一种钠离子电池制造技术

为克服现有钠离子电池存在高倍率循环性能和低温性能不足的问题，本发明专利技术提供了一种钠离子电池，包括正极、负极和非水电解液，所述负极包括含有负极活性材料的负极材料层，所述非水电解液包括非水有机溶剂和钠盐，所述钠盐包括双(氟磺酰)亚胺钠；所述钠离子电池满足以下条件：0.5≤x*y/z≤4.5，且1.05≤x≤1.20，2≤y≤12，1≤z≤12；其中，x为钠离子电池的N/P比；y为负极活性材料的中值粒径，单位为μm；z为非水电解液中双(氟磺酰)亚胺钠的质量百分含量，单位为％。本发明专利技术提供的钠离子电池的低温性能优，实现高倍率和长循环运行的性能优点。实现高倍率和长循环运行的性能优点。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体涉及一种钠离子电池。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池的需求量迅速增加，锂资源成本不断增加，锂离子电池的生产成本也逐渐提高，面对上述问题，研究者们开始思考利用资源丰富的钠元素取代锂元素，并逐渐开始了对钠离子电池的研究。钠离子电池与锂离子电池原理结构类似，与锂电相比，钠离子电池资源广、成本低且波动小，且具有宽温区和高安全的性能赋予替代潜力，随着钠离子电池技术的不断进步，钠离子电池将在我国能源体系占据重要席位，尤其在储能领域具备广阔的成长空间，因此，发展高性能、低成本的钠离子电池是决定其是否能够产业化的决定性因素。
[0003]现有的钠离子电池存在高倍率充放电性能不足的问题，在高倍率充放电时，容易导致钠离子在负极上的不均匀沉积，形成钠枝晶，进而使得钠离子电池出现自放电的问题，影响电池循环性能，同时电解液在低温的粘度较高，影响离子传导性能。

技术实现思路

[0004]针对现有钠离子电池存在高倍率循环性能和低温性能不足的问题，本专利技术提供了一种钠离子电池。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供了一种钠离子电池，包括正极、负极和非水电解液，所述负极包括含有负极活性材料的负极材料层，所述非水电解液包括非水有机溶剂和钠盐，所述钠盐包括双(氟磺酰)亚胺钠；
[0007]所述钠离子电池满足以下条件：
[0008]0.5≤x*y/z≤4.5，且1.05≤x≤1.20，2≤y≤12，1≤z≤12；
[0009]其中，x为钠离子电池的N/P比；
[0010]y为负极活性材料的中值粒径，单位为μm；
[0011]z为非水电解液中NaFSI的质量百分含量，单位为％。
[0012]可选的，所述钠离子电池满足以下条件：
[0013]0.8≤x*y/z≤3.2。
[0014]可选的，所述钠离子电池的N/P比x为1.10～1.18。
[0015]可选的，所述负极活性材料的中值粒径y为4～8μm。
[0016]可选的，所述非水电解液中双(氟磺酰)亚胺钠的质量百分含量z为2％～11％。
[0017]可选的，所述负极活性材料包括软碳、硬碳、碳纳米管、膨胀石墨和石墨烯中的至少一种。
[0018]可选的，所述正极包括含有正极活性材料的正极材料层，所述正极活性材料包括含钠的层状氧化物、含钠的聚阴离子化合物和含钠的普鲁士蓝化合物中的至少一种；
[0019]所述含钠的层状氧化物包括层状过渡金属氧化物，所述层状过渡金属氧化物包括式Ⅰ所示的化合物：
[0020]Na
x
M
y
O
z
ꢀꢀ
式Ⅰ[0021]其中，0＜x≤1，0＜y≤1，1＜z≤2，M选自Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb、V中的至少一种；
[0022]所述普鲁士蓝化合物包括式Ⅱ所示的化合物：
[0023]Na
x
′
L
y
′
[L
′
(CN)6]y
′
·
z
′
H2O
ꢀꢀ
式Ⅱ[0024]其中，0＜x
′
≤2，0＜y
′
≤1，0＜z
′
≤20，L和L
′
各自选自Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb、V中的至少一种；
[0025]所述聚阴离子化合物包括磷酸盐类化合物和硫酸盐类化合物中的至少一种；
[0026]所述磷酸盐类化合物包括式Ⅲ或式Ⅳ所示的化合物中的至少一种：
[0027]Na3(M
′
O1‑
q
PO4)2F
1+2q
ꢀꢀ
式Ⅲ[0028]其中，0≤q≤1，M
′
选自Al、V、Ge、Fe、Ga中的至少一种：
[0029]Na2EPO4F式Ⅳ[0030]其中，E选自Fe、Mn中的至少一种；
[0031]所述硫酸盐类化合物包括式
Ⅴ
所示的化合物中的至少一种：
[0032]Na2Y(SO4)2·
2H2O
ꢀꢀ
式
Ⅴ
[0033]其中，Y选自Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb、V中的至少一种。
[0034]可选的，所述钠盐还包括辅助钠盐，所述辅助钠盐包括高氯酸钠、四氟硼酸钠、六氟磷酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、六氟砷酸钠、三氟乙酸钠、四苯硼酸钠、三氟甲基磺酸钠和双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的至少一种；
[0035]以所述非水电解液的总质量为100％计，所述辅助钠盐的质量百分含量为1％～14％。
[0036]可选的，所述非水电解液还包括添加剂，所述添加剂包括硫酸乙烯酯、1,3
‑
丙烷磺酸内酯、1,3
‑
丙烯磺酸内酯、1,4
‑
丁烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯和双氟代碳酸乙烯酯中的至少一种；
[0037]以所述非水电解液的总质量为100％计，所述添加剂的质量百分含量为1％～3％。
[0038]可选的，所述非水有机溶剂包括碳酸酯类、羧酸酯类和醚类中的至少一种；
[0039]优选的，所述碳酸酯类包括碳原子数3～5的环状或链状碳酸酯，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸丙烯酯、γ
‑
丁内酯、碳酸亚丁酯中的至少一种；所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯中的至少一种；
[0040]所述羧酸酯类包括碳原子数2～6的羧酸酯，所述羧酸酯包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯中的至少一种；
[0041]所述醚类包括碳原子数4～10的环状醚或链状醚，所述环状醚包括1,3
‑
二氧戊烷、1,4
‑
二氧惡烷、四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃，2
‑
三氟甲基四氢呋喃中的至少一种；所述链状醚包括二甲氧基甲烷、1,2
‑
二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚中的至少一种；
[0042]以所述电解液的质量为100％计，所述非水有机溶剂的质量百分含量为70％～92％。
[0043]根据本专利技术提供的钠离子电池，在非水电解液中加入有双(氟磺酰)亚胺钠(NaFSI)，NaFSI能够参与到负极表面的钝化膜的形成，负极表面的钝化膜有利于抑制非水电解液与负极之间副反应的发生，有效提高非水电解液的稳定性，降低电池阻抗，更重要的是，专利技术人通过大量研究发现，当所述钠离子电池的N/P比x、所述负极活性材料的中值粒径y和所述非水电解液中NaFSI的质量百分含量z满足条件：0.5≤x*y/z≤4.5，且1.05≤x≤1.20，2≤y≤12，1≤z≤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，其特征在于，包括正极、负极和非水电解液，所述负极包括含有负极活性材料的负极材料层，所述非水电解液包括非水有机溶剂和钠盐，所述钠盐包括双(氟磺酰)亚胺钠；所述钠离子电池满足以下条件：0.5≤x*y/z≤4.5，且1.05≤x≤1.20，2≤y≤12，1≤z≤12；其中，x为钠离子电池的N/P比；y为负极活性材料的中值粒径，单位为μm；z为非水电解液中双(氟磺酰)亚胺钠的质量百分含量，单位为％。2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池满足以下条件：0.8≤x*y/z≤3.2。3.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池的N/P比x为1.10～1.18。4.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极活性材料的中值粒径y为4～8μm。5.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述非水电解液中双(氟磺酰)亚胺钠的质量百分含量z为2％～11％。6.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极活性材料包括软碳、硬碳、碳纳米管、膨胀石墨和石墨烯中的至少一种。7.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极包括含有正极活性材料的正极材料层，所述正极活性材料包括含钠的层状氧化物、含钠的聚阴离子化合物和含钠的普鲁士蓝化合物中的至少一种；优选的，所述含钠的层状氧化物包括层状过渡金属氧化物，所述层状过渡金属氧化物包括式Ⅰ所示的化合物：Na
x
M
y
O
z
式Ⅰ其中，0＜x≤1，0＜y≤1，1＜z≤2，M选自Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb、V中的至少一种；所述普鲁士蓝化合物包括式Ⅱ所示的化合物：Na
x
′
L
y
′
[L
′
(CN)6]
y
′
·
z
′
H2O式Ⅱ其中，0＜x
′
≤2，0＜y
′
≤1，0＜z
′
≤20，L和L
′
各自选自Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb、V中的至少一种；所述聚阴离子化合物包括磷酸盐类化合物和硫酸盐类化合物中的至少一种；所述磷酸盐类化合物包括式Ⅲ或式Ⅳ所示的化合物中的至少一种：Na3(M
′
O1‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中波，刘杨，敖小虎，杨泰源，郑仲天，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：