CN117790779A - 一种钠离子电池正极浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钠离子电池正极浆料及其制备方法，涉及钠离子电池领域，包括以下重量份原料：95‑97份镍铁锰酸钠，1‑3份导电剂，1.7‑2份粘结剂，0.1‑0.5份分散剂。其中，所述分散剂采用草酸，所述粘结剂采用PVDF。本发明采用PVDF作为粘结剂，同时结合草酸作为分散剂，能够有效避免浆料出现凝胶状，即减少了碱性基团破坏C‑F/C‑H键的可能；从而使得浆料流动性较好，保证了浆料的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及钠离子电池领域，具体涉及一种钠离子电池正极浆料及其制备方法。
背景技术
二次电池作为新能源储能方式之一，因其可以反复使用、使用寿命长和经济实用等优点被广泛重视，其中锂离子电池凭借高能量密度和高比容量等自身优势，不论是在科学研究中还是在商业化进程中都得到了广泛应用。但地壳中锂资源的储量较少且分布不均匀，导致锂离子电池成本较高，限制其持续且长久的大规模发展。
因此，越来越多的研究人员将目光放在与锂离子电池同时被提出的钠离子电池上。钠离子电池具有许多不可替代的优点，使其有望成为除锂离子电池以外的另一大规模商业化的二次电池之一。如：(1)钠元素在地壳中分布广泛，占比约为2.75％(质量分数)，锂元素仅占0.002％(质量分数)，丰度高，因此钠离子电池展现出明显的成本优势。(2)相比于锂离子，钠离子具有更好的界面去溶剂化能力以及更小的斯托克斯直径，即低浓度的钠盐电解液可实现较高的离子电导率。(3)钠与锂作为同一主族元素，两者具有类似的化学性质，因此钠离子电池具有与锂离子电池相似的工作原理，从而在后续探索中可参考锂离子电池的一些研究成果。(4)钠离子电池的另一成本优势为钠不会与铝箔发生反应，因此可以采用较为便宜的铝集流体来降低成本。
但是现有技术中，钠离子电池正极浆料中，但是层状氧化物材料空气稳定性较差，表面有较多的碱性化合物，因此，需要对这些碱性物质可能会造成浆料出现凝胶现象，即失去流动性，影响后续的涂布工艺。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种钠离子电池正极浆料及其制备方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种钠离子电池正极浆料，包括以下重量份原料：
95-97份镍铁锰酸钠，1-3份导电剂，1.7-2份粘结剂，0.1-0.5份分散剂。
其中，所述分散剂采用草酸，所述粘结剂采用PVDF。
进一步地，所述导电剂采用炭黑和导电炭管。
进一步地，还包括1-5重量份的添加剂，所述添加剂为复合疏水粒子。
进一步地，所述复合疏水粒子的粒度为5-8μm。
本发明还公开了一种钠离子电池正极浆料的制备方法，将镍铁锰酸钠、导电剂、粘结剂、分散剂混合均匀，然后加入溶剂，进行分散，调整固含量和粘度至合格范围，最后进行除泡处理。
优选地，所述溶剂为NMP。
优选地，所述分散采用1500-2500rpm的转速。
优选地，所述分散时加入添加剂，添加剂的制备方法如下：将高分子微球溶于有机溶剂中，然后加入无机粒子，在50-80℃、2000-2500rpm下分散均匀，然后冷却，制得。
优选地，所述无机粒子包括二氧化硅、硅藻土、蒙脱石中的至少一种。
优选地，所述有机溶剂为聚四氟乙烯。
本发明的有益效果是：由于镍铁锰酸钠具有较强的碱性，本发明采用PVDF作为粘结剂，同时结合草酸作为分散剂，能够有效避免浆料出现凝胶状，即减少了碱性基团破坏C-F/C-H键的可能；从而使得浆料流动性较好，保证了浆料的稳定性。再者，本发明还添加了复合疏水粒子，其可以有效减少正极浆料的吸湿性，而且该粒子还能避免浆料的团聚，从而保证了浆料的稳定性。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
一种钠离子电池正极浆料，包括以下重量份原料：
96份镍铁锰酸钠，2份导电剂，1.7份粘结剂，0.3份分散剂。
其中，所述分散剂采用草酸，所述粘结剂采用PVDF。
所述导电剂采用质量比1:3的炭黑和导电炭管。
一种钠离子电池正极浆料的制备方法，将镍铁锰酸钠、导电剂、粘结剂、分散剂混合均匀，然后加入溶剂，进行分散，调整固含量和粘度至合格范围，最后进行除泡处理。
所述溶剂为NMP。所述分散采用2000rpm的转速。
实施例2
一种钠离子电池正极浆料，包括以下重量份原料：
96份镍铁锰酸钠，2份导电剂，1.8份粘结剂，0.2份分散剂。
其中，所述分散剂采用草酸，所述粘结剂采用PVDF。
所述导电剂采用质量比1:3的炭黑和导电炭管。
一种钠离子电池正极浆料的制备方法，将镍铁锰酸钠、导电剂、粘结剂、分散剂混合均匀，然后加入溶剂，进行分散，调整固含量和粘度至合格范围，最后进行除泡处理。
所述溶剂为NMP。所述分散采用2000rpm的转速。
实施例3
一种钠离子电池正极浆料，包括以下重量份原料：
96份镍铁锰酸钠，2份导电剂，1.7份粘结剂，0.3份分散剂。
其中，所述分散剂采用草酸，所述粘结剂采用PVDF。
所述导电剂采用质量比1:3的炭黑和导电炭管。
还包括1重量份的添加剂，所述添加剂为复合疏水粒子。
所述复合疏水粒子的粒度为8μm。
一种钠离子电池正极浆料的制备方法，将镍铁锰酸钠、导电剂、粘结剂、分散剂混合均匀，然后加入溶剂，进行分散，调整固含量和粘度至合格范围，最后进行除泡处理。
所述溶剂为NMP。
所述分散采用2000rpm的转速。
所述分散时加入添加剂，添加剂的制备方法如下：将高分子微球溶于有机溶剂中，然后加入无机粒子，在75℃、2500rpm下分散均匀，然后冷却，制得。
所述无机粒子包括二氧化硅。所述有机溶剂为聚四氟乙烯。
实施例4
一种钠离子电池正极浆料，包括以下重量份原料：
96份镍铁锰酸钠，2份导电剂，1.7份粘结剂，0.3份分散剂。
其中，所述分散剂采用草酸，所述粘结剂采用PVDF。
所述导电剂采用质量比1:3的炭黑和导电炭管。
还包括1重量份的添加剂，所述添加剂为复合疏水粒子。
所述复合疏水粒子的粒度为8μm。
一种钠离子电池正极浆料的制备方法，将镍铁锰酸钠、导电剂、粘结剂、分散剂混合均匀，然后加入溶剂，进行分散，调整固含量和粘度至合格范围，最后进行除泡处理。
所述溶剂为NMP。
所述分散采用2000rpm的转速。
所述分散时加入添加剂，添加剂的制备方法如下：将高分子微球溶于有机溶剂中，然后加入无机粒子，在75℃、2500rpm下分散均匀，然后冷却，制得。
所述无机粒子包括硅藻土。所述有机溶剂为聚四氟乙烯。
实施例5
一种钠离子电池正极浆料，包括以下重量份原料：
96份镍铁锰酸钠，2份导电剂，1.7份粘结剂，0.3份分散剂。
其中，所述分散剂采用草酸，所述粘结剂采用PVDF。
所述导电剂采用质量比1:3的炭黑和导电炭管。
还包括1重量份的添加剂，所述添加剂为复合疏水粒子。
所述复合疏水粒子的粒度为8μm。
一种钠离子电池正极浆料的制备方法，将镍铁锰酸钠、导电剂、粘结剂、分散剂混合均匀，然后加入溶剂，进行分散，调整固含量和粘度至合格范围，最后进行除泡处理。
所述溶剂为NMP。
所述分散采用2000rpm的转速。
所述分散时加入添加剂，添加剂的制备方法如下：将高分子微球溶于有机溶剂中，然后加入无机粒子，在75℃、2500rpm下分散均匀，然后冷却，制得。
所述无机粒子包括蒙脱石。所述有机溶剂为聚四氟乙烯。
对比例1(无添加草酸)
一种钠离子电池正极浆料，包括以下重量份原料：
96份镍铁锰酸钠，2份导电剂，2份粘结剂。
其中，所述分散剂采用草酸，所述粘结剂采用PVDF。
所述导电剂采用质量比1:3的炭黑和导电炭管。
一种钠离子电池正极浆料的制备方法，将镍铁锰酸钠、导电剂、粘结剂、分散剂混合均匀，然后加入溶剂，进行分散，调整固含量和粘度至合格范围，最后进行除泡处理。
所述溶剂为NMP。
所述分散采用2000rpm的转速。
对上述实施例和对比例制得的浆料进行0、2h、4h、6h、8h、10h、12h粘度的稳定性测试(相邻2h的粘度变化值)，测试结果见表1。
表1实施例和对比例的性能测试结果(mPa.s)
从上表可以得知，本发明制得的浆料的稳定性优于对比例，主要的原因可能如下：实施例采用PVDF作为粘结剂，同时结合草酸作为分散剂，能够有效避免浆料出现凝胶状，即减少了碱性基团破坏C-F/C-H键的可能；从而使得浆料流动性较好，保证了浆料的稳定性。再者，实施例中还添加了复合疏水粒子，其可以有效减少正极浆料的吸湿性，而且该粒子还能避免浆料的团聚，从而保证了浆料的稳定性。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，还可以做出其他各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钠离子电池正极浆料，其特征在于，包括以下重量份原料：
95-97份镍铁锰酸钠，1-3份导电剂，1.7-2份粘结剂，0.1-0.5份分散剂。
其中，所述分散剂采用草酸，所述粘结剂采用PVDF。
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极浆料，其特征在于，所述导电剂采用炭黑和导电炭管。
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极浆料，其特征在于，还包括1-5重量份的添加剂，所述添加剂为复合疏水粒子。
4.根据权利要求3所述的一种钠离子电池正极浆料及其制备方法，其特征在于，所述复合疏水粒子的粒度为5-8μm。
5.一种钠离子电池正极浆料的制备方法，其特征在于，将镍铁锰酸钠、导电剂、粘结剂、分散剂混合均匀，然后加入溶剂，进行分散，调整固含量和粘度至合格范围，最后进行除泡处理。
6.根据权利要求5所述的一种钠离子电池正极浆料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为NMP。
7.根据权利要求5所述的一种钠离子电池正极浆料的制备方法，其特征在于，所述分散采用1500-2500rpm的转速。
8.根据权利要求5所述的一种钠离子电池正极浆料的制备方法，其特征在于，所述分散时加入添加剂，添加剂的制备方法如下：将高分子微球溶于有机溶剂中，然后加入无机粒子，在50-80℃、2000-2500rpm下分散均匀，然后冷却，制得。
9.根据权利要求8所述的一种钠离子电池正极浆料的制备方法，其特征在于，所述无机粒子包括二氧化硅、硅藻土、蒙脱石中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的一种钠离子电池正极浆料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为聚四氟乙烯。
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