本发明专利技术属于电池材料技术领域，具体涉及一种疏水高分子包覆钠电材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种疏水高分子包覆钠电材料，包括包覆层和钠电材料基体，所述包覆层包覆所述钠电材料基体，所述包覆层包括疏水高分子和导电碳。本发明专利技术提供的疏水高分子包覆钠电材料在不改变钠电材料结构的基础上提升钠离子电池的空气稳定性和能量密度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，具体涉及一种疏水高分子包覆钠电材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、相较于锂离子电池，选用钠离子电池成本更低，并且钠离子电池还具有安全性高、低温性能好等优点。但钠离子电池也存在能量密度低和空气稳定性差等缺点，钠电材料的层状结构易被二氧化碳和水破坏，仅在空气中暴露几个小时就会破坏结构和化学完整性；而正极材料的空气稳定性对电池的制造、存储和循环性能至关重要，钠电材料空气稳定性差是因为：1、层状结构易进入水分，2、表面残碱易吸水吸潮进一步恶化材料性能，现有技术中通过掺杂元素改变层状结构，但钠化不完全使得残钠在材料表面进一步吸水吸潮。因此，有必要提供一种在不改变钠电材料结构的基础上提升钠离子电池的空气稳定性和能量密度的钠电材料。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中改变钠电材料本体结构使得表面残钠增多，吸水导致钠离子电池在循环中破损，钠离子电池空气稳定性差和能量密度低等缺陷，从而提供一种疏水高分子包覆钠电材料及其制备方法和应用。
2、为此，本专利技术提供了以下技术方案。
3、本专利技术提供了一种疏水高分子包覆钠电材料，包括包覆层和钠电材料基体，所述包覆层包覆所述钠电材料基体，所述包覆层包括疏水高分子和导电碳。
4、在一种可选的实施方式中，所述疏水高分子占所述钠电材料基体的摩尔含量为0.05-2％；
5、在一种可选的实施方式中，所述疏水高分子包括pdms、pan和ptfe中的至少一种；</p>6、优选地，所述疏水高分子的数均分子量为10000-20000；
7、优选地，所述疏水高分子为pdms。
8、在一种可选的实施方式中，所述包覆层还包括无机钠；
9、优选地，所述无机钠包括钨酸钠、na3zr2si2po12、na3b5s9、na3v2(po4)3中的至少一种；
10、na3zr2si2po12、na3b5s9、na3v2(po4)3均可按照本领域常规步骤制备或者市购获得，还可以参考本领域的文献或图书提供的方法制得。
11、优选地，所述无机钠中钠元素占所述钠电材料基体的摩尔含量为1-10％。
12、在一种可选的实施方式中，所述导电碳占所述钠电材料基体的摩尔含量为0.2-2％；
13、优选地，所述导电碳包括石墨、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种；
14、优选地，所述导电碳包括石墨和碳纳米管中的至少一种。
15、本专利技术还提供了一种疏水高分子包覆钠电材料的制备方法，包括如下步骤：
16、(1)制备得到钠电材料基体，备用；制备含疏水高分子包覆液，备用；
17、(2)将所述钠电材料基体和导电碳混匀得到混合物料，使所述混合物料表面包覆有所述含疏水高分子包覆液，固化，得到疏水高分子包覆钠电材料。
18、在一种可选的实施方式中，所述步骤(2)采用浸渍法或喷雾法使所述混合物料表面包覆有所述含疏水高分子包覆液；
19、优选地，采用喷雾法使所述混合物料表面包覆有所述含疏水高分子包覆液；
20、所述喷雾法的具体步骤包括：将疏水高分子包覆液通过雾化器喷入高混机，将疏水高分子包覆液全部均匀喷到混合物料表面；
21、所述疏水高分子包覆液的制备步骤具体包括：将疏水高分子材料分散在溶剂中，得到疏水高分子包覆液；
22、优选地，所述溶剂包括乙醇和四氢呋喃中的至少一种；
23、优选地，所述乙醇为无水乙醇；
24、在一种可选的实施方式中，所述疏水高分子包括pdms、pan和ptfe中的至少一种；
25、优选地，所述疏水高分子为pdms。
26、在一种可选的实施方式中，所述步骤(2)，所述混合物料还包括无机钠；
27、优选地，所述无机钠包括纳米钨酸钠、纳米na3zr2si2po12、纳米na3b5s9和纳米na3v2(po4)3中的至少一种；
28、优选地，所述钠电材料基体、导电碳和无机钠中钠元素的摩尔比为100：(0.2-2.0)：(1.0-10.0)；
29、优选地，所述导电碳包括石墨、碳纳米管、碳纤维和石墨烯中的至少一种；
30、优选地，所述导电碳包括纳米石墨和碳纳米管中的至少一种。
31、在一种可选的实施方式中，所述步骤(2)，所述混匀的转速为500-1000rpm；
32、在一种可选的实施方式中，所述步骤(2)，所述混匀的时间为20-40min。
33、在一种可选的实施方式中，所述固化在氮气或惰性气氛下进行；
34、在一种可选的实施方式中，所述固化的温度为80-100℃；
35、在一种可选的实施方式中，所述固化的时间为1-5h。
36、在一种可选的实施方式中，所述钠电材料基体的制备步骤包括：将钠源、镍锰氢氧化物前驱体混合，烧结，制得钠电材料基体；
37、优选地，所述烧结的温度为850-1050℃；
38、优选地，所述烧结在含氧气氛下进行；
39、优选地，所述烧结的时间为10-12h。
40、优选地，所述钠源中钠元素和所述镍锰氢氧化物前驱体的摩尔比为(6.66-6.68):10；
41、优选地，所述钠源包括碳酸钠。
42、本专利技术提供一种上述疏水高分子包覆钠电材料或由上述制备方法制备得到的疏水高分子包覆钠电材料在钠离子电池中的应用。
43、本专利技术技术方案，具有如下优点：
44、1.本专利技术提供的一种疏水高分子包覆钠电材料，包括包覆层和钠电材料基体，所述包覆层包覆所述钠电材料基体，所述包覆层包括疏水高分子和导电碳。本专利技术提供的疏水高分子包覆钠电材料放电比容量高、循环性能好。具体地，包覆层中的疏水高分子可以实现表面超疏水，不会发生吸水吸潮等问题，无副反应，进而提高钠电材料空气稳定性，克服了现有技术因表面残碱吸水吸潮影响钠电材料空气稳定性和能量密度等问题，所述导电碳和疏水高分子配合，具有提升疏水高分子疏水性的特点，可以在不改变钠电材料层状结构的情况下，进一步减少钠电材料的吸水，提升疏水高分子包覆钠电材料的空气稳定性；同时导电碳导电能力强，可以弥补疏水高分子电子绝缘的缺点，使疏水包覆层具有良好的电子电导率，提高导电性，可以提升钠电材料的能量密度。
45、2.本专利技术提供的一种疏水高分子包覆钠电材料，所述混合物料还包括无机钠，疏水高分子和无机钠协同配合，形成空隙，防止含有水分空气进入空隙，可以进一步提高疏水性，无机钠还会提升包覆层的机械强度，防止包覆层破损，降低循环性能；无机钠还可以提供额外的钠离子通路来提升包覆层的钠离子电导率，进而提升钠电材料的能量密度。所述导电碳优选为纳米石墨和碳纳米管中的至少一种；纳米石墨和碳纳米管具有凸起结构，可以进一步增强钠电材料的疏水性能，防止钠电材料因吸水破损，暴露新鲜表面，吸水本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种疏水高分子包覆钠电材料，其特征在于，包括包覆层和钠电材料基体，所述包覆层包覆所述钠电材料基体，所述包覆层包括疏水高分子和导电碳。
2.根据权利要求1所述的疏水高分子包覆钠电材料，其特征在于，所述疏水高分子占所述钠电材料基体的摩尔含量为0.05-2％；
3.根据权利要求1或2所述的疏水高分子包覆钠电材料，其特征在于，所述包覆层还包括无机钠；
4.根据权利要求1-3任一项所述的疏水高分子包覆钠电材料，其特征在于，所述导电碳占所述钠电材料基体的摩尔含量为0.2-2％；
5.一种疏水高分子包覆钠电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)采用浸渍法或喷雾法使所述混合物料表面包覆有所述含疏水高分子包覆液；
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)，所述混合物料还包括无机钠；
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述固化在氮气或惰性气氛下进行；和/或，
9.根据权利要求5-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述钠电材料基体的制备步骤包括：将钠源、镍锰氢氧化物前驱体混合，烧结，制得钠电材料基体；
10.权利要求1-4任一项所述的疏水高分子包覆钠电材料或权利要求5-9任一项所述制备方法制得的疏水高分子包覆钠电材料在钠离子电池中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种疏水高分子包覆钠电材料，其特征在于，包括包覆层和钠电材料基体，所述包覆层包覆所述钠电材料基体，所述包覆层包括疏水高分子和导电碳。
2.根据权利要求1所述的疏水高分子包覆钠电材料，其特征在于，所述疏水高分子占所述钠电材料基体的摩尔含量为0.05-2％；
3.根据权利要求1或2所述的疏水高分子包覆钠电材料，其特征在于，所述包覆层还包括无机钠；
4.根据权利要求1-3任一项所述的疏水高分子包覆钠电材料，其特征在于，所述导电碳占所述钠电材料基体的摩尔含量为0.2-2％；
5.一种疏水高分子包覆钠电材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵德，许开华，陈玉君，张明龙，刘开喜，芮祥，刘晨帆，孙浩，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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