[发明专利]一种NaF/金属复合补钠正极活性材料、正极材料、正极及其制备和在钠电中的应用

说明书

本发明属于钠离子电池材料领域，具体公开了一种含NaF/金属复合材料的补钠正极材料，其包含正极活性材料和补钠添加剂；所述的补钠添加剂为NaF/金属复合材料、或者为NaF/金属复合材料与碳材料形成的复合补钠材料。本发明还提供了所述补钠添加剂的制备方法，将化学计量比的钠源、氟源、金属氧化物分散在无水乙醇中，充分搅拌，随后经过滤、干燥、高能球磨得前驱体；将前驱体在氢氩气气氛、600～900℃下烧结得到NaF/金属复合材料复合材料。本发明发现所述的补钠添加剂和正极活性材料有协同性，此外，本发明还提出了一种操作简单、制备周期短，产物活性高的制备方法。

技术领域

本发明属于储能器件领域，尤其涉及一种补钠剂及钠离子电池的制备方法及钠离子电池。

背景技术

钠离子电池是解决大规模储能问题的可靠选择，其与锂离子电池的工作原理类似，是利用钠离子在正负极之间不断嵌入脱出实现电池的可充放电。同锂离子电池相比，钠离子电池具有钠储量丰富、可使用低浓度电解液、负极可以采用铝箔作为集流体、无过放电特性等优点，可大大降低成本。

钠离子电池和锂离子电池属于不同领域，虽表面上看仅仅是嵌入离子的不同，但其对电极材料的要求却是截然不同的。正是由于嵌入离子的半径的不同，使得很多在锂离子电池中得到广泛利用的电极材料诸如石墨等在钠离子电池中无法得到利用，而其他负极材料的使用会带来首次充放电时钠离子损失问题。相比于锂离子电池领域，钠离子电池领域还有很多技术难题需要克服，其技术成熟度严重滞后于锂离子电池。

钠离子电池负极材料在首次充放电时形成SEI膜会产生首次充放电容量损失问题(Initial Capacity Loss，ICL)。ICL对电池的能量密度等性能指标有着极大影响。

目前主要的补钠方法主要有喷涂钠粉法、正极添加剂补钠法等。但钠粉法对环境要求极为苛刻，难以大规模生产；目前采用的正极添加剂诸如Na₃P以及Na₂CO₃，而Na₃P具有毒性，Na₂CO₃会释放氧气影响电池性能。因此，开发出简单、高效的补钠技术具有极其重要的意义。

发明内容

为解决现有技术的不足和缺陷，本发明第一目的在于，提供一种氟化钠/金属复合补钠正极活性材料，旨在通过所述补钠添加剂和正极活性材料的协同，提升所述的补钠正极活性材料的电学性能。

本发明第二目的在于，提供一种包含所述补钠正极活性材料的补钠正极材料。

本发明第三目的在于，提供一种所述的补钠正极材料的制备方法。

本发明第四目的在于，提供一种所述的补钠正极材料在制备钠离子电池中的应用。

本发明第五目的在于，提供一种添加有所述补钠正极材料的钠离子电池。

一种氟化钠/金属复合补钠正极活性材料，包含正极活性材料和补钠添加剂；所述的补钠添加剂至少包含NaF/金属M的原位复合材料；所述的金属M为铁、钴、镍、锰、钼、锡、铜、锌中的至少一种。

本发明人创新地发现，将该NaF/金属M原位复合材料(补钠添加剂)和钠离子电池的正极活性材料联合使用，具有良好的协同性，可以实现正极补钠效果，有助于在负极形成SEI膜，提升材料的稳定性，不仅如此，还可明显协同提升电学性能，改善首次充放电库伦效率。

本发明人研究发现，NaF/金属M的原位复合是赋予所述的补钠添加剂良好性能的关键。

作为优选，补钠添加剂由包含钠源、氟源、金属M的氧化物在内的混合料在还原气氛下焙烧得到。本发明人研究发现，通过该方法制得的补钠添加剂，实现NaF/金属M的原位复合，将其添加至钠离子正极材料中，有助于改善材料的电学性能。