CN115275205A - 钠离子电池正极浆料、其制备方法及应用 - Google Patents

钠离子电池正极浆料、其制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115275205A
CN115275205A CN202211060462.3A CN202211060462A CN115275205A CN 115275205 A CN115275205 A CN 115275205A CN 202211060462 A CN202211060462 A CN 202211060462A CN 115275205 A CN115275205 A CN 115275205A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positive electrode
additive
sodium
positive
active material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211060462.3A
Other languages
English (en)
Inventor
查惟伟
刘杭
李常海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huzhou Chaona New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Huzhou Chaona New Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huzhou Chaona New Energy Technology Co ltd filed Critical Huzhou Chaona New Energy Technology Co ltd
Priority to CN202211060462.3A priority Critical patent/CN115275205A/zh
Publication of CN115275205A publication Critical patent/CN115275205A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种钠离子电池正极浆料、其制备方法及应用。所述钠离子电池正极浆料包括正极活性物质以及溶剂，正极活性物质包括正极活性材料、正极导电剂以及正极粘结剂，还包括第一添加剂和第二添加剂；第一添加剂包括有机酸，第二添加剂包含钠离子，且第二添加剂和第一添加剂构成pH缓冲体系。本发明所提供的钠离子电池正极浆料一方面构成缓冲体系，避免浆料果冻状的同时，还避免了第一添加剂电离出大量氢离子对正极集流体的腐蚀和对正极电极反应的影响，二方面由于第二添加剂中包含大量的钠离子，对钠离子的消耗产生了补偿，第二添加剂的多重作用最终提高了钠离子电池的能量密度和循环性能。

Description

钠离子电池正极浆料、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种钠离子电池正极浆料、其制备方法及应用。
背景技术
锂离子电池受锂资源储量的限制难以同时支撑电动汽车与规模储能的发展，因此必须发展新的储能电池技术以支持其可持续发展。而近年来，与锂离子电池具有相同工作原理和相似电池构件的钠离子电池因钠资源丰富、成本低廉和综合性能好等优势而受到广泛关注。钠离子电池能够满足新能源领域低成本、长寿命和高安全性能等要求，可在一点程度上缓解锂资源短缺引发的储能电池发展受限问题，是锂离子电池的有益补充。
然而到目前为止，还没有出现一种较为成熟的钠离子电池制备工艺，若完全复制现有的锂离子电池体系及工艺，制备过程中可能会出现各种各样的问题，主要有以下两点：第一，钠离子电池正极材料主要包含有氧化物类、聚阴离子类和普鲁士蓝类等，钠离子电池正极活性材料在合成的过程中钠盐会稍微过量，多余的钠盐在高温煅烧后主要是钠的氧化物，因NaOH和Na2CO3动力学性能比LiOH和Li2CO3更好，钠的氧化物与空气中的氧气和二氧化碳更容易反应，再次生成NaOH和Na2CO3残留正极材料表面，使材料的pH值偏高，导致正极浆料可能出现果冻状，其原理是OH-会破坏聚粘结剂偏氟乙烯(PVDF)中的C-F键，导致PVDF脱HF生成双键，而双键易与空气中的氧气反应生成过氧化物，过氧化物分解产生氧自由基，然后自身偶合导致PVDF交联，使浆料变成果冻状，影响浆料性能。第二，钠离子电池负极使用硬碳负极，硬碳负极首效远低于正极材料，其次在化成过程中硬碳负极表面生成的SEI膜会消耗部分钠离子，导致钠离子电池出现能量密度低，循环性能差等问题。
针对上述浆料易果冻化的问题，现有技术提供了一种钠离子电池正极浆料，浆料中添加了有机弱酸来避免浆料变成果冻状，然而，本发明人发现，采用该现有技术所提供的正极浆料虽然能降低浆料碱性，解决浆料果冻问题，但是会带来影响正极材料克容量发挥的问题。
需要说明的是，背景技术中的部分内容包含了本发明的发明人对于现有技术中存在的问题的发掘和分析等，不应将背景技术的全部内容视作已公开的现有技术。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钠离子电池正极浆料、其制备方法及应用。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
第一方面，本发明提供一种钠离子电池正极浆料，包括正极活性物质以及溶剂，所述正极活性物质包括正极活性材料、正极导电剂以及正极粘结剂，所述正极活性物质还包括第一添加剂和第二添加剂；所述第一添加剂包括有机酸，所述第二添加剂包含钠离子，且所述第二添加剂和第一添加剂构成pH缓冲体系。
第二方面，本发明还提供一种钠离子电池正极浆料的制备方法，包括：
将第一添加剂、第二添加剂、粘结剂以及溶剂混合，形成第一混合胶液，所述第一添加剂包括有机酸，所述第二添加剂包含钠离子，且所述第二添加剂和第一添加剂构成pH缓冲体系；
将所述第一混合胶液与导电剂混合，形成第二混合胶液；
将所述第二混合胶液与正极活性材料混合，获得钠离子电池正极浆料。
第三方面，本发明还提供一种钠离子电池正极片，包括正极集流体以及覆设于所述正极集流体表面的正极活性材料层，所述正极活性材料层由上述钠离子电池正极浆料经涂覆和去除溶剂形成。
第四方面，本发明还提供一种钠离子电池，包括层叠设置的正极片、隔膜以及负极片，所述正极片为上述钠离子电池正极片。
基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明所提供的钠离子电池正极浆料通过第一添加剂和第二添加剂配合设置，一方面，构成了缓冲体系，使得第一添加剂避免浆料果冻状的同时，还避免了第一添加剂电离出大量氢离子对正极集流体的腐蚀和对正极电极反应的影响，二方面，由于第二添加剂中包含大量的钠离子，对钠离子的消耗产生了补偿，第二添加剂的多重作用既避免了浆料的果冻化，又避免了电极腐蚀和影响电极反应，还维持了钠离子平衡，最终提高了钠离子电池的能量密度和循环性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例说明如后。
具体实施方式
现有技术中提供了一种钠离子电池正极浆料，按重量份计，其原料包括：钠离子正极材料90-95.5份，分散剂0.1-1份，以及，有机弱酸0.1-2份；所述分散剂为聚环氧琥珀酸钠；所述有机弱酸选自草酸、苹果酸、葡萄糖酸、月桂酸、正癸酸、软脂酸中的一种或几种。然而，本发明的发明人在实践中发现，上述现有技术为了避免浆料变成果冻状而大量使用的有机酸会导致正极集流体腐蚀以及电极反应的效率，同时还会导致大量的活性钠损失，这会显著影响钠离子电池的长期使用稳定性以及电池性能，此外，现有技术中仅仅添加第一添加剂，虽然能降低浆料碱性，解决浆料果冻化的问题，但是会带来活性钠损失，影响正极材料克容量发挥。
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。本发明的目的在于提供一种钠离子电池及其制备方法以及其中用到的正极浆料和浆料的制备方法，旨在解决目前制备钠离子电池过程中的一些问题，包括正极材料合浆过程中易出现果冻以及钠离子电池能量密度低，循环性能差等技术问题。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件或方法步骤区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件或方法步骤之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
本发明实施例提供一种钠离子电池正极浆料，包括正极活性物质以及溶剂，所述正极活性物质包括正极活性材料、正极导电剂以及正极粘结剂，所述正极活性物质还包括第一添加剂和第二添加剂；所述第一添加剂包括有机酸，所述第二添加剂包含钠离子，且所述第二添加剂和第一添加剂构成pH缓冲体系。
基于上述技术方案，在正极活性材料使pH变高时，草酸能够中和从而避免浆料变成果冻状，于此同时，由于第二添加剂的存在，能够平衡氢离子，不会产生大量的游离氢离子，因此对于集流体的腐蚀和对电极反应的影响得以降低；同时由于第二添加剂还能够起到补偿正负极电极反应不平衡导致的钠离子的不平衡，因此在第二添加剂的多重作用下，既避免了浆料的果冻化，又避免了电极腐蚀和影响电极反应，还维持了钠离子平衡，最终提高了钠离子电池的能量密度和循环性能。
在一些实施方案中，所述第二添加剂包括有机酸钠。
在一些实施方案中，所述第一添加剂包括草酸(C2H2O4)，所述第二添加剂包括草酸钠(Na2C2O4)和碳酸钠(Na2CO3)中的任意一种或两种的组合。具体的，所述第一添加剂和第二添加剂为优级纯。
在一些实施方案中，所述有机酸纳优选为与所述第一添加剂对应的有机酸根，例如草酸与草酸钠的组合，或者是醋酸和醋酸钠的组合等等。采用相对应的有机酸根和有机酸，能够利用同离子效应显著降低有机酸的电离度，在维持总酸量满足避免果冻化的同时，进一步降低游离酸的含量，避免对电池性能的影响。
在一些实施方案中，所述正极活性物质中，第一添加剂的质量分数为0.02-0.05％，第二添加剂的质量分数为5-10％。
在一些实施方案中，所述pH缓冲体系使钠离子电池正极浆料的pH值为12-13
上述技术方案中，第一添加剂有机酸的用量较少，第二添加剂的用量远大于第一添加剂，这一优选的含量范围能够起到最佳的匹配效果，第一添加剂的用量既足以中和果冻化过程中产生的OH-，又能够通过与第二添加剂的比例配置和电离平衡显著降低其游离氢离子浓度，达到阻止果冻化和防止影响电极反应以及腐蚀集流体的最佳平衡。
在一些实施方案中，所述正极活性物质中，正极活性材料的质量分数为83.95-91.98％，正极导电剂的质量分数为1-3％，正极粘结剂的质量分数为2-3％。
在一些实施方案中，所述正极活性材料包括钠离子氧化物类、聚阴离子类以及普鲁士蓝类中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，所述正极导电剂包括碳纳米管，优选包括单壁碳纳米管(SWCNT)、双壁碳纳米管(DWCNT)、多壁碳纳米管(MWCNT)以及薄壁碳纳米管(TWCNT)中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)。
本发明实施例还提供一种钠离子电池正极浆料的制备方法，包括如下的步骤：
将第一添加剂、第二添加剂、粘结剂以及溶剂混合，形成第一混合胶液，所述第一添加剂包括有机酸，所述第二添加剂包含钠离子，且所述第二添加剂和第一添加剂构成pH缓冲体系。
将所述第一混合胶液与导电剂混合，形成第二混合胶液。
将所述第二混合胶液与正极活性材料混合，获得钠离子电池正极浆料。
本发明实施例还提供一种钠离子电池正极片，包括正极集流体以及覆设于所述正极集流体表面的正极活性材料层，所述正极活性材料层由上述任一实施方式所提供的钠离子电池正极浆料经涂覆和去除溶剂形成。
在一些实施方案中，所述正极活性材料层的厚度为100-200μm。
本发明实施例还提供一种钠离子电池，包括层叠设置的正极片、隔膜以及负极片，所述正极片为上述任一实施方式所提供的钠离子电池正极片。具体的，该钠离子电池可以包括正极片、隔膜、负极片，所述正极片、隔膜及负极片可以进行叠片或卷绕形成所述钠离子电池，所述钠离子电池可以包括圆柱电池、软包电池或方形铝壳电池。
在一些实施方案中，所述负极片表面覆设有负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料、负极导电剂以及负极粘结剂；具体的，所述负极片可以包括负极集流体及涂布于所述负极集流体上的负极活性材料层；所述负极活性材料层可以包括质量百分比为95-96.5％∶0.5-1％∶3-4％的负极活性材料、负极导电剂及负极粘结剂。
负极活性材料层可以由负极浆料产生，其溶剂例如可以是去离子水或超纯水。
在一些实施方案中，所述负极活性材料包括碳基负极材料、钛基负极材料、有机类负极材料以及合金类负极材料中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，所述负极导电剂包括炭黑(SP)。
在一些实施方案中，所述负极粘结剂包括羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶(SBR)以及聚丙烯酸(PAA)中的任意一种或两种以上的组合。
在一些实施方案中，所述隔膜包括基膜、单面陶瓷隔膜、双面陶瓷隔膜以及涂胶隔膜中的任意一种。
在一些实施方案中，所述正极片和/或负极片中的集流体包括涂炭铝箔。具体的，正极集流体和负极集流体均优选可以为铝箔及涂碳层，铝箔厚度为12～20um，涂碳层厚度为1um。
本发明实施例还提供了上述钠离子电池的制备方法，包括如下的步骤：
钠离子电池制备方法，包括如下步骤：
S1：正极片的制备：按照质量百分比为83.95～91.98％∶1～3％∶2～3％∶0.02～0.05％∶5～10％的正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂、第一添加剂、第二添加剂进行称重，并与溶剂混合，采用湿法工艺制备正极浆料；将分散均匀后的正极浆料涂覆在集流体上，烘干，对辊，分条，模切，制得所述正极片。
S2：负极片的制备：按照质量百分比为95-96.5％∶0.5-1％∶3-4％的负极活性材料、导电剂及粘结剂进行称重，并与去离子水混合，采用湿法工艺制备负极浆料；将分散均匀后的负极浆料涂覆在集流体上，烘干，对辊，分条，模切，制得所述负极片。
S3：将所述正极片、所述负极片及隔膜进行卷绕或叠片，装配后入钢壳或铝塑膜或方形铝壳，注入电解液使正极片、隔膜以及负极片浸入电解液中，后进行陈化、化成、分容，制备得到所述的钠离子电池。
其中的正极浆料的制备可以采用如下的步骤：
(1)将正极活性材料、正极粘结剂、第一添加剂、第二添加剂置于真空干燥箱中进行烘烤。
(2)将第一添加剂、第二添加剂、正极粘结剂、溶剂同时加入搅拌机中进行混合，得到第一混合胶液。
(3)将第二添加剂导电剂加入第一混合胶液中，得到第二导电混合胶液。
(4)将正极活性材料加入到第二导电混合胶液中，分散得到最终正极浆料。
以下通过若干实施例进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围。
如无特殊说明，下述实施例中所用原材料、电池制备及测试设备和方法均为本领域常规商购可获得的或常见方法。
实施例1
本实施例示例一钠离子电池的制备过程，其中包含了正极浆料的制备过程，具体如下所示：
S1：正极片的制备：按照质量百分比为90％∶2％∶2.5％∶0.03％∶5.47％的正极活性材料聚阴离子类(采购自湖州超钠新能源科技有限公司的聚阴离子类正极活性材料产品，NaxMy[(XOm)n-]z，其中M为可变价态的过渡金属，X为P、S、V、Si等元素)、作为正极导电剂单壁碳纳米管(购自沈阳伊斯特化学科技有限公司)、正极粘结剂PVDF(苏威5130)、第一添加剂优纯级草酸(国药试剂)、第二添加剂优纯级草酸钠(国药试剂)进行称重，并与溶剂混合，采用湿法工艺制备正极浆料；将分散均匀后的正极浆料涂覆在涂炭铝箔(购自广州纳诺新材料科技有限公司)集流体上，烘干，对辊，分条，模切，制得所述正极片，形成的正极活性材料层的厚度为120μm。
步骤S1中，正极浆料的制备流程为：
(1)将正极活性材料、正极粘结剂、第一添加剂、第二添加剂置于真空干燥箱在90℃下中进行烘烤720min。
(2)将第一添加剂、第二添加剂、正极粘结剂、溶剂(溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其用量在最终形成的正极浆料中的质量分数为40％)同时加入搅拌机中进行混合，得到第一混合胶液。
(3)将正极导电剂加入第一混合胶液中，得到第二导电混合胶液。
(4)将正极活性材料加入到第二导电混合胶液中，分散得到最终正极浆料。
S2：负极片的制备：按照质量百分比为95％∶1％∶4％的负极活性材料碳基负极材料(5um硬碳，可乐丽国际贸易有限公司)、负极导电剂炭黑(上海海逸科贸有限公司)及负极粘结剂羧甲基纤维素钠(日本制纸的MAC500LC)进行称重，并与去离子水混合，采用湿法工艺制备负极浆料，去离子水的质量分数为所述负极浆料的50％；将分散均匀后的负极浆料涂覆在涂炭铝箔(广州纳诺新材料科技有限公司)集流体上，烘干，对辊，分条，模切，制得所述负极片，形成的负极活性材料层的厚度为160μm。
S3：将所述正极片、所述负极片及隔膜进行卷绕或叠片，装配后入方形铝壳，注入电解液(湖州昆仑亿恩科电池材料有限公司，CNB002)使正极片、隔膜以及负极片浸入电解液中，后进行陈化、化成、分容，制备得到所述的钠离子电池。
本实施例所制得的正极浆料在空气中存放24h未发生果冻状变化，同时对本实施例所制得的钠离子电池进行了电池性能测试，其能量密度为140wh/kg，循环圈数为1500。
实施例2
本实施例示例一钠离子电池的制备过程，其中包含了正极浆料的制备过程，与实施例1大体相同，区别仅在于：
步骤(1)中的正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂、第一添加剂和第二添加剂的比例为83.95∶3％∶3％∶0.05％∶10％，且正极活性材料替换为普鲁士蓝类(湖州超钠新能源科技有限公司的普鲁士蓝类产品)。
步骤(2)中的负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂的比例为96.5％∶0.5％∶3％，且负极活性材料替换为有机类负极材料(购自湖州超钠新能源科技有限公司)，负极粘结剂替换为丁苯橡胶(韩松化学，A200)。
本实施例所制得的正极浆料在空气中存放24h未发生果冻状变化，同时对本实施例所制得的钠离子电池进行了电池性能测试，其能量密度为145wh/kg，循环圈数为1200。
实施例3
本实施例示例一钠离子电池的制备过程，其中包含了正极浆料的制备过程，与实施例1大体相同，区别仅在于：
步骤(1)中的正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂、第一添加剂和第二添加剂的比例为91.98％∶1％∶2％∶0.02％∶5％，且正极活性材料替换为钠离子氧化物类(购自湖州超钠新能源科技有限公司)。
步骤(2)中的负极活性材料、负极导电剂、负极粘结剂的比例为96.5％∶0.5％∶3％，且负极活性材料替换为钛基负极材料(购自湖州超钠新能源科技有限公司)，负极粘结剂替换为聚丙烯酸(成都茵地乐，LA133)。
本实施例所制得的正极浆料在空气中存放24h未发生果冻状变化，同时对本实施例所制得的钠离子电池进行了电池性能测试，其能量密度为142wh/kg，循环圈数为1400。
对比例1
本对比例示例一钠离子电池的制备过程，其中包含了正极浆料的制备过程，与实施例1大体相同，区别仅在于：
正极浆料中，省略第二添加剂，将第一添加剂和第二添加剂的组合替换为第一添加剂，且按照正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂和第一添加剂的质量百分比为93.5％∶2％∶2.5％∶2％进行配制。
本对比例所制得的正极浆料虽然在空气中存放24h也未发生果冻状变化，但对本对比例所制得的钠离子电池进行了电池性能测试，可以发现，其能量密度为130wh/kg，循环圈数为1000，显著低于实施例1。
对比例2
本对比例示例一钠离子电池的制备过程，其中包含了正极浆料的制备过程，与实施例1大体相同，区别仅在于：
正极浆料中，省略第二添加剂，将第一添加剂和第二添加剂的组合替换为第一添加剂，但原投料比不变，即正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂和第一添加剂的投料分别为90份∶2份∶2.5份∶0.03份。
本对比例所制得的正极浆料在空气中存放10h即发生了果冻状变化，无法应用于钠离子电池的制备。
对比例3
本对比例示例一钠离子电池的制备过程，其中包含了正极浆料的制备过程，与实施例1大体相同，区别仅在于：
正极浆料中，降低第二添加剂的用量，即正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂和第一添加剂、第二添加剂的投料分别为90份∶2份∶2.5份∶0.03份∶2份。
本对比例所制得的正极浆料虽然在空气中存放24h也未发生果冻状变化，但对本对比例所制得的钠离子电池进行了电池性能测试，可以发现，其能量密度为138wh/kg，循环圈数为1300，显著低于实施例1。
对比例4
本对比例示例一钠离子电池的制备过程，其中包含了正极浆料的制备过程，与实施例1大体相同，区别仅在于：
正极浆料中，将第二添加剂替换为等重量份的草酸钾，使其无法产生平衡钠离子的作用。
本对比例所制得的正极浆料虽然在空气中存放24h也未发生果冻状变化，但对本对比例所制得的钠离子电池进行了电池性能测试，可以发现，其能量密度为133wh/kg，循环圈数为1400，低于实施例1，但高于对比例1，这说明第二添加剂的平衡氢离子的作用能够起到降低电极腐蚀和避免影响电极反应的作用，能够提升能量密度和循环性能，但是由于缺失了平衡钠离子的作用，仍然造成了一定程度的性能和寿命损失。
需说明的是，上述各实施例以及对比例中的钠离子电池的能量密度和循环圈数采用充放电测试仪器进行测量，循环圈数的测量标准为常温1C密度下容量保持率衰减至80％的循环圈数。
基于上述实施例以及对比例，可以明确，本发明所提供的钠离子电池正极浆料通过第一添加剂和第二添加剂配合设置，一方面，构成了缓冲体系，使得第一添加剂避免浆料果冻状的同时，避免了大量使用第一添加剂对正极集流体的腐蚀和对正极电极反应的影响，二方面，由于第二添加剂中包含大量的钠离子，对钠离子的消耗产生了补偿，第二添加剂的多重作用最终提高了钠离子电池的能量密度和循环性能。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钠离子电池正极浆料，包括正极活性物质以及溶剂，所述正极活性物质包括正极活性材料、正极导电剂以及正极粘结剂，其特征在于，所述正极活性物质还包括第一添加剂和第二添加剂；
所述第一添加剂包括有机酸，所述第二添加剂包含钠离子，且所述第二添加剂和第一添加剂构成pH缓冲体系。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池正极浆料，其特征在于，所述第二添加剂包括有机酸钠；
优选的，所述第一添加剂包括草酸，所述第二添加剂包括草酸钠和碳酸钠中的任意一种或两种的组合。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池正极浆料，其特征在于，所述正极活性物质中，第一添加剂的质量分数为0.02-0.05％，第二添加剂的质量分数为5-10％；
优选的，所述pH缓冲体系使钠离子电池正极浆料的pH值为12-13；
优选的，所述正极活性物质中，正极活性材料的质量分数为83.95-91.98％，正极导电剂的质量分数为1-3％，正极粘结剂的质量分数为2-3％。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池正极浆料，其特征在于，所述正极活性材料包括钠离子氧化物类、聚阴离子类以及普鲁士蓝类中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述正极导电剂包括碳纳米管，优选包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管以及薄壁碳纳米管中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯。
5.一种钠离子电池正极浆料的制备方法，其特征在于，包括：
将第一添加剂、第二添加剂、粘结剂以及溶剂混合，形成第一混合胶液，所述第一添加剂包括有机酸，所述第二添加剂包含钠离子，且所述第二添加剂和第一添加剂构成pH缓冲体系；
将所述第一混合胶液与导电剂混合，形成第二混合胶液；
将所述第二混合胶液与正极活性材料混合，获得钠离子电池正极浆料。
6.一种钠离子电池正极片，包括正极集流体以及覆设于所述正极集流体表面的正极活性材料层，其特征在于，所述正极活性材料层由权利要求1-4中任意一项所述的钠离子电池正极浆料经涂覆和去除溶剂形成。
7.根据权利要求6所述的一种钠离子电池正极片，其特征在于，所述正极活性材料层的厚度为100-200μm。
8.一种钠离子电池，包括层叠设置的正极片、隔膜以及负极片，其特征在于，所述正极片为权利要求6-7中任意一项所述的钠离子电池正极片。
9.根据权利要求8所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极片表面覆设有负极活性材料层，所述负极活性材料层包括负极活性材料、负极导电剂以及负极粘结剂；
优选的，所述负极活性材料包括碳基负极材料、钛基负极材料、有机类负极材料以及合金类负极材料中的任意一种或两种以上的组合；
优选的，所述负极导电剂包括炭黑；
优选的，所述负极粘结剂包括羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶以及聚丙烯酸中的任意一种或两种以上的组合。
10.根据权利要求8所述的钠离子电池，其特征在于，所述隔膜包括基膜、单面陶瓷隔膜、双面陶瓷隔膜以及涂胶隔膜中的任意一种；
和/或，所述正极片和/或负极片中的集流体包括涂炭铝箔。
CN202211060462.3A 2022-08-30 2022-08-30 钠离子电池正极浆料、其制备方法及应用 Pending CN115275205A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211060462.3A CN115275205A (zh) 2022-08-30 2022-08-30 钠离子电池正极浆料、其制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211060462.3A CN115275205A (zh) 2022-08-30 2022-08-30 钠离子电池正极浆料、其制备方法及应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115275205A true CN115275205A (zh) 2022-11-01

Family

ID=83754837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211060462.3A Pending CN115275205A (zh) 2022-08-30 2022-08-30 钠离子电池正极浆料、其制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115275205A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116936810A (zh) * 2023-09-15 2023-10-24 天鹏锂能技术(淮安)有限公司 一种钠离子电池正极极片及钠离子电池
CN117410494A (zh) * 2023-12-15 2024-01-16 溧阳中科海钠科技有限责任公司 一种正极极片及其制备方法、钠离子电池和用电设备

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116936810A (zh) * 2023-09-15 2023-10-24 天鹏锂能技术(淮安)有限公司 一种钠离子电池正极极片及钠离子电池
CN116936810B (zh) * 2023-09-15 2023-12-12 天鹏锂能技术(淮安)有限公司 一种钠离子电池正极极片及钠离子电池
CN117410494A (zh) * 2023-12-15 2024-01-16 溧阳中科海钠科技有限责任公司 一种正极极片及其制备方法、钠离子电池和用电设备
CN117410494B (zh) * 2023-12-15 2024-03-15 溧阳中科海钠科技有限责任公司 一种正极极片及其制备方法、钠离子电池和用电设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115275205A (zh) 钠离子电池正极浆料、其制备方法及应用
CN108682820B (zh) 一种硅碳复合负极材料和负极片及其制备方法以及锂离子电池
CN111600020B (zh) 一种锂离子电池及其制备方法
CN112259803B (zh) 一种锂离子叠芯及其应用
CN109599524B (zh) 离子选择性复合隔膜及其制备方法和应用
CN109742391B (zh) 一种高镍锂离子电池、电池正极材料及其制备方法
CN114899368B (zh) 复合正极材料及其制备方法和应用
WO2023186165A1 (zh) 一种钠离子电池及其制备方法和应用
CN115763717A (zh) 钠离子电池正极材料、其制备方法、钠离子电池正极极片以及钠离子电池
CN107994207B (zh) 锂离子电池及其阴极片
CN115395002B (zh) 一种多孔硅负极材料及其制备方法、硅负极片以及锂离子电池
CN115084638A (zh) 一种固态电极单元、制备方法、固态电池及其系统
CN115347153A (zh) 富锂复合材料及其制备方法、二次电池
CN111403750B (zh) 一种复合电极、其制备方法及在固态锂离子电池的用途
CN113193196A (zh) 一种钠离子电池用多功能水性粘结剂及其应用
WO2024125486A1 (zh) 钠离子电池和储能设备
CN113991074B (zh) 一种超低温锰酸锂电池
CN114792788A (zh) 一种钠离子全电池及其制备方法
CN111081986A (zh) 一种高功率外敷式铅炭电池负极的制备方法
CN115312767A (zh) 补锂添加剂及其制备方法与应用
CN116632249B (zh) 一种锂离子电池
CN117525297A (zh) 一种干法电极的制备方法
CN117727930A (zh) 负极材料及其制备方法、负极极片和电池
CN116239154B (zh) 一种钠离子电池正极材料及其制备方法和应用
CN111952566A (zh) 一种铷掺杂的高倍率锂电池正极材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination