CN116826060B - 复合补钠材料及制备方法、正极极片、钠电池、用电设备 - Google Patents

复合补钠材料及制备方法、正极极片、钠电池、用电设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池补钠技术领域，尤其涉及一种复合补钠材料及其制备方法、正极极片、钠电池、用电设备。该复合补钠材料呈纤维状，所述复合补钠材料包括导电网络结构以及连接在所述导电网络结构上的补钠剂，所述补钠剂为有机钠盐和/或无机钠盐，所述导电网络结构为经静电纺丝与碳化处理的柔性高分子聚合物。该复合补钠材料既因补钠剂具有补钠作用、又因导电网络结构具有导电特性。上述性能的结合作用，能增强复合补钠材料的导电性能、加快补钠剂的分解速度，解决因缓释而导致的电芯胀气等问题，而且还能够为电解液的浸润提供丰富通道。

Description

复合补钠材料及制备方法、正极极片、钠电池、用电设备
技术领域
本发明涉及电池补钠技术领域，尤其涉及一种复合补钠材料及其制备方法、正极极片、钠电池、用电设备。
背景技术
随着二次电池的需求量逐渐增大，人们对其各方面的性能要求也越来越高，尤其是对于二次电池的单位体积能量密度的要求。对于钠电池这类二次电池来说，由于钠电池中固体电解质界面相的产生和生长会消耗活性钠，导致电池的电芯容量及能量密度降低，因此需要使用补钠剂来补充消耗的钠离子。
目前用于钠电池正极材料的补钠剂存在导电性差、分解缓慢且难以充分分解的问题，进而造成电芯胀气等副反应的发生，影响钠电池的性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请公开了一种补钠组合物、正极极片及其制备方法、钠电池、用电设备，通过补钠组合物来解决钠电池在循环使用过程中的产气问题，且与此同时保证钠离子的电化学性能良好。
第一个方面，本申请实施例提供一种复合补钠材料，所述复合补钠材料呈纤维状，所述复合补钠材料包括导电网络结构以及连接在所述导电网络结构上的补钠剂，所述补钠剂为有机钠盐和/或无机钠盐，所述导电网络结构为经静电纺丝与碳化处理的柔性高分子聚合物。
进一步地，所述补钠剂的分子式为NaxMyLzRw，其中，所述M、所述L、所述R各自分别选自为C、O、N、F、S、P、Si、H或Cl元素，所述x的范围为1~5，所述y、所述z、所述w的范围各自分别选自0~10。
进一步地，所述柔性高分子聚合物包括聚丙烯腈、聚酰胺或聚乙烯醇中的至少一种。
进一步地，所述补钠剂在所述复合补钠材料中的质量占比为5%~70%。
进一步地，所述补钠剂为Na2CO3或NaCl。
进一步地，所述补钠剂呈颗粒状，所述补钠剂的粒径小于或者等于1000 nm。
更进一步地，所述补钠剂的粒径为300 nm~1000 nm，所述补钠剂凸出于所述导电网络结构的表面。
进一步地，所述导电网络结构的直径为300 nm~1000 nm。
第二个方面，本申请实施例还提供一种如第一个方面所述的复合补钠材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
静电纺丝：对含有所述柔性高分子化合物、所述补钠剂的纺丝液进行静电纺丝，得到纤维状复合材料；
碳化：对所述纤维状复合材料进行预氧化和碳化，得到纤维状的所述复合补钠材料。
进一步地，所述静电纺丝的步骤为：将所述柔性高分子化合物溶于溶剂中，再加入助剂和所述补钠剂后搅拌形成所述纺丝液；
其中，所述柔性高分子化合物包括聚丙烯腈、聚酰胺或聚乙烯醇中的至少一种。所述溶剂为二甲基乙酰胺、乙醇、二甲基乙酰胺、四氢呋喃或水。所述助剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚环氧乙烷，其中，聚环氧乙烷的重均分子量Mw为3×105~8×105。
进一步地，所述柔性高分子化合物的质量与所述溶剂的体积比为0.1～2 g:7mL，所述柔性高分子化合物与所述助剂的质量比为0.1～2:0.286。
进一步地，所述柔性高分子化合物与所述复合补钠材料的质量比为0.1～2:0.2。
进一步地，所述碳化的步骤中，所述预氧化的温度为100℃~300℃，所述预氧化的时间为1.5小时~3小时；和/或，
所述碳化的步骤中，所述碳化的温度为400℃~1000℃。
第三个方面，本申请实施例提供一种正极极片，所述正极极片中包括如第一个方面所述的复合补钠材料，或者所述正极极片包括如第二个方面所述的制备方法制备的所述复合补钠材料。
作为一种可选的实施方式，所述正极极片包括集流体以及设于所述集流体至少一侧表面的活性材料层，所述活性材料层包括活性材料和所述复合补钠材料。
作为一种可选的实施方式，所述正极极片包括集流体、设于所述集流体至少一侧表面的活性材料层、设于所述活性材料层的远离所述集流体一侧的补钠层，所述活性材料层包括活性材料，所述补钠层包括所述复合补钠材料。
进一步地，所述复合补钠材料与所述活性材料的质量比为0.02:1~0.3:1。
第四个方面，本申请实施例提供一种钠电池，所述钠电池包括如第三个方面所述的正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述隔膜设于所述正极极片和所述负极极片之间组成电芯，所述电解液注液在所述电芯内。
第五个方面，本申请实施例提供一种用电设备，所述用电设备包括用电设备本体以及如第四个方面所述的钠电池，所述钠电池用于为所述用电设备本体供电。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本申请实施例对现有的补钠剂进行改进，将补钠剂连接到具有纤维状结构形态且具有导电性能的碳材料导电网络结构上，形成的纤维状复合补钠材料既因补钠剂具有补钠作用、又因导电网络结构具有导电特性。上述性能的补钠剂和导电网络结构的协同配合作用，不仅能够增强复合补钠材料的导电性能、加快补钠剂的分解速度，解决因缓释而导致的电芯胀气等问题，而且还能够为电解液的浸润提供丰富通道，从上述两方面综合提高钠电池的电化学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要的使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1复合补钠材料的透射电镜图；
图2是应用例1正极极片的结构示意图；
图3是应用例20正极极片的结构示意图；
图4是应用例1和对比应用例1、对比应用例2电池的首圈充放电曲线图；
图5是应用例1和对比应用例1、对比应用例2电池的循环容量测试结果图。
附图标记说明：1、集流体；2、活性材料层；3、补钠层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分（具体的种类和构造可能相同也可能不同），并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
此外，本申请实施例中使用的试剂、耗材等，例如碳酸钠、氯化钠、聚丙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺、DMF溶剂、导电剂炭黑、PVDF、正极活性材料Na0.97Ni0.34Fe0.31Mn0.35O2、集流体铜箔等，均可通过商业购买获得。
下面将结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
相关技术中，为了弥补钠电池的负极材料在形成固体电解质界面相（SEI膜）过程中不可逆消耗的钠离子，会使用无机钠盐或者有机钠盐等钠盐作为补钠剂对钠电池的正极材料进行补钠。但是这些补钠剂的导电性能较差，无法充分分解，导致在钠电池循环过程中这些补钠剂只能缓慢分解释放。但在补钠剂缓慢释放的过程中，就会因其分解缓慢而逐渐在电芯中产生气体，这些气体在钠电池循环过程中无法有效排出电芯体系，造成电芯胀气等一系列问题，反而会恶化钠电池的电化学性能。
基于上述分析可知，实有必要针对补钠剂导电性差、分解缓慢等问题进行改进，以减少电芯胀气等副反应的发生，进而降低对钠电池电化学性能的影响。
第一个方面，本申请实施例提供一种复合补钠材料，所述复合补钠材料呈纤维状，所述复合补钠材料包括导电网络结构以及连接在所述导电网络结构上的补钠剂，所述补钠剂为有机钠盐和/或无机钠盐，所述导电网络结构为经静电纺丝与碳化处理的柔性高分子聚合物。
其中，导电网络结构是经过静电纺丝与碳化处理的柔性高分子聚合物，即该导电网络结构是大致呈长条细丝状的纤维状结构，且是具有导电性能的碳材料形成的网络结构。该导电网络结构是复合补钠材料的主体支撑结构，故使得复合补钠材料呈纤维状。其中，补钠剂为有机钠盐和/或无机钠盐，例如补钠剂可以仅为有机钠盐，也可以仅为无机钠盐，还可以同时包括有机钠盐和无机钠盐。
本申请实施例对现有的补钠剂进行改进，将补钠剂连接到具有纤维状结构形态且具有导电性能的碳材料导电网络结构上，形成的纤维状复合补钠材料既因补钠剂具有补钠作用、又因导电网络结构具有导电特性。上述性能的补钠剂和导电网络结构的协同配合作用，不仅能够增强复合补钠材料的导电性能、加快补钠剂的分解速度，解决因缓释而导致的电芯胀气等问题，而且还能够为电解液的浸润提供丰富通道，从上述两方面综合提高钠电池的电化学性能。
一方面，经过静电纺丝与碳化处理后，柔性高分子聚合物转变为碳材料，故其具有良好的导电性能。再加上其是经过静电纺丝形成的，故补钠剂可更好、更紧密地连接于导电网络结构上，从而使连接于导电网络结构上的补钠剂能够因为导电性的提高而加快分解速度。这样，在电池的化成阶段中，由于复合补钠材料导电性更好而使补钠剂可以更快速分解、解决补钠剂缓释问题，因而能够大幅提高化成阶段中对于补钠剂中活性钠源的利用程度，不仅改善了化成阶段的补钠效果，而且也减少了后续电池的循环使用过程中电芯胀气等副反应的发生。
另一方面，补钠剂快速分解后，碳材料基的纤维状导电网络结构并不会溶解、破坏，因此补钠剂分解后的复合补钠材料仍然维持纤维状的导电网络结构的形态，这种纤维状的导电网络有利于电解液的浸润，形成可供钠离子快速通过的传输通道，由此可提高钠电池的倍率充放电性能。不仅如此，导电网络结构的导电特性使得该复合补钠材料应用于电极极片时还有利于提高电极极片的导电性能。
需要说明的是，补钠剂连接在导电网络结构上的方式，既可以是在导电网络结构的表面附着有补钠剂、使得补钠剂凸出于该表面设置，也可以是补钠剂包覆在导电网络结构中，还可以是一部分补钠剂凸出于导电网络结构的表面设置、另一部分补钠剂包覆在导电网络结构中。与使用单一补钠剂进行补钠的方式相比，上述方式均利于加快补钠剂的释放，解决补钠剂缓释导致的问题。尤其是补钠剂凸出于导电网络结构的表面设置时，其与电解液的接触更直接，接触路径更短，更有利于补钠剂中钠离子的快速释放；不仅如此，在该设置方式下还利于保持导电网络结构的结构稳定性，避免纤维状的导电网络结构在补钠剂被消耗后受到影响。
进一步地，所述补钠剂的分子式为NaxMyLzRw，其中，所述M、所述L、所述R各自分别选自为C、O、N、F、S、P、Si、H或Cl元素，所述x的范围为1~5，所述y、所述z、所述w的范围各自分别选自0~10。
可选地，所述补钠剂为无机补钠剂。优选地，无机补钠剂包括Na2O、Na2SO4、Na2CO3或NaCl中的至少一种。更优选地，所述补钠剂为Na2CO3。本申请优选采用具有较高的分解温度的无机钠盐，例如分解温度大于700℃的无机钠盐，这种钠盐更适于与柔性高分子聚合物共同进行静定纺丝与碳化，从而得到相应的复合补钠材料。
可选地，所述柔性高分子聚合物包括聚丙烯腈、聚酰胺或聚乙烯醇中的至少一种。上述柔性高分子聚合物具有一定的胶黏性和流动性，既能够通过胶黏作用将补钠剂连接在柔性高分子聚合物上，又适合静电纺丝加工工艺，可加工成纤维状的纺丝材料，还适合碳化处理，使纤维状的纺丝材料转变为碳材料基的导电网络结构。因此选择上述柔性高分子聚合物，不仅更适于通过静电纺丝与碳化处理得到纤维状的导电网络结构，而且更适于胶黏补钠剂，使补钠剂与导电网络结构紧密连接，从而加快补钠剂在电池化成阶段的分解速度，更好地解决补钠剂在化成阶段的缓释问题。优选地，所述柔性高分子聚合物为聚丙烯腈，聚丙烯腈的平均分子量为50000~300000。
进一步地，所述补钠剂在所述复合补钠材料中的质量占比为5%~70%。其中，所述补钠剂在所述复合补钠材料中的质量占比为5%~70%包括该质量占比范围内的任一点值，例如所述补钠剂在所述复合补钠材料中的质量占比为5%、15%、25%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%或70%。
将补钠剂在复合补钠材料中的质量占比控制在上述比例范围内时，更利于保证复合补钠材料的导电性能、结构稳定性以及可提供的活性钠源量。不至于因为补钠剂用量过少而影响化成阶段中可提供的活性钠源量，也不至于因为补钠剂用量过多而影响导电网络结构的性能及其稳定性，导致整个复合补钠材料的导电性能变差、补钠剂分解消耗后在导电网络结构上形成的孔洞过多而使导电网络结构不稳定、易坍塌。
进一步地，所述补钠剂呈颗粒状，所述补钠剂的粒径小于或者等于1000 nm。其中，所述补钠剂的粒径小于或者等于1000 nm包括该粒径范围内的任一点值，例如所述补钠剂的粒径为450 nm、500 nm、600 nm、700 nm、800 nm、900 nm或1000 nm。将颗粒状的补钠剂控制在上述粒径范围内，更利于补钠剂与电解液的充分接触反应，避免因补钠剂颗粒过大而使其内芯部分的钠盐材料较难参与反应、分解不完全的情况出现。
优选地，所述补钠剂的粒径为300 nm~1000 nm，所述补钠剂凸出于所述导电网络结构的表面。本申请实施例发现，将补钠剂的粒径进一步控制在上述范围时，由于补钠剂的颗粒比较大，故补钠剂在导电网络结构上的连接形式主要是补钠剂凸出于所述导电网络结构的表面。补钠剂凸出于导电网络结构的表面与之连接，例如可以是补钠剂附着在导电网络结构的表面上，从而凸出于导电网络结构的表面；也可以是补钠剂掺入到导电网络结构的纤维状结构中，但仍凸出于网络结构的表面。上述补钠剂凸出于导电网络结构的表面的结构形态，使得补钠剂与电解液的接触更加直接，缩短了钠离子迁移距离，利于进一步加速补钠剂的分解、钠离子的释放。另外需要说明的是，对于本申请中补钠剂与导电网络结构之间连接关系的理解应当做广义理解。虽然本申请实施例的补钠剂主要是以凸出于导电网络结构的形式与之连接，但仍会有少量补钠剂以内核材料形式包覆于导电网络结构的内部。
进一步地，所述导电网络结构的直径（纳米管直径）为300 nm~1000 nm。其中，所述导电网络结构的直径为300 nm~1000 nm包括该长度数值范围内的任一点值，例如所述导电网络结构的直径为300 nm、350 nm 、400 nm、450 nm、 500 nm、550 nm、600 nm、650 nm、700nm、750 nm、800 nm、850 nm、900 nm、950 nm或1000 nm。将导电网络结构的直径控制在上述长度范围内时，有利于降低纤维状的导电网络结构的加工难度，避免纺丝过程中形成的导电网络丝线断裂以及形成的网络结构稳定性不佳等问题。导电网络结构的直径过细时，易导致补钠剂分解后剩余导电网络结构形成孔洞，进而导致其结构坍塌，导电网络被破坏，不利于提供丰富的电解液浸润通道。导电网络结构的直径过粗时，易导致补钠剂更多易被导电网络结构包覆的形态存在，增加补钠剂中钠离子的传输路径。
第二个方面，本申请实施例还提供一种如上述第一个方面所述的复合补钠材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
静电纺丝：对含有所述柔性高分子聚合物、所述补钠剂的纺丝液进行静电纺丝，得到纤维状复合材料，使所述补钠剂连接于所述柔性高分子聚合物上；
碳化：对所述纤维状复合材料进行预氧化和碳化，得到纤维状的所述复合补钠材料。
本申请实施例将柔性高分子聚合物和补钠剂混合到一起作为纺丝液，对二者共同静电纺丝以形成纤维状复合材料。这一过程中补钠剂能够与柔性高分子聚合物紧密结合，实现良好、稳定的连接关系。在此基础上，对静电纺丝形成的纤维状复合材料先预氧化处理、后碳化处理，可以起到对纤维状复合材料进行初步定型、稳定结构形态，再转变为碳材料基体的网络结构的作用，能够在得到连接有补钠剂的导电网络结构的同时，避免该导电网络结构因转变为碳材料基体结构而坍塌。
换言之，本申请实施例通过上述制备方法能够顺利得到结构稳定的纤维状复合补钠材料结构，并因该复合补钠材料中补钠剂及导电网络结构的特定形貌特点以及二者的连接关系，而使补钠剂在电池化成阶段中能够加速分解，避免后续电池循环使用过程中的电芯胀气等副反应问题，也能使补钠剂分解后的导电网络结构成为钠离子传输通道，提高钠离子的迁移速率，进而提高钠电池的倍率充放电性能。
进一步地，在所述制备方法中，所述静电纺丝的步骤为：将所述柔性高分子化合物溶于溶剂中，再加入助剂和所述补钠剂后搅拌形成所述纺丝液。其中，所述柔性高分子化合物包括聚丙烯腈、聚酰胺或聚乙烯醇中的至少一种；所述溶剂为二甲基乙酰胺、乙醇、二甲基乙酰胺、四氢呋喃或水；所述助剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚环氧乙烷。其中，二甲基甲酰胺也即N,N-二甲基甲酰胺（N,N-Dimethylformamide，DMF）。优选地，所述柔性高分子聚合物为聚丙烯腈，聚丙烯腈的平均分子量为50000~300000，聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量为300000~2000000。
上述柔性高分子化合物、助剂和补钠剂溶于溶剂中所形成的纺丝液，具有适合于纺丝工艺要求的流动性和粘度，既有利于通过静电纺丝工艺形成纤维状的复合补钠材料，又有利于加强补钠剂与柔性高分子化合物之间的连接可靠性，使补钠剂能够较稳定的连接于最终形成的导电网络结构上，充分发挥补钠剂与导电网络结构的协同作用。
优选地，所述静电纺丝的步骤为：将所述聚丙烯腈溶于DMF溶剂中，再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后加入所述补钠剂继续搅拌，形成所述纺丝液。
进一步地，所述柔性高分子化合物的质量与所述溶剂的体积比为0.1～2 g:7mL，所述柔性高分子化合物与所述助剂的质量比为0.1～2:0.286。
进一步地，所述柔性高分子化合物与所述复合补钠材料的质量比为0.1～2:0.2。
进一步地，在所述碳化的步骤中，所述预氧化的温度为100℃~300℃，所述预氧化的时间为1.5小时~3小时。其中，预氧化的温度为100℃~300℃包括该温度范围内的任一点值，例如预氧化的温度为100℃、150℃、200℃、250℃或300℃。预氧化的时间为1.5小时~3小时包括该时间范围内的任一点值，例如预氧化的时间为1.5小时、1.8小时、2小时、2.2小时、2.5小时、2.8小时或3小时。将预氧化的温度和时间条件控制在上述范围内，更有利于对静电纺丝形成的纤维状复合材料进行预定型，使柔性高分子聚合物经过初步的失水后保持纤维状的细丝结构形态，避免静电纺丝后直接高温碳化而使纤维状复合材料坍塌的情况出现。
进一步地，在所述碳化的步骤中，所述碳化的温度为400℃~1000℃。其中，碳化的温度为400℃~1000℃包括该温度范围内的任一点值，例如碳化的温度为400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃。将碳化温度控制在上述范围内，更有利于柔性高分子聚合物向碳材料基体的转变，形成导电性能和结构稳定性均较好的复合补钠材料。碳化温度偏低时易导致预氧化不完全，造成结构不稳定，或者延长预氧化时间，但会导致成本增加；碳化温度偏高时，氧化反应更剧烈，造成柔性高分子聚合物的纤维分子链断裂，形成不规则碳形貌。
第三个方面，本申请实施例还提供一种正极极片，该正极极片包括如上述第一个方面所述的复合补钠材料，或者该正极材料包括如上述第二个方面所述的制备方法制得的复合补钠材料。
将上述复合补钠材料应用在正极极片中，可在使用正极极片的钠电池的化成阶段中加速复合补钠材料中补钠剂的分解，提高补钠效果的同时减少电池后续循环过程中出现电芯胀气等副反应的情况发生，同时也可以使补钠剂分解后的导电网络结构作为电解液的浸润通道，加速钠离子的迁移，优化电池的动力学性能，提高电池的倍率充放电性能。
作为一种可选的实施方式，所述正极极片包括集流体以及设于所述集流体至少一侧表面的活性材料层，所述活性材料层包括活性材料和所述复合补钠材料。将复合补钠材料与活性材料混合使用，一并加入到活性材料层中，可以利用复合补钠材料的补钠与导电双重特性，在发挥更好补钠效果的同时，提高活性材料层的导电性，从而可以减少或者替代活性材料层中的其他导电剂，节约成本。
作为另一种可选的实施方式，所述正极极片包括集流体、设于所述集流体至少一侧表面的活性材料层、设于所述活性材料层的远离所述集流体一侧的补钠层，所述活性材料层包括活性材料，所述补钠层包括所述复合补钠材料。将复合补钠材料与活性材料分层设置，同样可以发挥复合补钠材料加速补钠剂分解、以及剩余导电网络结构作为钠离子传输通道等作用。
在上述两种可选的实施方式中，集流体可以采用铝箔。活性材料层可以仅设于集流体的一侧表面或两侧表面均设置，即既可单面设置也可双面设置。类似地，活性材料层单面设置时，补钠层也单面设置；活性材料层双面设置时，补钠层可以在其中一层活性材料层的表面设置，也可在两层活性材料层上均设置补钠层。另外，活性材料层中的活性材料包括层状钠金属氧化物、普鲁士蓝类化合物或聚阴离子型化合物中的至少一种。所述活性材料为层状钠金属氧化物时，层状钠金属氧化物的化学式为NaaKO2，其中K为一种或多种掺杂金属元素，a大于0。例如活性材料为NaNiO2、NaMnO2、NaFeO2或NaCoO2。或者，所述活性材料为Na0.97Ni0.34Fe0.31Mn0.35O2。
进一步地，所述复合补钠材料与所述活性材料的质量比为0.02:1~0.3:1。其中，所述复合补钠材料与所述活性材料的质量比为0.02:1~0.3:1包括该质量比范围内的任一点值，例如所述复合补钠材料与所述活性材料的质量比为0.02:1、0.05:1、0.08:1、0.1:1、0.15:1、0.18:1、0.2:1、0.25:1、0.08:1或0.3:1。将复合补钠材料与活性材料的质量比控制在上述范围内时，更利于平衡补钠效果以及活性材料主材的能量密度。减少因复合补钠材料的占比过低而对补钠效果造成的影响，也减少因活性材料的占比过低而导致其在正极极片上的负载量偏低，使得压实密度受影响，进而对体积能量密度和质量能量密度造成不良影响。
第四个方面，本申请实施例提供一种钠电池，所述钠电池包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述隔膜设于所述正极极片和所述负极极片之间组成电芯，所述电解液注液在所述电芯内，其中所述正极极片包括如上述第一个方面所述的复合补钠材料，或者所述正极极片包括如上述第二个方面所述制备方法制备的所述复合补钠材料。
第五个方面，本申请实施例提供一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括用电设备本体以及如第四个方面所述的钠电池，所述钠电池用于为所述用电设备本体供电。该用电设备本体包括设备正极及设备负极，钠电池的正极极片电连接设备正极，钠电池的负极极片电连接设备负极。可选地，该用电设备可以是智能手机等移动终端、智能手环或VR眼镜等可穿戴设备、或平板电脑等设备，也可以是新能源汽车等交通设备。
下面结合更具体的实施例对本申请实施例的技术方案做进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种复合补钠材料，该复合补钠材料包括导电网络结构以及连接在导电网络结构上的补钠剂。其中，补钠剂为Na2CO3颗粒，补钠剂的粒径为700 nm，导电网络结构通过对聚丙烯腈静电纺丝与碳化处理后得到，导电网络结构的直径为700 nm。
该复合补钠材料的制备方法包括以下步骤：
静电纺丝：将0.5 g聚丙烯腈溶于7 mL的DMF溶剂中，再加入0.286 g聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后加入0.2 g补钠剂继续搅拌均匀，形成纺丝液，对纺丝液进行静电纺丝，得到纤维状复合材料；
碳化：对纤维状复合材料先在150℃下预氧化2小时，再在管式炉中以700℃加热碳化，得到纤维状的复合补钠材料。
使用JEOL JEM-2100透射电镜测试本实施例的复合补钠材料的微观结构。测试条件：加速电压200 kV，标尺间距500 nm。结果如图1所示，图1是实施例1复合补钠材料的透射电镜图。通过图1可以看出，复合补钠材料的直径为300 nm～700 nm，长条线状的部分为纤维状的导电网络结构，凸出于纤维状导电网络结构的部分即为补钠剂，表明颗粒状的补钠剂成功连接在导电网络结构上。
实施例2
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中的补钠剂为NaCl。
实施例3
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中的导电网络结构是通过对聚酰胺静电纺丝与碳化处理后得到。
实施例4
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中的补钠剂的粒径为200 nm。
实施例5
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中的补钠剂的粒径为300 nm。
实施例6
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中的补钠剂的粒径为1000 nm。
实施例7
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中补钠剂在复合补钠材料中的质量占比为3%。
实施例8
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中补钠剂在复合补钠材料中的质量占比为5%。
实施例9
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中补钠剂在复合补钠材料中的质量占比为70%。
实施例10
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中补钠剂在复合补钠材料中的质量占比为75%。
实施例11
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中导电网络结构的直径为200 nm。
实施例12
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中导电网络结构的直径为300 nm。
实施例13
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中导电网络结构的直径为1000 nm。
实施例14
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例的复合补钠材料的制备方法中，碳化的步骤中，预氧化的温度为100℃。
实施例15
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例的复合补钠材料的制备方法中，碳化的步骤中，预氧化的温度为300℃。
实施例16
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例的复合补钠材料的制备方法中，碳化的步骤中，碳化的温度为500℃。
实施例17
本实施例提供一种复合补钠材料，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例的复合补钠材料的制备方法中，碳化的步骤中，碳化的温度为900℃。
对比例1
本对比例提供一种补钠剂，本对比例与实施例1的区别在于，本对比例仅提供NaCO3颗粒作为补钠剂，未提供导电网络结构。
对比例2
本对比例提供一种复合补钠材料，本对比例与实施例1的区别在于复合补钠材料的制备方法不同。本对比例的复合补钠材料的制备方法包括以下步骤：将0.5 g聚丙烯腈溶于7 mL的DMF溶剂中，再加入0.286 g聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后加入0.2 g补钠剂继续搅拌均匀，形成纺丝液，对纺丝液进行静电纺丝，得到纤维状复合材料，即为复合补钠材料。即本对比例在静电纺丝后不进行碳化处理。
对比例3
本对比例提供一种复合补钠材料，本对比例与实施例1的区别在于复合补钠材料的制备方法不同。本对比例的复合补钠材料的制备方法包括以下步骤：将0.38 g碳纳米管、0.56 g补钠剂NaCO3、0.06 g粘结剂PVDF共同混合形成复合补钠材料，待用。即本对比例的复合补钠材料是直接将碳材料与补钠剂进行混合，不进行静电纺丝。
应用例1
本应用例提供一种正极极片，结合图2所示，图2是应用例1正极极片的结构示意图。该正极极片包括集流体1以及设于集流体1表面的活性材料层2，在该活性材料层2中含有实施例1复合补钠材料和活性材料Na0.97Ni0.34Fe0.31Mn0.35O2。
该正极极片的制备方法包括以下步骤：
将活性材料Na0.97Ni0.34Fe0.31Mn0.35O2、导电剂炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯PVDF、实施例1的复合补钠材料按照质量比为90:1:2:7与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合，搅拌均匀形成浆料后，将该浆料涂布在集流体铝箔上，经过干燥、辊压、冲裁，得到用于制备扣式电池的圆片形状正极极片。
应用例2至应用例17与应用例1的区别仅在于，应用例2至应用例17分别使用实施例2至实施例17的复合补钠材料。
应用例18
本应用例与应用例1的区别仅在于，补钠剂与活性材料的质量比为0.02:1。
应用例19
本应用例与应用例1的区别仅在于，补钠剂与活性材料的质量比为0.3:1。
应用例20
本应用例提供一种正极极片，结合图3所示，图3是应用例16正极极片的结构示意图。该正极极片包括集流体1以及依次设于集流体表面的活性材料层2、补钠层3，在活性材料层2中含有活性材料Na0.97Ni0.34Fe0.31Mn0.35O2，补钠层3的材料为实施例1复合补钠材料。
该正极极片的制备方法包括以下步骤：
将活性材料Na0.97Ni0.34Fe0.31Mn0.35O2、导电剂炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯PVDF按照质量比为97:1:2与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合，搅拌均匀形成浆料后，将该浆料涂布在集流体铝箔上，经过干燥、辊压、冲裁，在集流体上形成活性材料层，且集流体与活性材料层为圆片形状；
将实施例1的复合补钠材料与溶剂N-甲基吡咯烷酮剂混合，该浆料中的固含量为60%，且实施例1的复合补钠材料与活性材料的质量比为7:90；搅拌均匀形成浆料后，将该浆料均匀涂布在活性材料层上，烘干得到本应用例的正极极片。
对比应用例1至对比应用例4与应用例1的区别仅在于，对比应用例1的正极极片未使用补钠剂，对比应用例2使用的是对比例1的补钠剂，对比应用例3至对比应用例4分别使用对比例2至对比例3的复合补钠材料。
下面对上述应用例和对比应用例的正极极片的性能测试进行说明
（一）电化学性能测试
制备负极极片：将10wt％水性羧甲基纤维素粘结剂溶解到水中，加入10wt％炭黑导电剂与80wt％的硬碳材料制成分散均匀的浆料。将浆料均匀涂敷在集流体铜箔表面，经过干燥、辊压、冲裁，得到用于制备扣式电池的圆片形状负极极片。
电解液的制备：将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)按照体积比1:1进行混合，然后加入5 wt%氟代碳酸乙烯酯（FEC），接着将充分干燥的钠盐NaClO4按照1 mol/L的比例溶解于上述混合有机溶剂中，配制成电解液。
隔离膜的制备：选用260微米的玻璃纤维薄膜。
电池的组装：
将上述应用例和对比应用例的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极极片、负极极片之间起到隔离的作用，加入上述电解液，组装成扣式电池。
对上述钠电池分别进行循环性能测试和首次充电比容量的测试。
1)循环性能测试
在25℃下，将通过上述应用例和对比应用例组装的钠电池以0.1C倍率从1.7V充电到4.3V、再以0.1C倍率放电到1.7V，进行第一圈满充满放测试。之后以0.1C倍率从1.7充电到3.9V、以0.1C倍率从3.9V放电到1.7V，进行满充满放循环测试，直至钠电池的容量小于初始容量的80％，记录循环圈数。
2)首次充电比容量
在25℃下，将通过上述应用例和对比应用例组装的钠电池以0.1C倍率从1.7V充电到4.3V、再以0.1C倍率放电到1.7V，进行满充满放测试，得到的充电比容量。测试结果如下表1所示。
表1 应用例和对比应用例组装的钠电池的电化学性能测试结果
通过比较应用例1和对比应用例1、对比应用例2可知，应用例1的循环性能和比容量性能均明显优于对比应用例1、对比应用例2。同时进一步结合图4和图5所示，图4是应用例1和对比应用例1、对比应用例2电池的首圈充放电曲线图，图5是应用例1和对比应用例1、对比应用例2电池的循环容量测试结果图。通过上述两个图能够进一步看出本申请实施例1复合补钠材料有助于在首圈充放电后保持较高的比容量水平，多圈循环后的容量保持率也有所提升，整体容量的衰减幅度不大。说明本申请实施例1的复合补钠材料确实能够在化成阶段更快速分解、充分释放活性钠源，减少后续电池循环过程中的电芯胀气等副反应，由此来提高首圈充放电后的比容量水平，以及提高循环性能。
通过比较应用例1和对比应用例3可知，相比于应用例1的首次充电比容量可达342.1mAh/g的水平，对比应用例3仅能发挥241.3 mAh/g，且容量保持率仅有72.9%，远低于应用例1的96.3%。可见，由于对比应用例3中的复合补钠材料仅是直接将补钠剂与聚丙烯腈混合静电纺丝，不进行碳化，故所形成的复合补钠材料虽然可实现补钠剂在聚丙烯腈纺丝上的分散，但由于并未形成具有导电性能的网络，故并没有明显的加快补钠剂在化成阶段的分解速度，因此其首次充电过程中只能发挥部分补钠剂的作用。
通过比较应用例1和对比应用例4可知，对比应用例4的首次充电比容量和循环容量保持率均偏低，甚至比对比应用例3更差。这主要是由于未经过静电纺丝的补钠剂与碳纳米管之间，仅是常规的物理混合，二者之间并没有形成可靠的连接关系，碳纳米管未能促进补钠剂的快速和充分分解。
通过应用例1至应用例20可以看出，相比于对比应用例1至对比应用例4，应用例1至应用例20由于添加了本申请实施例的复合补钠材料，其能有效提高首次充放电比容量，降低补钠剂缓释导致的产气效应，同时补钠剂分解后残留的导电网络结构空间还能够为电解液的浸润提供丰富通道，进而提高了电池的循环性能。
其中，通过比较应用例1、应用例4至应用例6可知，这些应用例的电化学性能均优于对比应用例，但其中的应用例1具有更优的性能。本申请实施例优选的补钠剂粒径为500nm~1000 nm，以使较大颗粒的补钠剂更易于连接在导电网络结构的表面，促进更多补钠剂与电解液的直接接触，减少补钠剂中钠离子的传输路，减少补钠剂被较厚的碳层包覆而导致钠离子释放需要穿过导电网络结构的情况。
通过比较应用例1、应用例7至应用例10可知，这些应用例的电化学性能均优于对比应用例，但其中的应用例1和应用例9具有更优的性能。本申请实施例更优选的补钠剂在复合补钠材料中的质量占比为20%~70%，补钠剂的质量占比过低时，其能起到的补钠作用有限，对首次充电比容量和循环性能的提升都有限；补钠剂的质量占比过多时，易导致导电性下降，补钠剂消耗后剩余的导电网络结构不稳定容易坍塌，进而导致充电容量和循环性能都呈现下降趋势。
通过比较应用例1、应用例11至应用例13可知，这些应用例的电化学性能均优于对比应用例，但其中的应用例1具有更优的性能，表明导电网络结构的直径具有更优选的范围。
通过比较应用例1、应用例14至应用例17可知，这些应用例的电化学性能均优于对比应用例，但其中的应用例1具有更优的性能，表明碳化温度具有更优选的范围。
通过比较应用例1、应用例18至应用例19可知，补钠剂的质量占比偏低时，会影响补钠效果降低，补钠剂的质量占比偏多时，会导致正极极片中的活性材料的占比降低，影响电池的比容量。
通过比较应用例1、应用例20可知，这些应用例的电化学性能均优于对比应用例，但其中的应用例1具有更优的性能，说明将活性材料和复合补钠材料混合在一个膜层结构中使用时，比活性材料和复合补钠材料分层使用时，更有助于提高电化学性能。这主要是由于两种材料分层设置后，复合补钠材料在分解释放后，膜层的界面接触性会变差，且分层设置时活性材料层需加入更多导电剂，对电池的比容量有一定影响。
以上对本发明实施例公开的复合补钠材料及制备方法、正极极片、钠电池、用电设备进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其制备方法及其核心思想：同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种正极极片，所述正极极片包括集流体以及设于所述集流体至少一侧表面的活性材料层，其特征在于，所述活性材料层包括活性材料和复合补钠材料，所述正极极片通过将所述活性材料、所述复合补钠材料、导电剂和粘结剂搅拌均匀形成浆料后涂覆在所述集流体上，经干燥、辊压、冲裁得到，所述复合补钠材料呈纤维状，所述复合补钠材料包括导电网络结构以及连接在所述导电网络结构上的补钠剂，所述补钠剂为有机钠盐和/或无机钠盐，所述补钠剂呈颗粒状，所述补钠剂的粒径为300 nm~1000 nm，所述补钠剂凸出于所述导电网络结构的表面，所述导电网络结构为经静电纺丝与碳化处理的柔性高分子化合物，其中所述碳化处理的温度为400℃~1000℃。
2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述补钠剂的分子式为NaxMyLzRw，其中，所述M、所述L、所述R各自分别选自为C、O、N、F、S、P、Si、H或Cl元素，所述x的范围为1~5，所述y、所述z、所述w的范围各自分别选自0~10；和/或，
所述柔性高分子化合物包括聚丙烯腈、聚酰胺或聚乙烯醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述补钠剂在所述复合补钠材料中的质量占比为5%~70%；和/或，所述补钠剂为Na2CO3或NaCl。
4.根据权利要求1至3任一项所述的正极极片，其特征在于，所述导电网络结构的直径为300 nm~1000 nm。
5.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述复合补钠材料的制备方法包括以下步骤：
静电纺丝：对含有所述柔性高分子化合物、所述补钠剂的纺丝液进行静电纺丝，得到纤维状复合材料；
碳化：对所述纤维状复合材料进行预氧化和碳化，得到纤维状的所述复合补钠材料。
6.根据权利要求5所述的正极极片，其特征在于，所述静电纺丝的步骤为：将所述柔性高分子化合物溶于溶剂中，再加入助剂和所述补钠剂后搅拌形成所述纺丝液；
其中，所述柔性高分子化合物包括聚丙烯腈、聚酰胺或聚乙烯醇中的至少一种；和/或，所述溶剂为二甲基乙酰胺、乙醇、二甲基乙酰胺、四氢呋喃或水；和/或，所述助剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚环氧乙烷。
7.根据权利要求6所述的正极极片，其特征在于，所述柔性高分子化合物的质量与所述溶剂的体积比为0.1～2 g:7mL，所述柔性高分子化合物与所述助剂的质量比为0.1～2:0.286；和/或，
所述柔性高分子化合物与所述复合补钠材料的质量比为0.1～2:0.2。
8.根据权利要求5至7任一项所述的正极极片，其特征在于，所述碳化的步骤中，所述预氧化的温度为100℃~300℃，所述预氧化的时间为1.5小时~3小时。
9.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述复合补钠材料与所述活性材料的质量比为0.02:1~0.3:1。
10.一种钠电池，其特征在于，所述钠电池包括如权利要求1至9任一项所述的正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述隔膜设于所述正极极片和所述负极极片之间组成电芯，所述电解液注液在所述电芯内。
11.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括用电设备本体以及如权利要求10所述的钠电池，所述钠电池用于为所述用电设备本体供电。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117239104B (zh) * 2023-11-13 2024-03-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 补锂添加剂、正极极片、电池、用电装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112768699A (zh) * 2021-01-11 2021-05-07 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种钠离子电池正极片及其制备方法、钠离子电池
CN114188529A (zh) * 2021-11-30 2022-03-15 湖南钠方新能源科技有限责任公司 一种复合正极材料及其制备方法、正极片以及钠离子电池
CN115084433A (zh) * 2022-06-23 2022-09-20 蜂巢能源科技股份有限公司 一种正极极片和钠离子电池
CN115117558A (zh) * 2022-08-01 2022-09-27 湖南钠方新能源科技有限责任公司 一种补钠组合物及钠离子电池
CN115832289A (zh) * 2023-02-20 2023-03-21 河南工学院 一种钠离子电池用柔性的磷酸钒锰钠/碳复合正极材料及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL3311434T3 (pl) * 2015-06-19 2020-05-18 Centre National De La Recherche Scientifique Sposób wytwarzania materiału kompozytowego na elektrodę dodatnią do akumulatora jonowego

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112768699A (zh) * 2021-01-11 2021-05-07 湖南立方新能源科技有限责任公司 一种钠离子电池正极片及其制备方法、钠离子电池
CN114188529A (zh) * 2021-11-30 2022-03-15 湖南钠方新能源科技有限责任公司 一种复合正极材料及其制备方法、正极片以及钠离子电池
WO2023097982A1 (zh) * 2021-11-30 2023-06-08 湖南钠方新能源科技有限责任公司 一种复合正极材料及其制备方法、正极片以及钠离子电池
CN115084433A (zh) * 2022-06-23 2022-09-20 蜂巢能源科技股份有限公司 一种正极极片和钠离子电池
CN115117558A (zh) * 2022-08-01 2022-09-27 湖南钠方新能源科技有限责任公司 一种补钠组合物及钠离子电池
CN115832289A (zh) * 2023-02-20 2023-03-21 河南工学院 一种钠离子电池用柔性的磷酸钒锰钠/碳复合正极材料及其制备方法

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