本發(fā)明屬于鈉離子電池，尤其涉及一種負極漿料、負極極片及制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，在全球推行“雙碳”目標(biāo)的背景下，電化學(xué)儲能技術(shù)的發(fā)展迅速，市場需求也在逐年增加。電化學(xué)儲能技術(shù)不僅在可再生能源的利用、能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及環(huán)境保護方面發(fā)揮著重要作用，同時也對推動能源轉(zhuǎn)型和減少碳排放具有重要意義。在眾多儲能技術(shù)中，鋰離子電池(lithium-ion?batteries,libs)因其高能量密度、長循環(huán)壽命等特點而占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，鈉離子電池(sodium-ion?batteries,sibs)作為一種新興的儲能技術(shù)，由于其在原材料資源儲備、成本低廉、低溫性能及安全性能等方面具有獨特的優(yōu)勢，顯示出了廣闊的應(yīng)用前景，特別是在大規(guī)模儲能和低速電動車領(lǐng)域。

2、鈉離子電池的核心優(yōu)勢在于其電極材料的選擇，其中硬碳材料因其儲鈉電位低、碳源豐富、成本低廉和技術(shù)成熟等優(yōu)點，被廣泛認為是最有可能實現(xiàn)商業(yè)化的鈉離子電池負極材料。盡管硬碳負極材料在理論上具有諸多優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用中仍然面臨許多挑戰(zhàn)。由于硬碳材料的比表面積大、孔隙率高以及表面缺陷和官能團與石墨不同，在極片制備過程中往往會出現(xiàn)剝離強度低、極片表面浮粉嚴重等問題。此外，硬碳材料本征的電子電導(dǎo)率較低，在制漿過程中難以與溶劑充分浸潤和分散，導(dǎo)致導(dǎo)電劑無法形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而影響電池的整體性能。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，針對上述問題提出了一些解決方案。例如，通過在極片中加入pedot納米線，以改善鈉離子電池負極的導(dǎo)電性和柔韌性，從而顯著提高其機械性能和循環(huán)性能。然而，pedot納米線的合成工藝復(fù)雜且成本較高，限制了其在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用。此外，還有通過靜電自組裝的方法合成了導(dǎo)電ncf/cb復(fù)合納米纖維，并將其應(yīng)用于厚電極的開發(fā)，實現(xiàn)了電極的低成本、高柔韌性和長期穩(wěn)定循環(huán)。但該技術(shù)并未針對不同電極材料的特性進行適配性研究，在應(yīng)用于硬碳材料時，可能會導(dǎo)致極片壓實度降低，從而影響電芯的能量密度。

4、盡管上述現(xiàn)有技術(shù)在一定程度上緩解了硬碳負極材料的應(yīng)用難題，但仍存在諸多不足之處。首先，改進導(dǎo)電性和機械性能的材料和方法往往工藝復(fù)雜且成本較高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。其次，未針對硬碳材料的獨特特性進行適配性研究，導(dǎo)致改性材料在實際應(yīng)用中效果不佳。此外，解決方案多集中于改善單一性能指標(biāo)，未能全面提升鈉離子電池的整體性能。例如，雖然導(dǎo)電性和柔韌性得到了提升，但在實際應(yīng)用中，往往難以同時滿足極片壓實度增加、剝離強度和柔韌性保持、以及負極極片脫粉掉料問題的解決，嚴重影響電池的循環(huán)壽命和安全性能。

5、綜上所述，現(xiàn)有鈉離子電池負極材料技術(shù)在實際應(yīng)用中面臨的主要問題包括：無法在增加極片壓實度和保持剝離強度及柔韌性基礎(chǔ)上，同時解決負極極片在加工過程中容易脫粉掉料的問題，導(dǎo)致整體性能難以優(yōu)化。盡管已有技術(shù)在改進硬碳負極材料性能方面取得了一定進展，但仍需進一步研究和優(yōu)化，以解決實際應(yīng)用中的各種問題，實現(xiàn)鈉離子電池在儲能領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種負極漿料，包括：

2、負極活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑、第二導(dǎo)電劑、分散劑和粘結(jié)劑；

3、其中，所述負極活性物質(zhì)為硬碳；所述第一導(dǎo)電劑為包含有納米導(dǎo)電纖維碳鏈的水分散導(dǎo)電漿料；所述粘結(jié)劑為丁苯橡膠乳液；

4、所述負極漿料中，所述丁苯橡膠乳液中的丁苯橡膠顆粒填充于所述納米導(dǎo)電纖維碳鏈的三維框架結(jié)構(gòu)中；

5、優(yōu)選地，所述丁苯橡膠乳液中的丁苯橡膠顆粒的粒徑不大于200nm；

6、優(yōu)選地，所述第一導(dǎo)電劑的固含量為2wt％～3wt％。

7、優(yōu)選地，包括以重量份數(shù)計的如下各組分：

8、負極活性物質(zhì)90份～95份；

9、第一導(dǎo)電劑0.1份～1份；

10、第二導(dǎo)電劑0.1份～3份；

11、分散劑1份～2份；

12、粘結(jié)劑1份～3份。

13、優(yōu)選地，所述第二導(dǎo)電劑選自導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、碳納米管中的至少一種。

14、優(yōu)選地，所述分散劑為羧甲基纖維素鈉粉末。

15、優(yōu)選地，所述負極漿料的固含量為30wt％～70wt％；

16、優(yōu)選地，所述負極漿料的固含量為43wt％～55wt％。

17、優(yōu)選地，所述負極漿料的粘度為800mpa.s～10000mpa.s；

18、優(yōu)選地，所述負極漿料的粘度為2000mpa.s～4000mpa.s。

19、此外，為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種如上述所述負極漿料的制備方法，包括：

20、將分散劑加入去離子水中分散，得到分散膠液；

21、將第一導(dǎo)電劑和第二導(dǎo)電劑加入到所述分散膠液中，得到導(dǎo)電膠液；

22、將負極活性物質(zhì)加入到所述導(dǎo)電膠液中進行捏合處理，再加入粘結(jié)劑，混合后得到混合料；

23、在所述混合料中加入去離子水調(diào)整固含量和粘度，并且進行抽真空消泡處理，得到所述負極漿料。

24、此外，為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種負極極片，包括：

25、負極集流體，以及附著在所述負極集流體上的負極活性涂層；

26、所述負極活性涂層由如上述所述的負極漿料制備而成；

27、所述負極極片的所述負極活性涂層中，作為粘結(jié)劑的丁苯橡膠顆粒填充于作為第一導(dǎo)電劑的納米導(dǎo)電纖維碳鏈的三維框架結(jié)構(gòu)中。

28、優(yōu)選地，所述負極集流體包括涂炭鋁箔、雙光鋁箔、涂炭銅箔、雙面銅箔和刻蝕鋁箔中的至少一種。

29、此外，為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種負極極片的制備方法，包括：

30、將如上述所述的負極漿料涂布于負極集流體上；

31、進行烘干輥壓處理，得到負極極片。

32、本發(fā)明提供一種負極漿料、負極極片及制備方法。所述負極漿料包括：負極活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑、第二導(dǎo)電劑、分散劑和粘結(jié)劑；其中，所述負極活性物質(zhì)為硬碳；所述第一導(dǎo)電劑為包含有納米導(dǎo)電纖維碳鏈的水分散導(dǎo)電漿料；所述粘結(jié)劑為丁苯橡膠乳液；負極漿料中，丁苯橡膠乳液中的丁苯橡膠顆粒填充于納米導(dǎo)電纖維碳鏈的三維框架結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明在負極漿料中采用丁苯橡膠顆粒搭配納米導(dǎo)電纖維碳鏈，一方面，納米導(dǎo)電纖維碳鏈(cnfc)具有長的鏈狀結(jié)構(gòu)和良好的電荷傳輸特性，可以形成具有高電子傳導(dǎo)的3d網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以顯著提高鈉離子電池負極極片的導(dǎo)電性；另一方面，由于含有豐富羧基的鏈狀cnfc親水性優(yōu)異，在水性體系中可促進活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑粘結(jié)劑更加均勻地分散；丁苯橡膠顆粒能夠填充入納米導(dǎo)電纖維碳鏈的三維框架結(jié)構(gòu)中，可以增加活性物質(zhì)之間長距離的連接和短距離點狀連接，極大地增加了極片壓實、剝離強度和柔韌性，顯著改善了硬碳負極極片脫粉掉料的加工問題。

技術(shù)特征：

1.一種負極漿料，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述負極漿料，其特征在于，所述負極漿料中，包括以重量份數(shù)計的如下各組分：

3.如權(quán)利要求1所述負極漿料，其特征在于，所述第二導(dǎo)電劑選自導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、碳納米管中的至少一種。

4.如權(quán)利要求1所述負極漿料，其特征在于，所述分散劑為羧甲基纖維素鈉粉末。

5.如權(quán)利要求1所述負極漿料，其特征在于，所述負極漿料的固含量為30wt％～70wt％；

6.如權(quán)利要求1所述負極漿料，其特征在于，所述負極漿料的粘度為800mpa.s～10000mpa.s；

7.一種如權(quán)利要求1-6任一項所述負極漿料的制備方法，其特征在于，包括：

8.一種負極極片，其特征在于，包括：

9.如權(quán)利要求8所述負極極片，其特征在于，所述負極集流體包括涂炭鋁箔、雙光鋁箔、涂炭銅箔、雙面銅箔和刻蝕鋁箔中的至少一種。

10.一種負極極片的制備方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種負極漿料、負極極片及制備方法，屬于鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)域。其中所述負極漿料包括：負極活性物質(zhì)、第一導(dǎo)電劑、第二導(dǎo)電劑、分散劑和粘結(jié)劑；負極活性物質(zhì)為硬碳；第一導(dǎo)電劑為包含有納米導(dǎo)電纖維碳鏈的水分散導(dǎo)電漿料；粘結(jié)劑為丁苯橡膠乳液；負極漿料中，丁苯橡膠乳液中的丁苯橡膠顆粒填充于納米導(dǎo)電纖維碳鏈的三維框架結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明通過加入CNFC搭配丁苯橡膠，使丁苯橡膠能填充到導(dǎo)電納米纖維的三維框架結(jié)構(gòu)中，利用CNFC高電導(dǎo)率和良好的柔韌性，增加極片活性物質(zhì)之間電子的長距傳輸改善導(dǎo)電性的同時，搭配丁苯橡膠有效地增加了極片顆粒之間的長距離連接和短距離點狀連接，全面提升了硬碳負極極片導(dǎo)電性和加工性能。

技術(shù)研發(fā)人員：孫文彬,董夢飛,夏信德
受保護的技術(shù)使用者：河南省鵬輝電源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/12