一种钠离子电池制造技术

为克服现有层状氧化物材料作为钠离子电池正极存在电池阻抗高和倍率性能不足的问题，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Na

【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]新能源市场的快速增长为钠离子电池的发展提供了极大的机遇。据行业分析预测，由于钠离子电池的原料价格更低，在原料成本上具有优势，与商业化锂离子电池相比，成本有望降低约30％，因此钠离子电池在成本敏感的电化学储能上具有可观前景。
[0003]目前钠离子电池主要采用层状氧化物材料作为正极，其中又以含镍或锰的层状氧化物材料为主，由于该类层状氧化物具有相变复杂、结构稳定性较差、成本较高的缺陷，需要在正极引入其他元素掺杂进行改性。掺杂后正极的离子扩散受限，导致电池阻抗增加，倍率性能降低，进而导致掺杂的钠离子正极材料难以实际应用。

技术实现思路

[0004]针对现有层状氧化物材料作为钠离子电池正极存在电池阻抗高和倍率性能不足的问题，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Na
x
M1
y
M2
(1
‑
y)
O
z
，0＜x≤1，0＜y＜1，1＜z≤2，M1选自Ni、Mn中的至少一种，M2选自Fe、Cu、Ti、V、Co、Cr、Sn、Mo中的至少一种；所述非水电解液包括非水有机溶剂、钠盐和锂盐；
[0007]所述钠离子电池满足以下条件：
[0008]1≤A/B≤500，且5≤A≤30，0.05≤B≤20；
[0009]其中，A为正极活性材料中M2元素的质量百分含量，单位为％；
[0010]B为非水电解液中Li元素的质量含量，单位为ppm。
[0011]可选的，所述钠离子电池满足以下条件：
[0012]5≤A/B≤300。
[0013]可选的，所述正极活性材料中M2元素的质量百分含量A为10～25％。
[0014]可选的，所述非水电解液中Li元素的质量含量B为0.08～10ppm。
[0015]可选的，所述正极活性材料包括Na
p
Ni
m
Mn
n
Fe
(1
‑
m
‑
n)
O2，其中0＜p≤1，0≤m＜1，0≤n＜1，0＜m+n＜1。
[0016]可选的，所述正极活性材料包括NaNi
0.3
Mn
0.2
Fe
0.2
Cu
0.3
O2、NaNi
0.4
Mn
0.3
Fe
0.2
Cu
0.1
O2、NaNi
0.3
Mn
0.3
Fe
0.2
Cu
0.2
O2、NaNi
0.2
Mn
0.4
Fe
0.4
O2、NaNi
0.3
Mn
0.3
Fe
0.4
O2、NaNi
0.4
Mn
0.3
Fe
0.3
O2、NaNi
0.4
Mn
0.4
Fe
0.2
O2、NaNi
0.5
Mn
0.35
Fe
0.15
O2、NaNi
0.4
Mn
0.4
Ti
0.2
O2中的至少一种。
[0017]可选的，所述钠盐包括六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、三氟甲基磺酰亚胺钠、三氟甲基磺酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、双草酸硼酸钠、二氟草酸硼酸钠、六氟砷酸钠、三氟乙酸钠、四苯硼酸钠和双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的至少一种。
[0018]可选的，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述钠盐的质量百分含量为1％～12％。
[0019]可选的，所述锂盐包括LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiPO2F2、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2、LiClO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、Li2B
10
Cl
10
、LiSO3F、LiTOP、LiDODFP和低级脂肪族羧酸锂盐中的至少一种。
[0020]可选的，所述非水电解液还包括添加剂，所述添加剂包括环状碳酸酯类化合物、氟代环状碳酸酯类化合物、环状磺酸酯类化合物、环状硫酸酯类化合物和硼酸酯类化合物中的至少一种；
[0021]优选的，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0.01％～5％。
[0022]可选的，所述环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯和亚甲基碳酸乙烯酯中的至少一种；
[0023]所述氟代环状碳酸酯类化合物包括氟代碳酸乙烯酯和双氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。
[0024]所述环状磺酸酯包括1,3
‑
丙烷磺内酯、1,4
‑
丁烷磺内酯和1,3
‑
丙烯磺酸内酯的至少一种；
[0025]所述环状硫酸酯包括硫酸乙烯酯、4
‑
甲基硫酸乙烯酯和硫酸丙烯酯中的至少一种；
[0026]所述环状硼酸酯包括二氟草酸硼酸钠、双草酸硼酸钠、双(水杨酸)硼酸钠中的至少一种。
[0027]根据本专利技术提供的钠离子电池，采用了层状过渡金属氧化物作为正极活性材料，层状过渡金属氧化物中掺杂有M2元素，以提高正极活性材料的稳定性，同时在非水电解液中加入有微量的锂盐，专利技术人通过大量研究发现，在电池化成的过程中，非水电解液中添加的锂盐能够很好地参与正极活性材料表面的界面反应，生成含锂的离子导体，同时正极活性材料中掺杂的M2元素在电池化成的过程起到对电解液分解的催化作用，间接调控界面膜中含锂的离子导体的生成，因此，正极活性材料中M2元素的添加量与非水电解液中锂离子的含量对于提高正极界面膜的形成质量上具有相互关联的作用，具体的，当所述正极活性材料中M2元素的质量百分含量A和所述非水电解液中Li元素的质量含量B满足条件1≤A/B≤500，且5≤A≤30，0.05≤B≤20时，得到的含锂界面膜具有较好的钠离子传导能力，改善钠离子的界面传输速率，减低离子传导阻抗，所得到的钠离子电池不仅具有较好的循环稳定性，同时电池阻抗较低，有效地提升了钠离子电池的倍率性能。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]本本文档来自技高网...

【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Na
x
M1
y
M2
(1
‑
y)
O
z
，0＜x≤1，0＜y＜1，1＜z≤2，M1选自Ni、Mn中的至少一种，M2选自Fe、Cu、Ti、V、Co、Cr、Sn、Mo中的至少一种；所述非水电解液包括非水有机溶剂、钠盐和锂盐；所述钠离子电池满足以下条件：1≤A/B≤500，且5≤A≤30，0.05≤B≤20；其中，A为正极活性材料中M2元素的质量百分含量，单位为％；B为非水电解液中Li元素的质量含量，单位为ppm。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：5≤A/B≤300。3.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料中M2元素的质量百分含量A为10～25％。4.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Li元素的质量含量B为0.08～10ppm。5.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料包括Na
p
Ni
m
Mn
n
Fe
(1
‑
m
‑
n)
O2，其中0＜p≤1，0≤m＜1，0≤n＜1，0＜m+n＜1。6.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料包括NaNi
0.3
Mn
0.2
Fe
0.2
Cu
0.3
O2、NaNi
0.4
Mn
0.3
Fe
0.2
Cu
0.1
O2、NaNi
0.3
Mn
0.3
Fe
0.2
Cu
0.2
O2、NaNi
0.2
Mn
0.4
Fe
0.4
O2、NaNi
0.3
Mn
0.3
Fe
0.4
O2、NaNi
0.4

【专利技术属性】
技术研发人员：刘中波，敖小虎，刘杨，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：