CN115700935A - 正极集流体固态电解质涂层、正极极片及制备方法和应用 - Google Patents
正极集流体固态电解质涂层、正极极片及制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种正极集流体固态电解质涂层、正极极片及制备方法和应用,正极集流体固态电解质涂层包括:第一导电剂、无机固态电解质和第一粘结剂;第一导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;无机固态电解质包括:β‑Al2O3、Na1+xZr2SixP3‑xO12、Na3PS4、Na3PSe4、Na3SbS4、Na10SnP2S12、Na2S‑P2S5、Na2B12H12中的一种或多种,其中0≤x≤3;无机固态电解质的粒径Dv50在100nm‑1.5μm之间;第一粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种;该正极集流体固态电解质涂层可用于制备钠电池的正极极片,并用于钠电池中,可提高钠电池的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及钠电池材料技术领域,特别涉及一种正极集流体固态电解质涂层、正极极片及制备方法和应用。
背景技术
近几十年来,锂离子电池在电动汽车,消费电子和储能领域应用越来越普遍。然而锂资源较为稀缺,带来的较高的成本限制了锂离子电池的应用。钠离子电池由于钠的储量丰富,在成本方面相比锂离子电池,具有独特的竞争优势,可用于低端市场。
然而钠离子电池在应用过程中同样存在安全隐患,特别是在过充、过放、外力挤压和碰撞以及高温的环境下。不良的工况下,电池容易发生内短路,短时间内热量累积带来的温度的提升,会诱导电池内部许多放热副反应的发生,产生连锁效应,最终演化为电池的热失控。
为了解决上述问题,常见的策略是对钠离子电池正极材料进行包覆和掺杂,提高热稳定性。但是这种策略往往会牺牲钠离子电池的能量密度或者倍率性能,且无法解决化学稳定性较弱的正极活性材料与铝箔之间的副反应放热带来安全隐患的问题。为了攻克这一技术难题,有必要针对钠离子电池的正极集流体做适当的改性。固态电解质具有较好的化学稳定性、电化学稳定性和热稳定性,可以抑制钠电池热失控过程中的放热连锁反应的初始反应步骤,提高电池的安全性能。在钠电池正极集流体表面涂覆固态电解质涂层,既保证了电池的安全性能,又使得正极集流体兼具离子电导和电子电导,有利于正极材料动力学性能的发挥。
发明内容
本发明实施例提供的一种正极集流体固态电解质涂层、正极极片及制备方法和应用,以解决现有钠电池的安全性问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种正极集流体固态电解质涂层,所述正极集流体固态电解质涂层包括:第一导电剂、无机固态电解质和第一粘结剂;
所述第一导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;
所述无机固态电解质包括:β-Al2O3、Na1+xZr2SixP3-xO12、Na3PS4、Na3PSe4、Na3SbS4、Na10SnP2S12、Na2S-P2S5、Na2B12H12中的一种或多种,其中0≤x≤3;
所述无机固态电解质的粒径Dv50在100nm-1.5μm之间;
所述第一粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种;
所述第一导电剂的质量占所述正极集流体固态电解质涂层的总质量的百分比为5%-20%;
所述无机固态电解质占所述正极集流体固态电解质涂层的总质量的百分比为60%-80%;
所述第一粘结剂占所述正极集流体固态电解质涂层的总质量的百分比为5%-30%;
所述正极集流体固态电解质涂层用于制备钠电池的正极极片。
第二方面,本发明实施例提供了一种正极极片,所述正极极片包括上述第一方面所述的正极集流体固态电解质涂层;
所述正极极片还包括正极集流体和正极活性材料涂层。
优选的,所述正极集流体固态电解质涂层涂覆于所述正极集流体的两侧表面;所述正极集流体为铝箔;
所述正极集流体固态电解质涂层为单层,厚度为0.2μm-10μm;
所述正极活性材料涂层涂覆于所述正极集流体固态电解质涂层的表面;所述正极活性材料涂层的厚度为20μm-110μm。
优选的,所述正极活性材料涂层包括:正极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂;
所述第二导电剂的质量占所述正极活性材料涂层的总质量的百分比为0%-10%;
所述正极活性材料占所述固正极活性材料涂层的总质量的百分比为90%-99%;
所述第二粘结剂占所述正极活性材料涂层的总质量的百分比为1%-10%。
进一步优选的,所述正极活性材料包括:NaCoO2、NaFePO4、NaMnO2、NaxTiS2、NaxNbS2C12、NaxWO3-y、NaxV0.5Cr0.5S、NaxMoS3、NaxTaS2中的一种或者多种,其中,0<x<2,0<y<1;
所述第二导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;
所述第二粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种。
第三方面,本发明实施例提供了一种上述第二方面所述的正极极片的制备方法,所述制备方法包括:
步骤S1,将无机固态电解质、第一导电剂、第一粘结剂和第一溶剂混合均匀,制备得到正极集流体固态电解质涂层浆料;
步骤S2,将所述正极集流体固态电解质涂层浆料通过辊涂、喷涂或微凹版涂覆工艺涂覆到正极集流体的两侧,置于真空干燥箱内,在100℃-160℃真空烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层的正极集流体;
步骤S3,将正极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂和第二溶剂混合均匀,制备得到正极活性材料涂层浆料;
步骤S4,将正极活性材料涂层浆料通过辊涂或喷涂工艺方法,涂覆在正极集流体固态电解质涂层的表面上,置于真空干燥箱内,在100℃-160℃真空烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层和正极活性材料涂层的正极极片。
优选的,所述第一导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;
所述无机固态电解质包括:β-Al2O3、Na1+xZr2SixP3-xO12、Na3PS4、Na3PSe4、Na3SbS4、Na10SnP2S12、Na2S-P2S5、Na2B12H12中的一种或多种,其中0≤x≤3;
所述无机固态电解质的粒径Dv50在100nm-1.5μm之间;
所述第一粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种;
所述第一溶剂包括:水、乙醇、丙酮、异丙醇中一种或多种;所述正极集流体固态电解质涂层浆料的固含量为10%-50%;
所述正极活性材料包括:NaCoO2、NaFePO4、NaMnO2、NaxTiS2、NaxNbS2C12、NaxWO3-y、NaxV0.5Cr0.5S、NaxMoS3、NaxTaS2中的一种或者多种,其中,0<x<2,0<y<1;
所述第二导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;
所述第二粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种;
所述第二溶剂包括:水、乙醇、丙酮、异丙醇中一种或多种;所述正极活性材料涂层浆料的固含量为50%-80%。
第四方面,本发明实施例提供了一种钠电池,所述钠电池包含上述第二方面所述的正极极片。
优选的,所述钠电池包括:液态钠离子电池、钠硫电池、钠空气电池、固液混合钠电池或全固态钠电池中的任一种。
本发明实施例提供的一种正极集流体固态电解质涂层、正极极片及制备方法和应用,本发明采用的无机固态电解质制备的正极集流体固态电解质涂层可以有效阻隔正极活性材料与钠电池正极集流体之间的直接接触,将其应用到钠电池中,可以提高钠电池的抗过充性能,遏制钠电池热失控过程中的放热连锁反应的初始反应步骤,提高电池的安全性能,同时,正极集流体固态电解质涂层和涂覆在其表面的正极活性材料涂层,可以使正极集流体兼具离子电导和电子电导,有利于正极活性材料动力学性能的发挥,提供钠电池的倍率性能。
本发明实施例提供的含有正极集流体固态电解质涂层的正极极片的制备方法,操作简单,可适用于大规模的工业化生产。
附图说明
下面通过附图和实施例,对本发明实施例的技术方案做进一步详细描述。
图1是本发明实施例提供的正极极片的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的正极极片的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和具体的实施例,对本发明进行进一步的详细说明,但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用,而不应理解为用以任何形式限制本发明,即并不意于限制本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种正极集流体固态电解质涂层,正极集流体固态电解质涂层包括:第一导电剂、无机固态电解质和第一粘结剂。
其中,第一导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;第一导电剂的质量占正极集流体固态电解质涂层的总质量的百分比为5%-20%。
无机固态电解质包括:β-Al2O3、Na1+xZr2SixP3-xO12、Na3PS4、Na3PSe4、Na3SbS4、Na10SnP2S12、Na2S-P2S5、Na2B12H12中的一种或多种,其中0≤x≤3;无机固态电解质的粒径Dv50在100nm-1.5μm之间;无机固态电解质占正极集流体固态电解质涂层的总质量的百分比为60%-80%;
第一粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种;第一粘结剂占正极集流体固态电解质涂层的总质量的百分比为5%-30%。
本发明实施例提供了一种正极极片,正极极片包括上述正极集流体固态电解质涂层、正极集流体铝箔和正极活性材料涂层。
其中,正极集流体固态电解质涂层涂覆于正极集流体的两侧表面;正极集流体固态电解质涂层为单层,厚度为0.2μm-10μm;正极活性材料涂层涂覆于正极集流体固态电解质涂层的表面;正极活性材料涂层的厚度为20μm-110μm。
正极活性材料涂层包括:正极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂;
第二导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;第二导电剂的质量占正极活性材料涂层的总质量的百分比为0%-10%;
正极活性材料包括:NaCoO2、NaFePO4、NaMnO2、NaxTiS2、NaxNbS2C12、NaxWO3-y、NaxV0.5Cr0.5S、NaxMoS3、NaxTaS2中的一种或者多种,其中,0<x<2,0<y<1;正极活性材料占固正极活性材料涂层的总质量的百分比为90%-99%;
第二粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种;第二粘结剂占正极活性材料涂层的总质量的百分比为1%-10%。
本发明实施例提供了一种上述正极极片的制备方法,如图1所示,制备方法的步骤具体包括:
步骤S1,将无机固态电解质、第一导电剂、第一粘结剂和第一溶剂混合均匀,制备得到正极集流体固态电解质涂层浆料;
其中,第一导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;
无机固态电解质包括:β-Al2O3、Na1+xZr2SixP3-xO12、Na3PS4、Na3PSe4、Na3SbS4、Na10SnP2S12、Na2S-P2S5、Na2B12H12中的一种或多种,其中0≤x≤3;
无机固态电解质的粒径Dv50在100nm-1.5μm之间;
第一粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种;
第一溶剂包括:水、乙醇、丙酮、异丙醇中一种或多种;正极集流体固态电解质涂层浆料的固含量为10%-50%。
步骤S2,将正极集流体固态电解质涂层浆料通过辊涂、喷涂或微凹版涂覆工艺涂覆到正极集流体的两侧,置于真空干燥箱内,在100℃-160℃真空烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层的正极集流体;
其中,正极集流体为铝箔。
步骤S3,将正极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂和第二溶剂混合均匀,制备得到正极活性材料涂层浆料;
其中,正极活性材料包括:NaCoO2、NaFePO4、NaMnO2、NaxTiS2、NaxNbS2C12、NaxWO3-y、NaxV0.5Cr0.5S、NaxMoS3、NaxTaS2中的一种或者多种,其中,0<x<2,0<y<1;
第二导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;
第二粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种;
第二溶剂包括:水、乙醇、丙酮、异丙醇中一种或多种;正极活性材料涂层浆料的固含量为50%-80%。
步骤S4,将正极活性材料涂层浆料通过辊涂或喷涂工艺方法,涂覆在正极集流体固态电解质涂层的表面上,置于真空干燥箱内,在100℃-160℃真空烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层和正极活性材料涂层的正极极片。
本发明实施例制备得到的正极极片的剖面结构示意图,如图2所示,正极集流体固态电解质涂层涂覆于正极集流体铝箔的两侧表面,正极活性材料涂层涂覆于正极集流体固态电解质涂层的表面。
本发明实施例制备得到的正极极片可应用于钠电池中,钠电池包括:液态钠离子电池、钠硫电池、钠空气电池、固液混合钠电池或全固态钠电池中的任一种;基于正极保护的正极集流体固态电解质涂层,其厚度可控、电导率可控,同时兼具高电子导电性、高离子导电性、高粘结力,高机械强度,有利于提升钠电池的综合性能。
为更好的理解本发明提供的技术方案,下述以具体实例分别说明本发明正极集流体固态电解质涂层的制备方法及特性。
实施例1
本实施例提供了一种含有正极集流体固态电解质涂层的正极极片的制备过程及性能测试,具体步骤如下。
(1)按质量比60:20:20称取无机固态电解质β-Al2O3、第一导电剂炭黑、第一粘结剂CMC,与去离子水混合均匀,制备得到正极集流体固态电解质涂层浆料,其中,浆料中的固含量占50%。
(2),将正极集流体固态电解质涂层浆料通过辊涂的涂覆工艺涂覆到正极集流体的两侧,置于真空干燥箱内,在100℃真空烘烤2小时,烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层的正极集流体,其中正极集流体固态电解质涂层的单层厚度为2μm;
(3)按质量比60:20:2称取正极活性材料NaCoO2、第二导电剂炭黑、第二粘结剂PVDF,与NMP混合均匀,制备得到正极活性材料涂层浆料,其中,浆料中的固含量占80%;
(4)将正极活性材料涂层浆料通过辊涂的工艺方法,涂覆在正极集流体固态电解质涂层的表面上,置于真空干燥箱内,在160℃真空烘烤1小时,烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层和正极活性材料涂层的正极极片,其中,正极活性材料涂层的单层厚度为80μm。
测试本实施例制备的正极极片的离子电导率和方阻,测试结果见表1。
其中,离子电导率采用电化学工作站(ZENNIUM,ZAHNER)测试获得,极片方阻值采用极片电阻仪(IEST元能科技,型号BER2500)测试获得。
将上述制备的钠电池正极极片与硬碳负极极片通过常规方法组装成扣式电池,用于测试电池抗过充能力和倍率性能。
测试方法为:在室温下,以0.5C的倍率恒流充电,直至达到充电终止电压,然后转为恒压充电,直至充电电流倍率降至0.01C,停止充电,静置0.5h后记录电池过充电压。分别以0.1C,0.2C,0.5C,1C,3C倍率充电至充电终止电压,静置1min后,转为同倍率电流放电至放电终止电压后再静置1min。同种倍率均循环5次后计算各个倍率下的平均放电容量。测试结果见表2
实施例2
本实施例提供了一种含有正极集流体固态电解质涂层的正极极片的制备过程及性能测试,具体步骤如下。
(1)按质量比60:20:20称取无机固态电解质β-Al2O3、第一导电剂炭黑、第一粘结剂CMC,与去离子水混合均匀,制备得到正极集流体固态电解质涂层浆料,其中,浆料中的固含量占50%。
(2),将正极集流体固态电解质涂层浆料通过辊涂的涂覆工艺涂覆到正极集流体的两侧,置于真空干燥箱内,在100℃真空烘烤2小时,烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层的正极集流体,其中正极集流体固态电解质涂层的单层厚度为10μm;
(3)按质量比60:20:2称取正极活性材料NaCoO2、第二导电剂炭黑、第二粘结剂PVDF,与NMP混合均匀,制备得到正极活性材料涂层浆料,其中,浆料中的固含量占80%;
(4)将正极活性材料涂层浆料通过辊涂的工艺方法,涂覆在正极集流体固态电解质涂层的表面上,置于真空干燥箱内,在160℃真空烘烤1小时,烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层和正极活性材料涂层的正极极片,其中,正极活性材料涂层的单层厚度为20μm。
测试本实施例制备的正极极片的离子电导率和方阻,测试方法与实施例1相同,测试结果见表1。
将本实施例制备的正极极片组装为锂电池并进行测试,组装过程和测试方法与实施例1相同,测试结果见表2。
实施例3
本实施例提供了一种含有正极集流体固态电解质涂层的正极极片的制备过程及性能测试,具体步骤如下。
(1)按质量比60:20:20称取无机固态电解质β-Al2O3、第一导电剂炭黑、第一粘结剂CMC,与去离子水混合均匀,制备得到正极集流体固态电解质涂层浆料,其中,浆料中的固含量占50%。
(2),将正极集流体固态电解质涂层浆料通过辊涂的涂覆工艺涂覆到正极集流体的两侧,置于真空干燥箱内,在100℃真空烘烤2小时,烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层的正极集流体,其中正极集流体固态电解质涂层的单层厚度为0.2μm;
(3)按质量比60:20:2称取正极活性材料NaCoO2、第二导电剂炭黑、第二粘结剂PVDF,与NMP混合均匀,制备得到正极活性材料涂层浆料,其中,浆料中的固含量占80%;
(4)将正极活性材料涂层浆料通过辊涂的工艺方法,涂覆在正极集流体固态电解质涂层的表面上,置于真空干燥箱内,在160℃真空烘烤1小时,烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层和正极活性材料涂层的正极极片,其中,正极活性材料涂层的单层厚度为110μm。
测试本实施例制备的正极极片的离子电导率和方阻,测试方法与实施例1相同,测试结果见表1。
将本实施例制备的正极极片组装为锂电池并进行测试,组装过程和测试方法与实施例1相同,测试结果见表2。
为更好的说明本发明实施例的效果,以对比例1同以上实施例进行对比。
对比例1
对比例制备正极极片的步骤与实施例1相同,但与实施例1的区别在于采用没有涂覆正极集流体固态电解质涂层的正极极片,正极极片的正极活性材料涂层与实施例1完全相同。
测试本对比例制备的正极极片的离子电导率和方阻,测试方法与实施例1相同,测试结果见表1。
将本对比例制备的正极极片组装为锂电池并进行测试,组装过程和测试方法与实施例1相同,测试结果见表2。
表1是实施例1-3和对比例1涂层厚度以及涂覆涂层后的集流体的方阻和离子电导率的测试数据汇总。
表1
通过表1的测试数据对比可以看到,本发明实施例1-3含有复合无机固态电解质涂层的正极极片的离子电导率远大于对比例1,说明本发明实施例提供的含有复合无机固态电解质涂层的正极极片具有较好的钠离子传导性,有利于钠电池正极活性材料动力学性能的发挥。此外,本发明实施例1-3含有复合无机固态电解质涂层的正极极片的方阻值略小于对比例1,说明该正极极片有利于降低电池内部极化,从而提高电池整体的电化学性能。
表2是实施例1-3和对比例1过充电压和放电容量的测试数据汇总。
编号 | 过充电压(V) | 室温倍率(3C/1C平均放电容量) |
实施例1 | 18.9 | 90.2% |
实施例2 | 12.5 | 92.1% |
实施例3 | 25.3 | 87.4% |
对比例1 | 5.4 | 74.8% |
表2
通过表2的测试数据对比,可以看出本发明实施例1-3含有复合无机固态电解质涂层的正极极片组装的电池的过充电压明显高于对比例1,且3C倍率下与1C下平均放电容量的比值明显高于对比例,说明本发明的正极片组装的电池具有较高的耐过充能力,和较好的室温下的倍率性能。
本发明中,基于正极保护的正极集流体固态电解质涂层,其厚度可控、电导率可控,同时兼具高电子导电性、高离子导电性、高粘结力,高机械强度,有利于提升钠电池的综合性能。
与现有技术相比较,本发明提供的基于正极保护的固态电解质涂层,能够有效阻隔正极活性物质材料与铝箔集流体之间的直接物理接触,防止钠电池安全失效时电池的放热连锁反应的发生,对于提升钠电池的安全性,具有重大的实践意义。
本发明实施例提供的含有正极集流体固态电解质涂层的正极极片的制备方法,操作简单,可适用于大规模的工业化生产。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种正极集流体固态电解质涂层,其特征在于,所述正极集流体固态电解质涂层包括:第一导电剂、无机固态电解质和第一粘结剂;
所述第一导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;
所述无机固态电解质包括:β-Al2O3、Na1+xZr2SixP3-xO12、Na3PS4、Na3PSe4、Na3SbS4、Na10SnP2S12、Na2S-P2S5、Na2B12H12中的一种或多种,其中0≤x≤3;
所述无机固态电解质的粒径Dv50在100nm-1.5μm之间;
所述第一粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种;
所述第一导电剂的质量占所述正极集流体固态电解质涂层的总质量的百分比为5%-20%;
所述无机固态电解质占所述正极集流体固态电解质涂层的总质量的百分比为60%-80%;
所述第一粘结剂占所述正极集流体固态电解质涂层的总质量的百分比为5%-30%;
所述正极集流体固态电解质涂层用于制备钠电池的正极极片。
2.一种正极极片,其特征在于,所述正极极片包括上述权利要求1所述的正极集流体固态电解质涂层;
所述正极极片还包括正极集流体和正极活性材料涂层。
3.根据权利要求2所述的正极极片,其特征在于,所述正极集流体固态电解质涂层涂覆于所述正极集流体的两侧表面;所述正极集流体为铝箔;
所述正极集流体固态电解质涂层为单层,厚度为0.2μm-10μm;
所述正极活性材料涂层涂覆于所述正极集流体固态电解质涂层的表面;所述正极活性材料涂层的厚度为20μm-110μm。
4.根据权利要求2所述的正极极片,其特征在于,所述正极活性材料涂层包括:正极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂;
所述第二导电剂的质量占所述正极活性材料涂层的总质量的百分比为0%-10%;
所述正极活性材料占所述固正极活性材料涂层的总质量的百分比为90%-99%;
所述第二粘结剂占所述正极活性材料涂层的总质量的百分比为1%-10%。
5.根据权利要求4所述的正极极片,其特征在于,所述正极活性材料包括:NaCoO2、NaFePO4、NaMnO2、NaxTiS2、NaxNbS2C12、NaxWO3-y、NaxV0.5Cr0.5S、NaxMoS3、NaxTaS2中的一种或者多种,其中,0<x<2,0<y<1;
所述第二导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;
所述第二粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种。
6.一种上述权利要求2-5任一所述的正极极片的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
步骤S1,将无机固态电解质、第一导电剂、第一粘结剂和第一溶剂混合均匀,制备得到正极集流体固态电解质涂层浆料;
步骤S2,将所述正极集流体固态电解质涂层浆料通过辊涂、喷涂或微凹版涂覆工艺涂覆到正极集流体的两侧,置于真空干燥箱内,在100℃-160℃真空烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层的正极集流体;
步骤S3,将正极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂和第二溶剂混合均匀,制备得到正极活性材料涂层浆料;
步骤S4,将正极活性材料涂层浆料通过辊涂或喷涂工艺方法,涂覆在正极集流体固态电解质涂层的表面上,置于真空干燥箱内,在100℃-160℃真空烘干后,得到含有正极集流体固态电解质涂层和正极活性材料涂层的正极极片。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述第一导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;
所述无机固态电解质包括:β-Al 2O3、Na1+xZr2SixP3-xO12、Na3PS4、Na3PSe4、Na3SbS4、Na10SnP2S12、Na2S-P2S5、Na2B12H12中的一种或多种,其中0≤x≤3;
所述无机固态电解质的粒径Dv50在100nm-1.5μm之间;
所述第一粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈P AN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种;
所述第一溶剂包括:水、乙醇、丙酮、异丙醇中一种或多种;所述正极集流体固态电解质涂层浆料的固含量为10%-50%;
所述正极活性材料包括:NaCoO2、NaFePO4、NaMnO2、NaxTiS2、NaxNbS2C12、NaxWO3-y、NaxV0.5Cr0.5S、NaxMoS3、NaxTaS2中的一种或者多种,其中,0<x<2,0<y<1;
所述第二导电剂包括:炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维中的一种或多种;
所述第二粘结剂包括:羧甲基纤维素钠CMC、丁苯橡胶SBR、聚丙烯腈PAN、聚乙烯醇PVA、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚酰亚胺PI中的一种或多种;
所述第二溶剂包括:水、乙醇、丙酮、异丙醇中一种或多种;所述正极活性材料涂层浆料的固含量为50%-80%。
8.一种钠电池,其特征在于,所述钠电池包含上述权利要求2-5任一所述的正极极片。
9.根据权利要求8所述的钠电池,其特征在于,所述钠电池包括:液态钠离子电池、钠硫电池、钠空气电池、固液混合钠电池或全固态钠电池中的任一种。
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