權(quán)利要求

1.一種鈉離子電池補鈉裝置，其特征在于，所述鈉離子電池補鈉裝置包括極片補鈉裝置、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置;

所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)位于對輥裝置的兩側(cè);

所述極片補鈉裝置位于循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的另一側(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池補鈉裝置，其特征在于，所述鈉離子電池補鈉裝置包括惰性氣體室，所述極片補鈉裝置、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置位于惰性氣體室內(nèi)部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池補鈉裝置，其特征在于，所述極片補鈉裝置包括液化池、熔融金屬鈉和涂布裝置，所述熔融金屬鈉位于液化池的內(nèi)部，所述涂布裝置位于液化池的下方。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池補鈉裝置，其特征在于，所述極片補鈉裝置和循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)之間還設(shè)有過輥組件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉離子電池補鈉裝置，其特征在于，所述鈉離子電池補鈉裝置還包括極片放卷組件和極片收卷組件，所述極片放卷組件位于鈉離子電池補鈉裝置的起始位置，所述極片收卷組件位于鈉離子電池補鈉裝置的終點位置。

6.一種鈉離子電池補鈉方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1~5任意一項所述鈉離子電池補鈉裝置進行鈉離子電池補鈉。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鈉離子電池補鈉方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)向鈉離子電池補鈉裝置中充入惰性氣體，然后向鈉離子電池補鈉裝置中的極片補鈉裝置中加入金屬鈉，接著進行加熱，得到熔融金屬鈉;

(2)將所述步驟(1)得到的熔融金屬鈉涂覆在極片上，得到補鈉后的極片;

(3)將所述步驟(2)得到的補鈉后的極片先通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第一置換反應(yīng)，然后經(jīng)過對輥裝置進行壓合，最后經(jīng)過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第二置換反應(yīng)，得到含保護層的補鈉極片。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈉離子電池補鈉方法，其特征在于，所述步驟(2)得到的補鈉后的極片中金屬補鈉層的厚度≤10μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈉離子電池補鈉方法，其特征在于，所述步驟(3)中循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的氣氛為二氧化碳;所述二氧化碳的質(zhì)量濃度>98%;所述二氧化碳的流量≤50L/min。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈉離子電池補鈉方法，其特征在于，所述步驟(3)得到含保護層的補鈉極片中保護層的組成為碳、氧化鈉和碳酸鈉。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及鈉離子電池補鈉領(lǐng)域，尤其涉及一種鈉離子電池補鈉裝置和一種鈉離子電池補鈉方法。

背景技術(shù)

[0002]近期，由于電動汽車和可再生能源技術(shù)的迅猛發(fā)展，市場對鋰離子電池的需求持續(xù)上升，這也導(dǎo)致了鋰原料價格的上漲。目前，中國在鋰資源方面很大程度上依賴國際市場進口。同時，中國面臨的能源資源壓力不斷增大，單一依靠鋰離子電池技術(shù)并不足以徹底轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的能源消費格局。

[0003]鈉與鋰同屬于堿金屬族的元素，二者化學(xué)性質(zhì)相似。與鋰相比，鈉在資源的豐度和成本控制上擁有顯著的優(yōu)勢。此外，鈉離子電池還具備快速充放電能力、出色的低溫性能、良好的安全特性，以及與鋰離子電池相似的生產(chǎn)制造工藝。這些特點使得鈉離子電池成為一個充滿潛力的替代技術(shù)，有希望發(fā)展為下一代商業(yè)化儲能解決方案。

[0004]然而，與鋰離子電池相比，鈉離子電池在首次循環(huán)庫倫效率、循環(huán)穩(wěn)定性和能量密度方面仍面臨挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)有效的補鈉技術(shù)對于提升鈉離子電池性能具有重要意義。

[0005]申請?zhí)枮?02211615410.8的發(fā)明專利公開了一種負極片冷噴涂補鈉的方法、裝置及鈉離子電池，在補鈉過程中，鈉粉通過氣腔加速形成鈉粉噴射流，穿過薄膜卷料，以較高速度噴射到極片卷料上，包覆后的鈉片嵌入極片孔隙中，得到補鈉后極片，由于鈉粉在噴射過程中被薄膜卷料包覆，所以安全性高，而薄膜包覆材料在注液后會溶解在電解液中或與電解液反應(yīng)生成凝膠，從而將被包覆的鈉粉釋放出來。但是這種補鈉方法一方面需要消耗薄膜卷料，增加了生產(chǎn)成本，包覆材料溶解于電解液或者與電解液反應(yīng)后，會對電解液的導(dǎo)電性能產(chǎn)生一定的影響，從而對電池的電學(xué)性能造成影響，另一方面，補鈉后的鈉層穩(wěn)定性較差，電池的首次循環(huán)庫倫效率、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性依然不能夠滿足技術(shù)要求。

[0006]因此，如何進一步提高補鈉層的穩(wěn)定性，從而提高電池的首次循環(huán)庫倫效率、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性，成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種鈉離子電池補鈉裝置和一種鈉離子電池補鈉方法，本發(fā)明提供的鈉離子電池補鈉裝置補鈉后形成的鈉層可以提高鈉離子電池的首次循環(huán)庫倫效率、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性，延長鈉離子電池的使用壽命，從而滿足電動汽車、儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅堋㈤L壽命電池的需求。

[0008]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種鈉離子電池補鈉裝置，其特征在于，所述鈉離子電池補鈉裝置包括極片補鈉裝置、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置;

所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)位于對輥裝置的兩側(cè);

所述極片補鈉裝置位于循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的另一側(cè)。

[0009]優(yōu)選地，所述鈉離子電池補鈉裝置包括惰性氣體室，所述極片補鈉裝置、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置位于惰性氣體室內(nèi)部。

[0010]優(yōu)選地，所述極片補鈉裝置包括液化池、熔融金屬鈉和涂布裝置，所述熔融金屬鈉位于液化池的內(nèi)部，所述涂布裝置位于液化池的下方。

[0011]優(yōu)選地，所述極片補鈉裝置和循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)之間還設(shè)有過輥組件。

[0012]優(yōu)選地，所述鈉離子電池補鈉裝置還包括極片放卷組件和極片收卷組件，所述極片放卷組件位于鈉離子電池補鈉裝置的起始位置，所述極片收卷組件位于鈉離子電池補鈉裝置的終點位置。

[0013]本發(fā)明提供了一種鈉離子電池補鈉方法，使用上述技術(shù)方案所述鈉離子電池補鈉裝置進行鈉離子電池補鈉。

[0014]優(yōu)選地，所述的鈉離子電池補鈉方法，包括以下步驟：

(1)向鈉離子電池補鈉裝置中充入惰性氣體，然后向鈉離子電池補鈉裝置中的極片補鈉裝置中加入金屬鈉，接著進行加熱，得到熔融金屬鈉;

(2)將所述步驟(1)得到的熔融金屬鈉涂覆在極片上，得到補鈉后的極片;

(3)將所述步驟(2)得到的補鈉后的極片先通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第一置換反應(yīng)，然后經(jīng)過對輥裝置進行壓合，最后經(jīng)過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第二置換反應(yīng)，得到含保護層的補鈉極片。

[0015]優(yōu)選地，所述步驟(2)得到的補鈉后的極片中金屬補鈉層的厚度≤10μm。

[0016]優(yōu)選地，所述步驟(3)中循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的氣氛為二氧化碳;所述二氧化碳的質(zhì)量濃度>98%;所述二氧化碳的流量≤50L/min。

[0017]優(yōu)選地，所述步驟(3)得到含保護層的補鈉極片中保護層的組成為碳、氧化鈉和碳酸鈉。

[0018]本發(fā)明提供了一種鈉離子電池補鈉裝置，其特征在于，所述鈉離子電池補鈉裝置包括極片補鈉裝置、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置;所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)位于對輥裝置的兩側(cè);所述極片補鈉裝置位于循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的另一側(cè)。本發(fā)明提供的鈉離子電池補鈉裝置，先通過極片補鈉裝置將熔融金屬鈉涂覆在極片上形成金屬補鈉層，然后將極片經(jīng)過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)，在循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)中二氧化碳的作用下發(fā)生置換反應(yīng)，從而在金屬補鈉層的上表面形成保護層，接著經(jīng)過對輥裝置進行壓合，再經(jīng)過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)，進行第二次置換反應(yīng)，以保證極片表面被保護層均勻覆蓋，形成由碳、氧化鈉和碳酸鈉組成的保護層，改善在首次充電的過程中SEI膜導(dǎo)致的鈉離子損失、減少副反應(yīng)的發(fā)生，從而提高鈉離子電池的首次循環(huán)庫倫效率、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性，延長鈉離子電池的使用壽命。實施例的結(jié)果顯示，本發(fā)明提供的裝置得到的帶有保護層的補鈉極片可有效改善鈉離子電池在首次充電的過程中SEI膜導(dǎo)致的鈉離子損失、減少副反應(yīng)的發(fā)生，對組裝的鈉離子電芯，其首次充放電效率可比未補鈉電芯提升3%~10%，且循環(huán)較常規(guī)鈉離子電芯>200周。

附圖說明

[0019]圖1為本發(fā)明提供的鈉離子電池補鈉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖1中，1為極片放卷組件，2為過輥組件，3為液化池，4為熔融金屬鈉，5為對輥裝置，6為極片收卷組件，7為極片，8為涂布裝置，9為循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)，14為惰性氣體室;

圖2為本發(fā)明提供的鈉離子電池補鈉后的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2中，10為活性物質(zhì)層，11為金屬補鈉層，12為保護層，13為箔材。

具體實施方式

[0020]本發(fā)明提供了一種鈉離子電池補鈉裝置，所述鈉離子電池補鈉裝置包括極片補鈉裝置、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置。在本發(fā)明的一個實施例中，所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)位于對輥裝置的兩側(cè)。在本發(fā)明的一個實施例中，所述極片補鈉裝置位于循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的另一側(cè)。本發(fā)明通過設(shè)置極片補鈉裝置、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置，極片經(jīng)過極片補鈉裝置時，能夠?qū)⑷廴诮饘兮c涂覆在極片的上表面，然后補鈉后的極片先通過對輥裝置一側(cè)的循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)，在這個過程中，會發(fā)生置換反應(yīng)(4Na+3CO2→2Na2O+C和Na2O+CO2→Na2CO3)，從而在金屬補鈉層的上表面形成保護層，然后經(jīng)過對輥裝置進行壓合，再經(jīng)過對輥裝置另一側(cè)的循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)，進行第二次置換反應(yīng)，以保證極片表面被保護層均勻覆蓋。本發(fā)明提供的裝置可以在補鈉層的表面形成一層保護層，從而延長鈉離子電池的使用壽命，提高電池的首次循環(huán)庫倫效率、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性，從而滿足電動汽車、儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅堋㈤L壽命電池的需求。

[0021]在本發(fā)明的一個實施例中，所述極片補鈉裝置包括液化池、熔融金屬鈉和涂布裝置。在本發(fā)明的一個實施例中，所述熔融金屬鈉位于液化池的內(nèi)部，所述涂布裝置位于液化池的下方。

[0022]如圖1所示，在本發(fā)明中的一個實施例中，所述鈉離子電池補鈉裝置包括極片放卷組件1、過輥組件2、液化池3、熔融金屬鈉4、對輥裝置5、極片收卷組件6、極片7、涂布裝置8、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9和惰性氣體室14。

[0023]在本發(fā)明的一個實施例中，所述極片放卷組件1位于鈉離子電池補鈉裝置的起始位置，所述極片收卷組件6位于鈉離子電池補鈉裝置的終點位置。

[0024]在本發(fā)明中的一個實施例中，所述鈉離子電池補鈉裝置左到右依次為極片放卷組件1、過輥組件2、涂布裝置8、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9、對輥裝置5、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9和極片收卷組件6。

[0025]在本發(fā)明的一個實施例中，所述鈉離子電池補鈉裝置中極片7依次與放卷組件1的上表面、過輥組件2的上表面、涂布裝置8的底部和極片收卷組件6的上表面相接觸。

[0026]在本發(fā)明的一個實施例中，所述鈉離子電池補鈉裝置中極片7依次穿過對輥裝置5兩側(cè)的循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9。

[0027]在本發(fā)明中的一個實施例中，所述鈉離子電池補鈉裝置包括惰性氣體室14。在本發(fā)明中，所述極片放卷組件1、過輥組件2、液化池3、熔融金屬鈉4、對輥裝置5、極片收卷組件6、極片7、涂布裝置8和循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9位于惰性氣體室內(nèi)部。本發(fā)明對所述惰性氣體室的形狀和尺寸沒有特殊的限定，能夠使極片補鈉裝置、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置完全位于惰性氣體室的內(nèi)部即可。在本發(fā)明的一個實施例中，所述惰性氣體室的形狀優(yōu)選為長方體。在本發(fā)明中，惰性氣體室可以使裝置內(nèi)部處在惰性氣體的氣氛中，從而避免補鈉過程中熔融金屬鈉發(fā)生氧化等反應(yīng)。

[0028]在本發(fā)明中，所述惰性氣體室14的惰性氣體優(yōu)選包括氦氣、氖氣、氬氣、氪氣以及氙氣中任意一種或兩種。本發(fā)明通過采用上述惰性氣體，可以避免補鈉過程中熔融金屬鈉發(fā)生氧化等反應(yīng)。

[0029]在本發(fā)明的一個實施例中，所述惰性氣體室14的惰性氣體可以為氦氣或氬氣。本發(fā)明采用上述惰性氣體成本更低。

[0030]本發(fā)明提供的鈉離子電池補鈉裝置中，在惰性氣體室14提供的惰性氣氛內(nèi)，極片7從極片放卷組件1中放出，經(jīng)過過輥組件2后，通過涂布裝置8將液化池3中的熔融金屬鈉4涂覆在極片7的上表面，然后極片7先經(jīng)過左側(cè)的循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9，在循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9中二氧化碳的作用下發(fā)生置換反應(yīng)，從而在極片7的金屬補鈉層的上表面形成保護層，然后經(jīng)過對輥裝置5進行壓合，再經(jīng)過對輥裝置5右側(cè)的循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9，進行第二次置換反應(yīng)，以保證極片表面被保護層均勻覆蓋，形成由碳、氧化鈉和碳酸鈉組成的保護層，改善在首次充電的過程中SEI膜導(dǎo)致的鈉離子損失、減少副反應(yīng)的發(fā)生，從而提高鈉離子電池的首次循環(huán)庫倫效率、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性，延長鈉離子電池的使用壽命，然后將補鈉后的極片7通過極片收卷組件6進行收卷。

[0031]本發(fā)明還提供了一種鈉離子電池補鈉方法，使用上述技術(shù)方案所述鈉離子電池補鈉裝置進行鈉離子電池補鈉。

[0032]本發(fā)明提供的鈉離子電池補鈉方法，優(yōu)選包括以下步驟：

(1)向鈉離子電池補鈉裝置中充入惰性氣體，然后向鈉離子電池補鈉裝置中的極片補鈉裝置中加入金屬鈉，接著進行加熱，得到熔融金屬鈉;

(2)將所述步驟(1)得到的熔融金屬鈉涂覆在極片上，得到補鈉后的極片;

(3)將所述步驟(2)得到的補鈉后的極片先通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第一置換反應(yīng)，然后經(jīng)過對輥裝置進行壓合，最后經(jīng)過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第二置換反應(yīng)，得到含保護層的補鈉極片。

[0033]本發(fā)明優(yōu)選向鈉離子電池補鈉裝置中充入惰性氣體，然后向鈉離子電池補鈉裝置中的極片補鈉裝置中加入金屬鈉，接著進行加熱，得到熔融金屬鈉。

[0034]在本發(fā)明中，所述惰性氣體優(yōu)選包括氦氣、氖氣、氬氣、氪氣以及氙氣中任意一種或兩種。本發(fā)明對所述惰性氣體的壓強沒有特殊的限定，能夠保證將裝置內(nèi)部的其他氣體完全排出即可。本發(fā)明通過采用上述惰性氣體，可以避免補鈉過程中熔融金屬鈉發(fā)生氧化等反應(yīng)。

[0035]在本發(fā)明的一個實施例中，所述惰性氣體可以為氦氣或氬氣。本發(fā)明采用上述惰性氣體成本更低。

[0036]在本發(fā)明中，所述金屬鈉優(yōu)選包括鈉塊、鈉粉和鈉帶中的一種或多種。在本發(fā)明的一個實施例中，所述金屬鈉可以為鈉塊、鈉粉或鈉帶。本發(fā)明對所述金屬鈉的用量沒有特殊的限定，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)常識確定，保證補正后鈉層的厚度符合要求即可。

[0037]在本發(fā)明中，所述加熱的溫度優(yōu)選為0~200℃，更優(yōu)選為100~180℃，進一步優(yōu)選為100~150℃。本發(fā)明通過控制加熱的溫度，可以保證金屬鈉完全熔融。

[0038]得到熔融金屬鈉后，本發(fā)明優(yōu)選將所述熔融金屬鈉涂覆在極片上，得到補鈉后的極片。

[0039]在本發(fā)明中，所述涂覆的方式優(yōu)選為擠壓涂布或噴涂;所述涂覆的溫度優(yōu)選為0~200℃，更優(yōu)選為100~180℃，進一步優(yōu)選為100~150℃。本發(fā)明通過控制涂覆的溫度，避免熔融金屬鈉冷卻。

[0040]在本發(fā)明中，所述涂覆時極片的傳輸速度優(yōu)選≤20m/min。本發(fā)明通過控制極片的傳輸速度，可以保證得到厚度符合要求的補鈉層。

[0041]在本發(fā)明的一個實施例中，所述涂覆時極片的傳輸速度可以為0.5m/min、1m/min、2m/min、5m/min、8m/min、10m/min、12m/min、15m/min、18m/min或20m/min。

[0042]在本發(fā)明中，所述補鈉后的極片中金屬補鈉層的厚度優(yōu)選≤10μm。本發(fā)明通過控制金屬補鈉層的厚度，可以保證電池的循環(huán)庫倫效率、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性等性能優(yōu)異。

[0043]在本發(fā)明的一個實施例中，所述補鈉后的極片中金屬補鈉層的厚度可以為0.1μm、0.2μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm。

[0044]得到補鈉后的極片后，本發(fā)明優(yōu)選將所述補鈉后的極片先通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第一置換反應(yīng)，然后經(jīng)過對輥裝置進行壓合，最后經(jīng)過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第二置換反應(yīng)，得到含保護層的補鈉極片。

[0045]在本發(fā)明中，所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置的溫度獨立地優(yōu)選為0~200℃，更優(yōu)選為100~180℃，進一步優(yōu)選為100~150℃。本發(fā)明通過控制循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置的溫度，避免熔融金屬鈉冷卻，從而便于其發(fā)生置換反應(yīng)和壓合。

[0046]在本發(fā)明中，所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的氣氛優(yōu)選為二氧化碳;所述二氧化碳的質(zhì)量濃度優(yōu)選>98%;所述二氧化碳的流量優(yōu)選≤50L/min。

[0047]在本發(fā)明的一個實施例中，所述二氧化碳的流量可以為0.1L/min、0.5L/min、1L/min、2L/min、5L/min、10L/min、15L/min、20L/min、25L/min、30L/min、35L/min、40L/min、45L/min或50L/min。

[0048]在本發(fā)明中，所述第一置換反應(yīng)和第二置換反應(yīng)的反應(yīng)方程式為：4Na+3CO2→2Na2O+C和Na2O+CO2→Na2CO3。本發(fā)明通過第一置換反應(yīng)和第二置換反應(yīng)可以在補鈉層表面形成由碳、氧化鈉和碳酸鈉組成的保護層，可有效改善在首次充電的過程中SEI膜導(dǎo)致的鈉離子損失、減少副反應(yīng)的發(fā)生，從而提高鈉離子電池的首次循環(huán)庫倫效率、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性，延長鈉離子電池的使用壽命。

[0049]在本發(fā)明中，所述補鈉后的極片通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置的傳輸速度優(yōu)選≤20m/min。本發(fā)明通過控制極片的傳輸速度，可以保證在補鈉層表面形成保護層。

[0050]在本發(fā)明的一個實施例中，所述補鈉后的極片通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置的傳輸速度可以為0.5m/min、1m/min、2m/min、5m/min、8m/min、10m/min、12m/min、15m/min、18m/min或20m/min。

[0051]得到含保護層的補鈉極片后，本發(fā)明優(yōu)選將所述含保護層的補鈉極片依次通過制片、裝配、化成和分容工序，制備得到含保護層的補鈉的鈉離子電芯。

[0052]本發(fā)明對所述制片、裝配、化成和分容工序的具體操作沒有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制片、裝配、化成和分容工序的操作即可。

[0053]本發(fā)明提供的鈉離子電池補鈉后的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，圖2中，10為活性物質(zhì)層，11為金屬補鈉層，12為保護層，13為箔材。由圖2可以看出，先通過涂覆的方式在活性物質(zhì)層上形成一層金屬補鈉層，然后在金屬補鈉層上形成保護層。

[0054]本發(fā)明對所述箔材和活性物質(zhì)層的具體材質(zhì)沒有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的箔材和活性物質(zhì)層即可。

[0055]在本發(fā)明中，所述金屬補鈉層的厚度優(yōu)選≤10μm。本發(fā)明通過控制金屬補鈉層的厚度，可以保證電池的循環(huán)庫倫效率、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性等性能優(yōu)異。

[0056]在本發(fā)明的一個實施例中，所述補鈉后的極片中金屬補鈉層的厚度可以為0.1μm、0.2μm、0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm。

[0057]在本發(fā)明中，所述保護層的組成優(yōu)選為碳、氧化鈉和碳酸鈉。

[0058]本發(fā)明提供的鈉離子電池補鈉方法，通過提前在極片表面進行補鈉，并形成一層碳保護層和部分SEI膜(Na2O和Na2CO3)，可有效改善鈉離子電池在首次充電的過程中SEI膜導(dǎo)致的鈉離子損失、減少副反應(yīng)的發(fā)生，從而提高鈉離子電池的首次循環(huán)庫倫效率、能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性，延長鈉離子電池的使用壽命，從而滿足電動汽車、儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅堋㈤L壽命電池的需求。

[0059]下面將結(jié)合本發(fā)明中的實施例，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

[0060]實施例1

一種鈉離子電池補鈉裝置，包括極片補鈉裝置、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置。

[0061]實施例2

如圖1所示的鈉離子電池補鈉裝置，包括極片放卷組件1、過輥組件2、液化池3、熔融金屬鈉4、對輥裝置5、極片收卷組件6、極片7、涂布裝置8、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9和惰性氣體室14;

所述鈉離子電池補鈉裝置從做到右依次為極片放卷組件1、過輥組件2、涂布裝置8、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9、對輥裝置5、循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9和極片收卷組件6;

所述鈉離子電池補鈉裝置中極片7依次與放卷組件1的上表面、過輥組件2的上表面、涂布裝置8的底部和極片收卷組件6的上表面相接觸;

所述鈉離子電池補鈉裝置中極片7依次穿過對輥裝置5兩側(cè)的循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9;

所述極片放卷組件1、過輥組件2、液化池3、熔融金屬鈉4、對輥裝置5、極片收卷組件6、極片7、涂布裝置8和循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)9位于惰性氣體室14的內(nèi)部。

[0062]實施例3

一種鈉離子電池補鈉方法，使用實施例2所述鈉離子電池補鈉裝置進行鈉離子電池補鈉，由以下步驟組成：

(1)向鈉離子電池補鈉裝置中的惰性氣體室內(nèi)充入氬氣，然后向鈉離子電池補鈉裝置中的液化池中加入鈉粉，接著進行加熱100℃，得到熔融金屬鈉;

(2)將所述步驟(1)得到的熔融金屬鈉通過涂布裝置涂覆在極片上，得到補鈉后的極片;所述涂覆的方式為擠壓涂布;所述涂覆的溫度為100℃;所述涂覆時極片的傳輸速度為5m/min;所述補鈉后的極片中金屬補鈉層的厚度為5μm;

(3)將所述步驟(2)得到的補鈉后的極片先通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第一置換反應(yīng)，然后經(jīng)過對輥裝置進行壓合，最后經(jīng)過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第二置換反應(yīng)，得到含保護層的補鈉極片;所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的溫度為100℃;所述對輥裝置的溫度為25℃;所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的氣氛為二氧化碳;所述二氧化碳的質(zhì)量濃度>98%;所述二氧化碳的流量為25L/min;所述第一置換反應(yīng)和第二置換反應(yīng)的反應(yīng)方程式為：4Na+3CO2→2Na2O+C和Na2O+CO2→Na2CO3;所述補鈉后的極片通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置的傳輸速度為5m/min。

[0063]實施例4

一種鈉離子電池補鈉方法，使用實施例2所述鈉離子電池補鈉裝置進行鈉離子電池補鈉，由以下步驟組成：

(1)向鈉離子電池補鈉裝置中的惰性氣體室內(nèi)充入氬氣，然后向鈉離子電池補鈉裝置中的液化池中加入鈉粉，接著進行加熱150℃，得到熔融金屬鈉;

(2)將所述步驟(1)得到的熔融金屬鈉通過涂布裝置涂覆在極片上，得到補鈉后的極片;所述涂覆的方式為擠壓涂布;所述涂覆的溫度為150℃;所述涂覆時極片的傳輸速度為8m/min;所述補鈉后的極片中金屬補鈉層的厚度為6μm;

(3)將所述步驟(2)得到的補鈉后的極片先通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第一置換反應(yīng)，然后經(jīng)過對輥裝置進行壓合，最后經(jīng)過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第二置換反應(yīng)，得到含保護層的補鈉極片;所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的溫度為60℃;所述對輥裝置的溫度為25℃;所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的氣氛為二氧化碳;所述二氧化碳的質(zhì)量濃度>99%;所述二氧化碳的流量為40L/min;所述第一置換反應(yīng)和第二置換反應(yīng)的反應(yīng)方程式為：4Na+3CO2→2Na2O+C和Na2O+CO2→Na2CO3;所述補鈉后的極片通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置的傳輸速度為8m/min。

[0064]實施例5

一種鈉離子電池補鈉方法，使用實施例2所述鈉離子電池補鈉裝置進行鈉離子電池補鈉，由以下步驟組成：

(1)向鈉離子電池補鈉裝置中的惰性氣體室內(nèi)充入氬氣，然后向鈉離子電池補鈉裝置中的液化池中加入鈉粉，接著進行加熱150℃，得到熔融金屬鈉;

(2)將所述步驟(1)得到的熔融金屬鈉通過涂布裝置涂覆在極片上，得到補鈉后的極片;所述涂覆的方式為擠壓涂布;所述涂覆的溫度為150℃;所述涂覆時極片的傳輸速度為3m/min;所述補鈉后的極片中金屬補鈉層的厚度為6μm;

(3)將所述步驟(2)得到的補鈉后的極片先通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第一置換反應(yīng)，然后經(jīng)過對輥裝置進行壓合，最后經(jīng)過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)進行第二置換反應(yīng)，得到含保護層的補鈉極片;所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的溫度為25℃;所述對輥裝置的溫度為50℃;所述循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)的氣氛為二氧化碳;所述二氧化碳的質(zhì)量濃度>99%;所述二氧化碳的流量為50L/min;所述第一置換反應(yīng)和第二置換反應(yīng)的反應(yīng)方程式為：4Na+3CO2→2Na2O+C和Na2O+CO2→Na2CO3;所述補鈉后的極片通過循環(huán)熱風(fēng)系統(tǒng)和對輥裝置的傳輸速度為3m/min。

[0065]對比例1

實施例3中所用的極片，未進行補鈉及后續(xù)處理。

[0066]對實施例3~5得到的含保護層的補鈉極片進行觀察，所述補鈉極片的厚度均勻，界面平整，表面能夠觀察到形成的碳保護層和部分SEI膜層(Na2O和Na2CO3)。

[0067]將實施例3~5得到的含保護層的補鈉極片和對比例1提供的極片分別組裝成為鈉離子電池，并對組裝鈉離子電池的性能進行對比，得到的結(jié)果如表1所示：

表1 實施例3~5得到的含保護層的補鈉極片和對比例1提供的極片組裝的鈉離子電池的性能

[0068]由表1可以看出，帶有保護層的補鈉極片可有效改善鈉離子電池在首次充電的過程中SEI膜導(dǎo)致的鈉離子損失、減少副反應(yīng)的發(fā)生形成，對組裝鈉離子電池，其首次充放電效率可比未補鈉電池提升3%~10%，且循環(huán)較常規(guī)鈉離子電池>200周。

[0069]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。

說明書附圖(2)