本發(fā)明涉及鈉離子電池，具體是指一種鈉離子電池負(fù)極片。

背景技術(shù)：

1、近年來，由于鋰資源的不足，鋰電成本增高，人們將目光轉(zhuǎn)向了與鋰離子電池工作原理相似的鈉離子電池。但是因為鈉離子具有比鋰離子更大的離子半徑，導(dǎo)致鋰離子電池商業(yè)化的負(fù)極材料石墨難以直接用于鈉離子電池，石墨對于鈉離子的嵌入有動力學(xué)和熱力學(xué)上的問題。隨著越來越深入的研究，鈉離子電池正極材料已經(jīng)比較成熟，而對于負(fù)極材料來說，研究最成熟的硬碳依然存在一些不足，例如理論容量低、壓實密度低，導(dǎo)致電池的質(zhì)量比容量下降、以及充放電平臺低易析鈉。

2、因此，學(xué)者們們將目光投向理論比容量更高的其他負(fù)極材料，這些先進的負(fù)極材料能夠?qū)崿F(xiàn)多鈉離子的協(xié)同嵌入及可逆脫嵌。然而，鈉離子的嵌入會引起材料體積的顯著膨脹，而在后續(xù)的充放電循環(huán)過程中，這種體積膨脹可能導(dǎo)致材料的破碎和粉化，進而影響其循環(huán)穩(wěn)定性。界面建構(gòu)可以抑制這一問題，能夠有效降低材料界面的膨脹應(yīng)力，減少體積膨脹率，從而顯著提升材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種鈉離子電池負(fù)極片，具有納米化均勻程度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好和電化學(xué)性能優(yōu)異的特點。

2、本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、本發(fā)明公開了一種鈉離子電池負(fù)極片，包括負(fù)極集流體及涂覆在負(fù)極集流體陰面和/或陽面的負(fù)極材料層，負(fù)極材料層包括以下質(zhì)量份的原料組分：水系粘結(jié)劑10份、負(fù)極材料粉末70-80份、無機鹽界面建構(gòu)劑0.7-4份、導(dǎo)電劑10-20份；導(dǎo)電碳和粘結(jié)劑選用的比例保證了極片的導(dǎo)電性和機械穩(wěn)定性，無機鹽的比例基于以下考量，當(dāng)無機鹽含量太少時，不足以形成完整的界面建構(gòu)層，導(dǎo)致材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不佳，循環(huán)時容易破碎粉化；而當(dāng)其含量過高時，會導(dǎo)致界面建構(gòu)層過厚，影響鈉離子的傳質(zhì)，材料的極化大，因而容量不高。負(fù)極材料層中的原料組分分散在濕磨溶劑體系采用保護氣氛下濕法研磨混合均勻。

4、進一步地，原料組分與濕磨溶劑的配比為1:1~1:20。當(dāng)濕磨溶劑太少時，因為粘結(jié)劑的溶解整體會變稠，不利于材料的均勻分散和濕磨效果，進而納米化效果不佳；而當(dāng)濕磨溶劑太多時，會使粉末之間的碰撞減少，影響球磨之后物料的粒徑分布，得到尺寸不均勻的材料。

5、進一步地，無機鹽界面建構(gòu)劑為naf、nacl、na2so4、nano3、na2co3中的一種或二種以上，尤其優(yōu)選為楊氏模量較高的無機鹽naf和nacl。無機鹽在濕磨過程中，會溶解在水中變成陰陽離子，同時高能球磨可以增加負(fù)極粉末的活性，通過機械力破壞負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生相應(yīng)的缺陷位置，在產(chǎn)生缺陷的同時，陰陽離子因為正負(fù)電荷之間的吸引力均勻的吸附在負(fù)極材料的表面，后續(xù)將水烘干后，水化作用隨之消失，析出的鹽在負(fù)極材料表面實現(xiàn)界面建構(gòu)層，界面建構(gòu)層的實現(xiàn)有賴于粘結(jié)劑的粘合作用和陰陽離子的吸附作用。

6、進一步地，在濕法研磨過程中，工藝控制條件為：在濕法研磨過程中，工藝控制條件為：在保護氣氛下，以間隔方式進行循環(huán)球磨，每循環(huán)球磨時間為30-90min，間隔時間為60-90min，球磨循環(huán)次數(shù)為4-24；球磨頻率在40-50hz范圍內(nèi)，使球磨后粒徑到達200-1000nm之間。采用間歇式的球磨方法，可以更容易地控制磨機內(nèi)部的溫度，因為可以在休息階段讓磨機冷卻，避免材料在高溫下發(fā)生熱降解或熱損傷。另外不同的球磨時間和休息時間，是為了適應(yīng)不同的材料和研磨要求，對于硬度較低的材料，單次球磨時間短一點可以防止材料結(jié)塊。

7、進一步地，負(fù)極粉末的元素為嵌鈉活性元素硅、鉛、錫、銻、鍺、鉍、磷、硫中的一種或以上元素組成，或非嵌鈉活性元素鋅、鐵、鈷、鎳、銅、鋁中的一種或二種以上與上述嵌鈉活性元素中的一種或二種以上組成的組合。

8、進一步地，水系粘結(jié)劑為羧甲基纖維素（cmc）、聚丙烯酸（paa）、海藻酸鈉（sa）、羧甲基纖維素鈉（cmc-na）、聚丙烯酸（paa-na）中的一種或二種以上。

9、進一步地，導(dǎo)電劑為炭黑、導(dǎo)電石墨、碳纖維（vgcf）、碳納米管（cnt）、石墨烯、科琴黑（kb）、乙炔黑（ab）中的一種或二種以上。

10、進一步地，濕法研磨的方式為球磨、砂磨、勻質(zhì)機混料、脫泡機勻漿、或機械攪拌中的一種或二種以上。

11、進一步地，保護氣氛為氬氣或氮氣。

12、進一步地，濕法研磨過程中的濕磨溶劑體系為水。

13、本發(fā)明一種鈉離子電池負(fù)極片，具有如下的有益效果：

14、第一、納米均勻化程度高，在本發(fā)明中，采用濕磨方式，可以實現(xiàn)均勻的納米化，不同于干磨容易有研磨死角，濕磨可以更均勻充分的對材料進行研磨，研磨效率更高。因為顆粒在研磨過程中，大顆粒在研磨介質(zhì)研磨和沖擊作用下，會出現(xiàn)裂紋，裂紋擴展久而久之就會斷裂行成小顆粒，即所謂的磨細(xì)過程。如果是干磨，那么顆粒在研磨過程中裂紋擴展時，由于研磨介質(zhì)或顆粒間的擠壓，形成的裂紋有可能被擠壓“閉合”，裂紋不能有效擴展，大顆粒就不能快速斷裂形成小顆粒，但如果是濕磨，那么液體研磨介質(zhì)水就會進入形成的裂紋縫隙，阻擋了裂紋的閉合，從而會有效使得裂紋快速擴展下去，會大大提高研磨效率。同時，干磨時，由于研磨罐體的設(shè)計原因，有時候還會形成死角，在死角的部分物料是研磨不到的；并且本發(fā)明后續(xù)直接加入導(dǎo)電碳得到的是可以直接涂膜的漿料，完美規(guī)避了濕磨需要烘干水分帶來的高能耗問題。同時加入的粘結(jié)劑起到了分散劑的作用，抑制了材料在研磨過程中的團聚。烘干之后粘結(jié)劑形成的有機網(wǎng)絡(luò)，可將界面建構(gòu)后的負(fù)極材料及其界面建構(gòu)層固定住，防止結(jié)構(gòu)變化。

15、第二、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，本發(fā)明加入無機鹽界面建構(gòu)劑，可以得到薄且具有剛性的無機鹽界面建構(gòu)層，無機鹽在濕磨過程中，首先會溶解在水中變成陰陽離子，同時高能研磨可以增加負(fù)極粉末的活性，通過機械力破壞負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生相應(yīng)的缺陷位置，在產(chǎn)生缺陷的同時，陰陽離子因為正負(fù)電荷之間的吸引力均勻的吸附在負(fù)極材料的表面，后續(xù)將水烘干后，水化作用隨之消失，析出的鹽在負(fù)極材料表面實現(xiàn)界面建構(gòu)層，界面建構(gòu)層的實現(xiàn)有賴于粘結(jié)劑的粘合作用和陰陽離子的吸附作用。界面建構(gòu)層的存在可以一定程度上抑制材料體積膨脹，并進一步有效防止材料團聚。整個研磨過程在保護氣氛下進行，研磨的負(fù)極材料沒有選擇活性特別高的原料，因此粉末并不會輕易發(fā)生反應(yīng)。且因為是在液體環(huán)境并間歇式的研磨工作下，研磨過程中并不會產(chǎn)生很高的溫度，進一步避免了材料的氧化或其他化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。同時加入的鹽的濃度非常低，這幾乎相當(dāng)于是負(fù)極材料在水中的濕磨。綜上所述，在整個過程中發(fā)生其他副反應(yīng)進而影響材料的納米化和界面建構(gòu)層的形成的可能性很小。

16、第三、電化學(xué)性能優(yōu)異，加入的界面建構(gòu)無機鹽很少，不會降低電池的能量密度，界面建構(gòu)層同時起到防止材料的團聚和抑制材料的體積形變的作用。當(dāng)無機鹽含量太少時，不足以形成完整的界面建構(gòu)層，而當(dāng)其含量過高時，會導(dǎo)致界面建構(gòu)層過厚，影響鈉離子的傳質(zhì)。無機鹽的選擇傾向于楊氏模量高的，這樣形成的界面建構(gòu)層具有較大的剛性，能夠緩解負(fù)極材料體積膨脹時的破碎。