一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用，所述钠离子电池正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括层状氧化物材料、聚阴离子正极材料、导电剂和粘结剂，所述钠离子电池正极极片的OI值OI

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于钠离子电池
，涉及一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着新能源产业的快速发展，锂离子电池在储能及其动力电池方面有着及其重要的作用，而随着行业的极速发展，锂盐价格快速的上升，导致原料的成本价格急剧的增加，而且由于锂资源的短缺，后期发展极有可能遇到国外市场的卡脖子的现象。钠离子电池由于钠资源及其丰富，而且制造成本低，因此钠离子电池是新能源行业发展后期的主要储能工具，目前，钠离子电池的研究虽然取得了一些可观的成绩，但仍有很多问题需要进一步研究，特别是钠离子电池正极材料。
[0003]CN115117323A公开了一种层状氧化物钠离子电池正极材料，包含至少一种式为Na
p
Ni
x
Mn
y
M
z
O2‑
α
‑
(1
‑
p)
F
α
的化合物、至少一种钠离子可传导的钠金属氧化物和至少一种氧化物。
[0004]CN116314795A公开了一种聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法。其包括以下几步：(1)原料和碳源搅拌混合；(2)喷雾干燥；(3)前驱体表面包覆补钠层；(4)微波烧结。
[0005]上述方案所述钠离子电池正极材料主要有层状氧化物或聚阴离子型化合物，层状氧化物材料有着相对比较高的能量密度，但其制备工艺相对比较复杂，而且成本相对较高。而聚阴离子化合物中，钒基磷酸盐正极材料虽然工作电压比较高，但钒有毒性而且价格昂贵，制约着这类材料的实际应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用，本专利技术所述钠离子电池正极极片充分发挥了聚阴离子结构稳定，循环性能好以及层状氧化物容量高的特点，早提高电池循环性能的同时，进一步提高了电池的能量密度。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种钠离子电池正极极片，所述钠离子电池正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括层状氧化物材料、聚阴离子正极材料、导电剂和粘结剂，所述钠离子电池正极极片的OI值OI
c
与所述正极极极片的压实密度P之间的关系满足：8≤8/P+15OI
c
/P2≤40。
[0009]本专利技术所述正极极片的OI值OI
c
为正极极片的X射线衍射图谱中003特征衍射峰的峰面积与正极极片的X射线衍射图谱中110特征衍射峰的峰面积的比值。
[0010]本专利技术使用聚阴离子正极与层状氧化物进行结合，通过控制正极极片的OI值与压实密度之间的关系，一方面可以解决聚阴离子电子电导率低的问题，层状氧化物的电导率可以极大的提高整体的电子电导率，另一方面，聚阴离子正极材料可以与层状氧化物表面的残碱结合，中和一部分残碱成分，降低材料的残碱含量。
[0011]优选地，所述正极极片的压实密度P为1.8～2.5g/cm3，例如：1.8g/cm3、1.9g/cm3、2g/cm3、2.2g/cm3或2.5g/cm3等。
[0012]优选地，所述OI
c
为2～60，例如：2、10、20、40或60等。
[0013]优选地，所述层状氧化物材料包括O3型层状氧化物、P2型层状氧化物或隧道型层状氧化物材料中的任意一种或至少两种的组合。
[0014]优选地，所述O3型层状氧化物包括NaFe
2/3
Mn
1/6
Co
1/6
O2。
[0015]优选地，所述P2型层状氧化物包括Na
2/3
Ni
1/3
Mn
1/3
Co
1/3
O2。
[0016]优选地，所述隧道型层状氧化物包括Na
0.44
MnO2。
[0017]优选地，所述层状氧化物材料的比表面积为0.2～1.2m2/g，例如：0.2m2/g、0.5m2/g、0.8m2/g、1m2/g或1.2m2/g等。
[0018]优选地，所述层状氧化物材料的压实密度为2.5～3.5g/cm3，例如：2.5g/cm3、2.8g/cm3、3g/cm3、3.2g/cm3或3.5g/cm3等。
[0019]优选地，所述层状氧化物材料的中值粒径D50为5～15μm，例如：5μm、8μm、10μm、12μm或15μm等。
[0020]优选地，所述聚阴离子正极材料包括焦磷酸铁钠、Na2Fe2(SO4)3、复合磷酸盐或磷酸钒钠中的任意一种或至少两种的组合。
[0021]优选地，所述聚阴离子正极材料的比表面积为2～10m2/g，例如：2m2/g、4m2/g、5m2/g、8m2/g或10m2/g等。
[0022]优选地，所述聚阴离子正极材料的压实密度为1.5～2g/cm3，例如：1.5g/cm3、1.6g/cm3、1.7g/cm3、1.8g/cm3或2g/cm3等。
[0023]优选地，所述聚阴离子正极材料的中值粒径D50为1～8μm，例如：1μm、3μm、4μm、6μm或8μm等。
[0024]优选地，所述层状氧化物材料和聚阴离子正极材料的质量比为(1～20):100，例如：1:100、5:100、10:100、15:100或20:100等，优选为(5～10):100。
[0025]优选地，2≤D150/D250≤10。
[0026]优选地，所述导电剂包括导电炭黑、科琴黑或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合。
[0027]优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯。
[0028]优选地，所述正极集流体包括铝箔。
[0029]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述钠离子电池正极极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0030](1)将层状氧化物材料和聚阴离子正极材料混合搅拌后，得到复合正极材料；
[0031](2)将所述复合正极材料、导电剂、粘结剂和溶剂混合，调节粘度，得到正极浆料；
[0032](3)将所述正极浆料涂覆在正极集流体表面，烘干后辊压，得到所述钠离子电池正极极片。
[0033]优选地，步骤(1)所述混合搅拌包括一步搅拌和二步搅拌。
[0034]优选地，所述一步搅拌的速度为300～500rpm，例如：300rpm、350rpm、400rpm、450rpm或500rpm等。
[0035]优选地，所述一步搅拌的时间为20～40min，例如：20min、25min、30min、35min或
40min等。
[0036]优选地，所述二步搅拌的速度为700～900rpm，例如：700rpm、750rpm、800rpm、850rpm或900rpm等。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极极片，其特征在于，所述钠离子电池正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括层状氧化物材料、聚阴离子正极材料、导电剂和粘结剂，所述钠离子电池正极极片的OI值OI
c
与所述正极极极片的压实密度P之间的关系满足：8≤8/P+15OI
c
/P2≤40。2.如权利要求1所述的钠离子电池正极极片，其特征在于，所述正极极片的压实密度P为1.8～2.5g/cm3；优选地，所述OI
c
为2～60。3.如权利要求1所述的钠离子电池正极极片，其特征在于，所述层状氧化物材料包括O3型层状氧化物、P2型层状氧化物或隧道型层状氧化物材料中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述O3型层状氧化物包括NaFe
2/3
Mn
1/6
Co
1/6
O2；优选地，所述P2型层状氧化物包括Na
2/3
Ni
1/3
Mn
1/3
Co
1/3
O2；优选地，所述隧道型层状氧化物包括Na
0.44
MnO2；优选地，所述层状氧化物材料的比表面积为0.2～1.2m2/g；优选地，所述层状氧化物材料的压实密度为2.5～3.5g/cm3；优选地，所述层状氧化物材料的中值粒径D150为5～15μm。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的钠离子电池正极极片，其特征在于，所述聚阴离子正极材料包括焦磷酸铁钠、Na2Fe2(SO4)3、复合磷酸盐或磷酸钒钠中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述聚阴离子正极材料的比表面积为2～10m2/g；优选地，所述聚阴离子正极材料的压实密度为1.5～2g/cm3；优选地，所述聚阴离子正极材料的中值粒径D250为1～8μm；优选地，所述层状氧化物材料和聚阴离子正极材料的质量比为(1～20):100，优选为(5～10):100；优选地，2≤D150/D250≤10。5.如权利要求1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：任海朋，江卫军，陈思贤，郑晓醒，杨红新，高飞，盛杰，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：