一种钠离子电池正极补钠方法及钠离子电池技术

本发明专利技术公开了一种钠离子电池正极补钠方法，包括以下步骤：S1：将正极补钠剂与溶剂A混合，在砂磨机中充分砂磨分散，得到浆料B；S2：将硫酸亚铁、硫酸钠通过去离子水混合，然后再加入导电剂搅拌混匀得到浆料A，然后与浆料B混合，然后进行喷雾造粒，得到正极材料前驱体；S3：将正极材料前驱体在氮气氛围煅烧得到拥有复合补钠剂的正极材料NaxFey(SO4)z，本发明专利技术利用锰酸钠本身作为一种正极材料在高电压下能释放较高的能量的特点，可以补充首次充电中弥补SEI膜或其他副反应造成的钠离子损失；本发明专利技术提供的钠离子电池正极补钠技术，安全、稳定，生产过程成本低廉，且操作方便。且操作方便。且操作方便。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池正极补钠方法及钠离子电池


[0001]本专利技术涉及钠离子电池领域，具体是一种钠离子电池正极补钠方法及钠离子电池。

技术介绍

[0002]碳达峰、碳中和目标要求新能源尤其是储能锂离子电池发展迅速，但受限于锂、钴等稀缺资源，锂离子电池成本很难有效的降低。而钠离子电池工作原理类同与锂电，且钠资源丰富，成本低廉，对于开发钠离子电池具有重要意义。钠离子电池负极一般采用软碳或硬碳材料，其存在首次库伦效率低的问题，影响电池能量密度。
[0003]目前除了对负极材料进行工艺改性提高库伦效率外，通过对钠离子电池进行补钠，可以改善电池库伦效率低的问题。对于补钠材料的选择，首先要求在充放电过程中能提供钠离子，充放电材料结构不影响电极物理变化，同时电化学化学性质稳定，对环境稳定以及可加工性等特点。但现有的补钠方法存在着工艺成本高的问题。
[0004]基于此，亟需开发一种满足要求的补钠材料及方法，以改善电池首次库伦效率低，同时兼顾低成本要求，以便钠离子电池的发展及推广。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一种，本专利技术采用一种简单操作、成本低廉的方法直接对正极材料进行补钠，也改善了全电池首次库伦效率低的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种钠离子电池正极补钠方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将正极补钠剂与溶剂A混合，在砂磨机中充分砂磨分散，得到浆料B；S2：将硫酸亚铁、硫酸钠通过去离子水混合，然后再加入导电剂搅拌混匀得到浆料A，然后与浆料B混合，然后进行喷雾造粒，得到正极材料前驱体；S3：将正极材料前驱体在氮气氛围煅烧得到拥有复合补钠剂的正极材料Na
x
Fe
y
(SO4)
z
。
[0007]作为优选的，所述正极补钠剂为Na
r
MnO2，其中r=0.8~1.1；溶剂A为去离子水、乙醇、乙醚、N
‑
甲基吡咯烷酮（NMP）、丙酮中的一种或几种组合；。
[0008]作为优选的，补钠剂与溶剂A的质量比范围为1:2~1:10。
[0009]作为优选的，所述硫酸亚铁、硫酸钠、导电剂、去离子水以及浆料B的质量比值为75:20~30: 20~100:200~300:20~60。
[0010]作为优选的，所述正极材料前驱体中正极补钠剂的质量比例范围为1%
‑
10%。
[0011]作为优选的，其中1<x≤10，1<y≤10，z=x/2+y。
[0012]作为优选的，步骤S3中，煅烧的温度为300~400℃，保持时间为5~20h，降温后得到拥有复合补钠剂的正极材料。
[0013]作为优选的，所述步骤S2中导电剂为固含量为3.0%~6.0%的碳纳米管水溶液。
[0014]一种钠离子电池，包括由上述的钠离子电池正极补钠方法制备的正极材料。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术利用锰酸钠本身作为一种正极材料在高电压下能释放较高的能量的特点，可以补充首次充电中弥补SEI膜或其他副反应造成的钠离子损失。同时高电压下本身的相变并不会引起体积较大的变化，也不会影响离子或电子传导阻抗，因此在锰酸钠补钠的过程中，不会引起结构变化大造成结构坍塌的风险，结构稳定。通过在硫酸亚铁钠正极材料制备过程中添加锰酸钠作为补钠剂，经过砂磨分散再喷雾造粒的方式，可以在锰酸钠表面包覆硫酸亚铁钠，抑制住锰酸钠的钠溶出和锰溶解，改善材料加工性能和电性能；本专利技术提供的钠离子电池正极补钠技术，安全、稳定，生产过程成本低廉，且操作方便。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术的正极补钠的方法流程图；图2为对比例中正极材料对硬碳负极的全电首次充放电曲线；图3为实施例一中复合补钠剂的硫酸亚铁钠正极材料的SEM图；图4为实施例一中正极材料对硬碳负极的全电首次充放电曲线；图5为实施例二中正极材料对硬碳负极的全电首次充放电曲线。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0020]如图1
‑
图5所示，实施例一：浆料B的制备：称取16.8g锰酸钠材料，加入到40g无水乙醇中进行机械搅拌30min，然后将混合浆料加入砂磨机中研磨1h。
[0021]前驱体的制备：将150g硫酸亚铁和46g硫酸钠分别溶解于550g去离子水中，然后加入到160g固含量为5%的碳纳米管水溶液于其中，机械搅拌30min得到浆料A。然后将混合溶液与浆料B进行混合，直接通过喷雾干燥的方式进行造粒。
[0022]正极材料的制备：对造粒后的前驱体在氮气氛围下烧结，升温至400℃，保温10h，降温后得到正极材料。
[0023]电池组装及测试：正极材料、SP、PVDF按照质量比90:5:5称取，加入一定量的NMP进行高速分散，然后进行涂布辊压，干燥后裁切φ14mm正极极片，匹配φ16mm硬碳负极极片，电解液为NaPF6+EC+PC+EMC体系，组装扣电全电池进行测试。首次充放电容量如图4所示，首次充放电容量分别是97mAh/g和92mAh/g，首次库伦效率在94.8%以上，电池循环50次循环后容量保持率大于92.7%。
[0024]实施例二：浆料B的制备：称取16.8g锰酸钠材料，加入到40g NMP中进行机械搅拌30min，然后将混合浆料加入砂磨机中研磨1h。
[0025]前驱体的制备：将150g硫酸亚铁和46g硫酸钠分别溶解于550g去离子水中，然后加入到1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极补钠方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将正极补钠剂与溶剂A混合，在砂磨机中充分砂磨分散，得到浆料B；S2：将硫酸亚铁、硫酸钠通过去离子水混合，然后再加入导电剂搅拌混匀得到浆料A，然后与浆料B混合，然后进行喷雾造粒，得到正极材料前驱体；S3：将正极材料前驱体在氮气氛围煅烧得到拥有复合补钠剂的正极材料Na
x
Fe
y
(SO4)
z
。2.根据权利要求1所述的钠离子电池正极补钠方法，其特征在于：所述正极补钠剂为Na
r
MnO2，其中r=0.8~1.1；溶剂A为去离子水、乙醇、乙醚、N
‑
甲基吡咯烷酮、丙酮中的一种或几种组合。3.根据权利要求2所述的钠离子电池正极补钠方法，其特征在于：补钠剂与溶剂A的质量比范围为1:2~1:10。4.根据权利要求1所述的钠离子电池正极补钠方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗传军，段华玲，陈腾飞，任小磊，徐慧芳，孙振航，李明军，
申请(专利权)人：多氟多新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：