【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及新能源電池，尤其涉及固態電池，更加涉及凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法及鈉離子電池。
技術介紹
1、黑磷是一種新型的直接帶隙二維材料，其帶隙可從0.3ev(本體狀態)到1.5ev(單層)，通過層數進行調節，因此能夠吸收從可見光到通訊用紅外線范圍波長的光，加之其較高的載流子遷移率(厚度為10nm時可高達1000cm2˙v-1˙s-1)和較高的通斷比(104)，其在半導體領域、光電以及光熱等領域顯示出極大的潛在優勢。
2、黑磷在化學電源方面的嘗試包括其可作為負極輔助材料，提高鋰電池方面的能量密度。于實際應用中，黑磷需要被剝離成單層、少層或者多層黑磷(即磷烯)才能發揮其優異的光電和光熱性能。但用于負極時，由于黑磷存在于負極極片中，難以發揮黑磷的功效。有研究者嘗試將黑磷用于化學電源的電解液中，將黑磷納米片和液態電解液混入甲基丙烯酸甲酯單體中聚合，得到黑磷納米片聚合物復合膜，再采用此復合膜和極片組裝成扣式電池，雖然基于極片此種方式更能發揮黑磷的效果，但是扣電驗證對于電池本身的性能與商用電池差異較大，然而即使采用復合膜組裝成商用電池，黑磷納米片于電池中的分散有限，其量子效應發揮得不佳。
技術實現思路
1、基于上述問題，本專利技術的目的在于提供一種凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法及鈉離子電池，其能有效發揮黑磷于電池中的功效，可降低電池于循環過程中的阻抗，有效提升鈉離子電池的高倍率性能。
2、為實現上述目的，本專利技術一方面提供了一種凝膠態聚合物鈉離子電池的制
3、(1)制備正極片；
4、(2)制備負極片；
5、(3)將鈉鹽、非水有機溶劑和黑磷量子點混合得液態電解液；
6、(4)先制備包含聚甲基丙烯酸甲酯、致孔劑和溶劑的鑄膜液，澆注后依次去除所述溶劑、采用凝固浴浸泡處理去除所述致孔劑、去除所述凝固浴而得pmma多孔膜；
7、(5)采用pmma多孔膜將所述正極片和所述負極片間隔分開并組裝成裸電芯后包裝，灌注所述液態電解液且密封后化成得凝膠態聚合物鈉離子電池。
8、本專利技術采用的技術方案中，將黑磷量子點先混合于液態電解液中，再隨液態電解液吸附在pmma多孔膜的孔結構中，其相對于先將黑磷量子點制備成凝膠電解質膜再組裝成電池的方式，減少了黑磷量子點在制備過程中的損失，降低了黑磷量子點的氧化風險，提高了黑磷在凝膠電解質的有效成分比例，所制得電池的循環性能更佳，且不易析鈉。本專利技術采用黑磷量子點分散于pmma多孔膜中，黑磷量子點為零維材料，相對于黑磷納米片等二維材料其量子效應更強，且更易分散于pmma多孔膜中，黑磷本身高的載流子遷移率，其附著于正負極表面，可降低循環過程中的阻抗，在電池循環過程中黑磷量子點分解，原位形成氟磷化物，形成的sei和cei膜的阻抗也較低，可提高鈉離子電池的高倍率性能。另外，黑磷量子點可提高聚合物的離子電導率，以彌補聚合物作為電解液本身存在離子電導率低的缺陷。本專利技術將聚甲基丙烯酸甲酯和致孔劑先制備成鑄膜液，澆注后將溶劑、致孔劑和凝固浴依次去除可得到具有較高吸液率的pmma多孔膜，通過此相轉化法所制得的pmma多孔膜能吸附含有黑磷量子點的液態電解液，可減少液態電解液的流動，提高電池的安全性。pmma多孔膜具有較高的吸液率還能減少液態電解液的用量，從而進一步改善鈉離子電池的安全性。
9、作為本專利技術的一技術方案，將正極活性材料、正極導電劑和正極粘結劑混合制成正極漿料再涂覆于鋁箔上烘干、輥壓得所述正極片。
10、作為本專利技術的一技術方案，將負極活性材料、負極導電劑和負極粘結劑混合制成負極漿料再涂覆于銅箔上烘干、輥壓得所述負極片。
11、作為本專利技術的一技術方案，所述正極活性材料包括α-nafeo2、nacoo2、na0.7[fe0.7mn0.3]o2、na(mn0.25fe0.25co0.25ni0.25)o2、namno2、na0.5[fe1/2mn1/2]o2、na0.67[fe1/2mn1/2]o2、na[ni0.35fe0.40mn0.25]o2、na[ni0.30fe0.45mn0.25]o2、na[ni0.25fe0.50mn0.25]o2、na[ni0.20fe0.55mn0.25]o2、na0.67[mn0.60ni0.15fe0.25]o2、na[li0.05(ni0.25fe0.25?mn0.5)0.95]o2、na2fepo4f、na4fe2(cn)6、nani0.33fe0.33mn0.33o2、nafepo4、na2fep2o7、na2mnpo4f、nacopo4、na3v2(po4)3、nacro2和na2fe2(so4)3中的至少一種。
12、作為本專利技術的一技術方案，正極導電劑包括導電炭黑、導電石墨、碳纖維、碳納米管和石墨烯中的至少一種。
13、作為本專利技術的一技術方案，所述正極粘結劑包括聚偏氟乙烯。
14、作為本專利技術的一技術方案，所述負極活性材料包括負極材料選自軟碳、硬碳、鈦酸鈉、mos2、fe2o3、fe3o4、zns、sb和sbsn中的至少一種。
15、作為本專利技術的一技術方案，所述負極導電劑包括導電炭黑、導電石墨、碳纖維、碳納米管和石墨烯中的至少一種。
16、作為本專利技術的一技術方案，所述負極粘結劑包括羧甲基纖維素鈉和/或丁苯橡膠。
17、作為本專利技術的一技術方案，所述鈉鹽包括六氟磷酸鈉、二氟草酸硼酸鈉、四氟硼酸鈉、雙草酸硼酸鈉、高氯酸鈉、六氟砷酸鈉、雙(氟磺酰)亞胺鈉、三氟甲基磺酸鈉和雙(三氟甲基磺酰)亞胺鈉中的至少一種。
18、作為本專利技術的一技術方案，所述非水有機溶劑包括碳酸酯類有機溶劑、羧酸酯類有機溶劑和醚類有機溶劑中的至少一種。
19、作為本專利技術的一技術方案，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量為3000～150000，所述鑄膜液中所述聚甲基丙烯酸甲酯的濃度為10～20wt.％。
20、作為本專利技術的一技術方案，所述鑄膜液中所述致孔劑的濃度為40～75wt.％，所述致孔劑包括白油、聚乙二醇和甘油中的至少一種。
21、作為本專利技術的一技術方案，所述溶劑包括四氫呋喃、甲酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、1,4-二氧六環、1,3-二氧戊環、二甲基亞砜、丙酮、乙醛、吡啶、乙酸乙酯、苯二甲酸二丁酯、二噁烷和芳烴化合物中的至少一種。
22、作為本專利技術的一技術方案，所述溶劑采用加熱進行去除且加熱的溫度為50～70℃，所述凝固浴包括二氯甲烷、乙醇和水中的至少一種，所述浸泡處理的溫度為10～25℃，所述凝固浴采用加熱進行去除且加熱的溫度為50～85℃。
23、作為本專利技術的一技術方案，所述pmma多孔膜的吸液率為200～450wt.％。
24、作為本專利技術的一技術方案，所述黑磷量子點通過將塊狀黑磷于溶劑中球磨得到黑磷分散液，再進行超聲、離心和干燥可制得。
25、作為本專利技術的一技術方案，所述黑本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，將正極活性材料、正極導電劑和正極粘結劑混合制成正極漿料再涂覆于鋁箔上烘干、輥壓得所述正極片，將負極活性材料、負極導電劑和負極粘結劑混合制成負極漿料再涂覆于銅箔上烘干、輥壓得所述負極片。
3.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，所述鈉鹽包括六氟磷酸鈉、二氟草酸硼酸鈉、四氟硼酸鈉、雙草酸硼酸鈉、高氯酸鈉、六氟砷酸鈉、雙(氟磺酰)亞胺鈉、三氟甲基磺酸鈉和雙(三氟甲基磺酰)亞胺鈉中的至少一種，所述非水有機溶劑包括碳酸酯類有機溶劑、羧酸酯類有機溶劑和醚類有機溶劑中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量為3000～150000，所述鑄膜液中所述聚甲基丙烯酸甲酯的濃度為10～20wt.％。
5.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，所述鑄膜液中所述致孔劑的濃度為40～75wt.％
6.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，所述溶劑包括四氫呋喃、甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、1,4-二氧六環、1,3-二氧戊環、二甲基亞砜、丙酮、乙醛、吡啶、乙酸乙酯、苯二甲酸二丁酯、二噁烷和芳烴化合物中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，所述溶劑采用加熱進行去除且加熱的溫度為50～70℃，所述凝固浴包括二氯甲烷、乙醇和水中的至少一種，所述浸泡處理的溫度為10～25℃，所述凝固浴采用加熱進行去除且加熱的溫度為50～85℃。
8.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，所述PMMA多孔膜的吸液率為200～450wt.％。
9.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，所述黑磷量子點的粒徑為3～20nm，所述黑磷量子點占所述聚甲基丙烯酸甲酯質量的0.005～0.200％，所述黑磷量子點通過將塊狀黑磷于溶劑中球磨得到黑磷分散液，再進行超聲、離心和干燥可制得。
10.根據權利要求1～9中任意一項所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法所制備的凝膠態聚合物鈉離子電池，其特征在于，包括正極活性材料、負極活性材料和凝膠態電解質，所述凝膠態電解質包括PMMA多孔膜和吸附在所述PMMA多孔膜孔中的液態電解液，所述液態電解液包括鈉鹽、非水有機溶劑和黑磷量子點。
...【技術特征摘要】
1.一種凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，包括步驟：
2.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，將正極活性材料、正極導電劑和正極粘結劑混合制成正極漿料再涂覆于鋁箔上烘干、輥壓得所述正極片，將負極活性材料、負極導電劑和負極粘結劑混合制成負極漿料再涂覆于銅箔上烘干、輥壓得所述負極片。
3.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，所述鈉鹽包括六氟磷酸鈉、二氟草酸硼酸鈉、四氟硼酸鈉、雙草酸硼酸鈉、高氯酸鈉、六氟砷酸鈉、雙(氟磺酰)亞胺鈉、三氟甲基磺酸鈉和雙(三氟甲基磺酰)亞胺鈉中的至少一種，所述非水有機溶劑包括碳酸酯類有機溶劑、羧酸酯類有機溶劑和醚類有機溶劑中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量為3000～150000，所述鑄膜液中所述聚甲基丙烯酸甲酯的濃度為10～20wt.％。
5.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，所述鑄膜液中所述致孔劑的濃度為40～75wt.％，所述致孔劑包括白油、聚乙二醇和甘油中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的凝膠態聚合物鈉離子電池的制備方法，其特征在于，所述溶劑包括四氫呋喃、甲酰胺...
【專利技術屬性】
技術研發人員：井光輝，毛沖，王霹霹，張彩霞，陸湘文，戴曉兵，
申請(專利權)人：珠海市賽緯電子材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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