶液中表现出聚阴离子特性，具有一定的黏性，可以防止补钠剂的团聚与沉降，提高补钠浆料的稳定性，进而增加涂布的效果；

18、4.本发明利用海藻酸钠的凝胶结构，在涂布到隔膜上烘干后形成多孔结构，不会影响隔膜的透气性能，对钠离子传导与电芯的倍率影响较小。

19、4.本发明能够有效地避免直接在正极材料中加补钠添加剂带来的正极极片结构损坏，不影响正极加工性能，提高电芯稳定性。

20、5.本发明中提供的预钠化活性物质在化成过程中完全消耗，不额外增加隔膜与电芯质量，提高电芯能量密度。

21、6.本发明的预钠化隔膜以水作为溶剂，环境友好，成本低，预钠化隔膜制备工艺简单，制成干燥温度低，生产效率高。

技术特征：

1.一种预钠化隔膜，其特征在于：以预钠化活性物质为表层，以隔膜基膜为覆盖载体，经干燥得到预钠化隔膜，所述预钠化隔膜作为钠离子电池隔膜使用。

2.根据权利要求1所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述预钠化活性物质采用无机钠盐、有机钠盐和钠的氧化物中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述预钠化活性物质采用na2c2o4、na2c4o4、na2c4o6、na2co3中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述隔膜基膜采用聚乙烯、聚丙烯、纤维素中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述预钠化隔膜的制备方法，包括：将预钠化活性物质制备成涂覆液，然后将涂覆液覆盖在隔膜基膜上，经干燥得到预钠化隔膜，所述干燥温度为45-85℃，干燥时间为5-20min。

6.根据权利要求5所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述涂覆液以去离子水为溶剂。

7.根据权利要求5所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述涂覆液为预钠化活性物质的溶解液或分散液。

8.根据权利要求5所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述涂覆液中的预钠化活性物质与去离子水的质量比为1:5-10。

9.根据权利要求5所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述涂覆液中还含有海藻酸钠，且海藻酸钠的加入量是预钠化活性物质质量的5-10％。

10.根据权利要求5所述的预钠化隔膜，其特征在于：所述预钠化活性物质的厚度为0.2-2μm，涂层面的密度为0.05-4mg/cm2。

技术总结
本发明属于钠离子电池隔膜领域，具体涉及一种预钠化隔膜及其制备方法，该预钠化隔膜以预钠化活性物质为表层，以隔膜基膜为覆盖载体，经干燥得到预钠化隔膜，所述预钠化隔膜作为钠离子电池隔膜使用，且该方法是将预钠化活性物质制备成涂覆液，然后将涂覆液覆盖在隔膜基膜上，经干燥得到预钠化隔膜。本发明提供的预钠化隔膜可有效提高钠离子电池的首效，从而提高电池的能量密度，并且不影响正极极片加工性能与结构。制备工艺简单，环境要求低，生产成本低。

技术研发人员：陈雷,刁继波,马恬,高远,贾琪婷,赵建庆
受保护的技术使用者：江苏众钠能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11