【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，具体涉及一种正极容量补偿剂、钠离子电池正极及钠离子电池。
技术介绍
1、自从被商业化以来，锂离子电池(libs)一直被作为大规模储能系统的首选，然而随着锂资源的不断耗尽以及锂资源价格的不断上涨，使用更便宜和更丰富的金属来替代锂的方案引起了研究人员的广泛关注。在这一方面，元素周期表同一列中与锂相邻的元素钠成为了首选，同时，钠资源在地壳和海洋中分布广泛，其含量是锂的400倍左右，价格也远远低于锂。目前钠离子电池的主要挑战是设计开发廉价且高性能的电极材料，且由于石墨的不适配使用，负极材料的开发尤为重要。在众多已经被尝试的负极材料中，碳基负极凭借着高的结构稳定性和低的成本效益等优点脱颖而出。然而，碳基负极的首次库伦效率较低，一般在83-88％之间，普遍低于钠电常见的正极的首次库伦效率，例如层状氧化物的首次效率为92-94％，普鲁士蓝类正极材料首次效率为95-98％，聚阴离子正极材料首次效率为94-97％之间。因此，在设计电芯的过程中，负极低的库伦效率极大的限制了正极材料容量的发挥。
2、为了解决上述问题，传统的方案是进行负极的补钠，如化学法预钠化，包括1、金属钠直接补钠法，即将钠金属片和负极片直接辊压接触进行预钠化，通过钠金属补偿循环过程中不可逆损失的活性物质；2、补钠剂法，通过在极片中加入有机或者无机补钠剂来弥补首圈生成sei膜带来的初始不可逆容量。另外还存在电化学预钠化等方法，但是这些方法均存在一定问题，在实际的生产中均不太适用，急需要发展出更加安全有效的补钠方法。
1、本专利技术的目的是提供一种钠离子电池用的正极容量补偿剂、电池正极及钠离子电池，正极容量补偿剂能够在钠离子电池首次充电过程中参与sei膜的形成，从而弥补因生成sei膜带来的初始不可逆容量。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种正极容量补偿剂，所述正极容量补偿剂为富锂正极材料，化学式为lixniymnzco2-x-y-zo2；其中x，y和z满足电荷平衡，并且满足x≥1，z≥0.5，y>0；所述正极容量补偿剂的脱嵌离子电极电位小于正极活性材料的电极电位。
3、本专利技术中所使用的正极容量补偿剂的的脱嵌离子电极电位小于正极活性材料的电极电位，在钠离子电池的实际充电过程中，正极容量补偿剂将可以优先进行脱出并且优先嵌入负极中，这可以优先在负极侧形成sei以及占据不可逆的嵌钠位点，正极活性材料后续进行的脱嵌行为便可以更加可逆，进而有效补充了容量损失，这对于电池后续的稳定循环意义重大。
4、在一较佳实施例中，所述正极容量补偿剂选自li1.2mn0.54ni0.13co0.13o2、li1.2ni0.2mn0.6o2、li1.16mn0.54ni0.21co0.08o2中的一种或多种。
5、在一较佳实施例中，所述正极容量补偿剂为li1.2mn0.54ni0.13co0.13o2。
6、为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种钠离子电池正极，包括正极集流体、正极材料，所述正极材料包括上述的正极容量补偿剂。
7、在本专利技术中，对正极集流体的类型没有特别限制，只要可以实现本专利技术的目的，所述正极集流体可以为铜箔、铝箔、泡沫镍或者涂炭铝箔中的一种或多种。
8、在一较佳实施例中，所述正极材料包括正极活性材料，所述正极活性材料为层状过渡金属氧化物，化学式为naxtmo2；其中，x为钠的化学计量数，数值范围为0＜x≤1，tm为过渡金属；或者所述正极活性材料还可以是聚阴离子化合物，化学式为naxmy(xaob)zw，m为过渡金属，x为p、s、si、w等，z为f、oh等。
9、在一较佳实施例中，所述层状过渡金属氧化物为o3或p2型。
10、在一较佳实施例中，所述正极容量补偿剂占所述正极活性材料的质量比≤30％。
11、在一较佳实施例中，所述正极材料包括粘结剂、导电剂；所述正极活性材料占正极材料总质量的60％-85％，所述正极容量补偿剂占正极总质量的5％-30％，所述粘结剂占正极材料总质量的5％-10％，所述导电剂占正极材料总质量的5％-10％。
12、在本专利技术中，对导电剂没有特别限制，只要可以实现本专利技术的目的，所述导电剂可以是纳米管、乙炔黑、导电碳黑、导电石墨、炭纤维、科琴黑、石墨烯中的一种或多种；
13、在本专利技术中，对粘结剂没有特别限制，只要可以实现本专利技术的目的，所述粘结剂可以是聚烯烃类、含氟树脂、聚丙烯树脂、橡胶中的一种或多种。
14、在本专利技术中，对钠离子电池正极的制备方法没有特别限制，只要可以实现本专利技术的目的即可，可以采用将上述正极活性材料、上述正极容量补偿剂、上述导电剂、上述粘结剂和溶剂调成浆料之后涂覆于集流体表面后干燥、或者经过擀压、或者在集流体上进行压合中的一种方法制备形成。
15、为了解决上述技术问题，本专利技术还提供一种钠离子电池，包括上述的钠离子电池正极、负极、电解液。
16、在本专利技术中，对负极的材料没有特别限制，只要可以实现本专利技术的目的，所述负极材料可以是硬碳、软碳、膨胀石墨、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属磷化物或合金材料及其复合材料中的一种或多种；
17、所述电解液为电解质钠盐和溶剂的混合溶液；在本专利技术中对电解质钠盐没有特别的限制，只要可以实现本专利技术的目的，电解质钠盐包括六氟磷酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠、六氟砷酸钠、氯铝酸钠中的一种或几种；
18、在本专利技术中，对电解液的溶剂没有特别的限制，只要可以实现本专利技术的目的，溶剂可以为链状酸酯和环状酸酯的混合溶液，其中链状酸酯具体包括碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸甲丙酯(mpc)、碳酸二丙酯(dpc)以及其它含氟、含硫或含不饱和键的链状有机酯类中的至少一种；环状酸酯具体包括：碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸亚乙烯酯(vc)、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和键的环状有机酯类中的至少一种。
19、在一较佳实施例中，所述正极单面面密度为10.0-30.0mg/cm2，所述负极单面面密度为6-20mg/cm2。
20、在一较佳实施例中，所述电解质钠盐浓度为0.5-5.0mol/l。
21、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
22、1.本专利技术将一种化学成分稳定的富锂正极加入钠离子电池正极中作为正极的容量补偿剂，作为富锂材料其首次充电容量较高，因此添加量可以很小这度钠离子电池的容量损失影响较小，同时正极容量补偿剂较低的脱嵌电位使得其可以优先嵌入负极的位点中同时优先形成sei，这可以有效的补偿正极材料的首次不可逆容量。同时，富锂正极的加入可以有效提高正极极片的密度，同时较少的添加量不会影响电池的安全性。
23、2.本专利技术通过在正极中加入富锂正极材料作为容量补偿剂可以有效的弥补正极的首次容量损失，有效提高电池长时间稳定循环，这样添加制备方法工艺简单，对操作环境要求低本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极容量补偿剂，所述正极容量补偿剂为富锂正极材料，其特征在于，化学式为LixNiyMnzCo2-x-y-zO2；其中x，y和z满足电荷平衡，并且满足x≥1，z≥0.5，y>0；所述正极容量补偿剂的脱嵌离子电极电位小于正极活性材料的电极电位。
2.根据权利要求1所述的正极容量补偿剂，其特征在于，所述正极容量补偿剂包括Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2、Li1.2Ni0.2Mn0.6O2、Li1.16Mn0.54Ni0.21Co0.08O2中至少一种。
3.根据权利要求1所述的正极容量补偿剂，其特征在于，所述正极容量补偿剂为Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2。
4.一种钠离子电池正极，包括正极集流体、正极材料，其特征在于，所述正极材料包括权利要求1-3任一项所述的正极容量补偿剂。
5.根据权利要求4所述的钠离子电池正极，其特征在于，所述正极材料包括正极活性材料，所述正极活性材料为O3或P2型的层状过渡金属氧化物，化学式为NaxTMO2，TM为过渡金属，0＜x≤1；或者聚阴离子化合物，化学式为
6.根据权利要求4所述的钠离子电池正极，其特征在于，所述正极容量补偿剂占所述正极活性材料的质量比≤30％。
7.根据权利要求5所述的钠离子电池正极，其特征在于，所述正极材料包括粘结剂、导电剂；所述正极活性材料占正极材料总质量的60％-85％，所述正极容量补偿剂占正极总质量的5％-30％，所述粘结剂占正极材料总质量的5％-10％，所述导电剂占正极材料总质量的5％-10％。
8.一种钠离子电池，包括正极、负极、电解液，其特征在于，所述正极为权利要求4-7任一项钠离子电池正极。
9.根据权利要求8所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极单面面密度为10.0-30.0mg/cm2，所述负极单面面密度为6-20mg/cm2。
10.根据权利要求8所述的钠离子电池，其特征在于，所述电解液包括电解质钠盐，所述电解质钠盐浓度为0.5-5.0mol/L。
...【技术特征摘要】
1.一种正极容量补偿剂，所述正极容量补偿剂为富锂正极材料，其特征在于，化学式为lixniymnzco2-x-y-zo2；其中x，y和z满足电荷平衡，并且满足x≥1，z≥0.5，y>0；所述正极容量补偿剂的脱嵌离子电极电位小于正极活性材料的电极电位。
2.根据权利要求1所述的正极容量补偿剂，其特征在于，所述正极容量补偿剂包括li1.2mn0.54ni0.13co0.13o2、li1.2ni0.2mn0.6o2、li1.16mn0.54ni0.21co0.08o2中至少一种。
3.根据权利要求1所述的正极容量补偿剂，其特征在于，所述正极容量补偿剂为li1.2mn0.54ni0.13co0.13o2。
4.一种钠离子电池正极，包括正极集流体、正极材料，其特征在于，所述正极材料包括权利要求1-3任一项所述的正极容量补偿剂。
5.根据权利要求4所述的钠离子电池正极，其特征在于，所述正极材料包括正极活性材料，所述正极活性材料为o3或p2型的层状过渡金属氧化物，化学式为naxtmo2，tm为过渡金属，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵金保，王国祥，张鹏，
申请(专利权)人：安徽铧钠新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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