一種鈉離子電池用負極極片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鈉離子電池用負極極片的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源危機的日益凸顯，大力發(fā)展新型儲能系統(tǒng)成為當(dāng)下科研工作者的研究熱點之一。新能源作為新型產(chǎn)業(yè)的支柱，各種各樣的新型儲能系統(tǒng)電子元件的發(fā)展受到眾多行業(yè)的關(guān)注。從便攜式電子設(shè)備、移動手機、筆記本電腦，到動力汽車等，人們對二次電池的需求也隨之變大。傳統(tǒng)的二次電池比能量較低，已經(jīng)無法滿足人們的需求，因此，開發(fā)下一代新型高比能量的儲能系統(tǒng)顯得尤為重要。
[0003]近些年來，鋰離子電池技術(shù)得到了蓬勃的發(fā)展，大量的鋰離子電池器件也被廣泛應(yīng)用。然而，在鋰離子電池中，作為不可缺少的鋰元素在地球上的儲量豐度較低。隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，鋰元素的需求量也逐年增加。因此，對開采開發(fā)鋰也提出了更高的要求，同時，這也將會對大規(guī)模生產(chǎn)可充電鋰離子電池儲能器件起到一定程度的抑制作用。鈉元素，同鋰元素在元素周期表中屬同一主族元素。鈉元素不僅在地殼中的儲量豐富，在海水中的儲量也相當(dāng)大。在電化學(xué)反應(yīng)中動力學(xué)行為相似，因此我們可以將鈉元素代替鋰元素大規(guī)模生產(chǎn)廉價易得的可充電鈉離子電池。
[0004]ffu Xuehang等(Xuehang Wu,ffenwei Wun,Kaituo Wang,Wen Chen and Dan He.“Synthesis and electrochemical performance of flower-like MnCo204as an anodematerial for sodium 1n batteries,>Mater Lett.，2015，147 ,85-87.)報道了一種類似于花形狀的鈷酸錳材料作為鈉離子電池的負極材料，在50mA/g電流密度下，充放電40圈循環(huán)后，放電比容量保持在244mAh/g。雖然這種負極材料所得到的電性能具有一定的優(yōu)勢，但是金屬氧化物在脫/嵌鈉離子時，活性材料的體積因收縮膨脹而發(fā)生巨大的變化，直至活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)塌陷、脫離集流體，而導(dǎo)致電化學(xué)性能的衰減。
[0005]Prabakar,S.J.Richard^(Prabakar,S.J.Richard,Jeong,Jaehyang and Pyo,Myoungh0.aNanoporous hard carbon anodes for improved electrochemicalperformance in sodium 1n bat ter ies''Electrochimica Acta，2015，161，23—31.)報道了利用蔗糖制備一種納米孔硬碳，并將這種碳作為鈉離子電池的負極材料，在20mA/g的電流密度下，首次放電比容量為251mAh/g，充放電循環(huán)100周后，放電比容量保持在213mAh/g。然而，這種活性物質(zhì)的制備方法復(fù)雜，工藝冗長，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種放電比容量較高、循環(huán)性能穩(wěn)定、結(jié)果重復(fù)性好的鈉離子電池用負極極片的制作方法。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0008]—種鈉離子電池用負極極片的制作方法，采用以下步驟:
[0009](I)將活性物質(zhì)研磨均勻并進行真空干燥，得到用于鈉離子電池負極的活性物質(zhì)材料；
[0010](2)將活性物質(zhì)材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按比例調(diào)漿后均勻涂于集流體銅箔上，真空干燥、壓片，制備得到鈉離子電池負極極片。
[0011]步驟(I)中所述的活性物質(zhì)選自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸四鈉、乙二胺四乙酸鐵鈉或乙二胺四乙酸二鈉鎂等一類螯合物中的一種，優(yōu)選地，可以采用乙二胺四乙酸。研磨均勻的活性物質(zhì)在60-150°C真空干燥6-10h。
[0012]步驟(2)中所述的導(dǎo)電劑為超導(dǎo)炭黑、導(dǎo)電石墨或科琴黑中的一種或幾種;粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素或海藻酸鈉中的一種或幾種?；钚晕镔|(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(4-8): (5-1):1。中真空干燥溫度為60-150°C，時間為5-12h，壓力為I_6Pa。
[0013]將制作得到的鈉離子電池負極極片作為測試電極，金屬鈉作為對電極，組裝成CR2016型紐扣電池，其中隔膜為該領(lǐng)域常用玻璃纖維膜，電解液為:IM NaC104/EC:DEC(l:l)+5wt% FEC，測試充放電電流密度為100mA/g。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸四鈉、乙二胺四乙酸鐵鈉、乙二胺四乙酸二鈉鎂等一類螯合物作為鈉離子電池負極用活性物質(zhì)。上述物質(zhì)用途廣泛，廉價易得。在充放電過程中，鈉離子可以在這類螯合物的COOH(M)基團上可以自由的取代H或者金屬離子M，并實現(xiàn)自由的嵌入與脫出，作為鈉離子電池的負極活性材料，經(jīng)濟效益突出，并且在100mA/g的電流密度下，首次放電比容量為568mAh/g，50次循環(huán)后，放電比容量仍保持在194mAh/g以上，具有良好的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。本發(fā)明提供一種可用于鈉離子電池負極的活性物質(zhì)及負極極片制備，方法簡單，易于操作，工藝流程簡潔，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為實施例1所制備的鈉離子電池用負極極片的SEM圖；
[0016]圖2為實施例2使用的鈉離子電池負極用活性物質(zhì)的氮氣等溫吸脫附曲線圖；
[0017]圖3為實施例2制備的鈉離子電池負極極片裝配成電池的首次充放電曲線圖；
[0018]圖4為實施例2制備的鈉離子電池負極極片裝配成電池的循環(huán)比容量圖；
[0019]圖5為實施例3制備的鈉離子電池負極極片裝配成電池的循環(huán)比容量圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0021]實施例1
[0022]將活性物質(zhì)乙二胺四乙酸放置于真空干燥箱內(nèi)，于60°C干燥1h后，作為鈉離子電池負極活性材料。將此負極材料、導(dǎo)電劑超導(dǎo)炭黑(SP)、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)按質(zhì)量比6:3:1混合均勻，以N-甲基吡咯烷酮(NMP)為溶劑，調(diào)漿后均勻涂于集流體銅箔上，放置于真空干燥箱，在60°C下干燥12h后，采用3Pa壓力壓片，即得鈉離子電池用負極極片，圖1為鈉離子電池用負極極片的SEM圖。從圖中可以看出，電極片的表面比較均勻，通過局部放大圖可以看出，活性物質(zhì)分散的比較均勻，且粒徑大約為50-100nm之