[发明专利]一种钠离子电池负极补钠添加剂、钠离子电池负极极片和钠离子电池

说明书

本发明属于钠离子电池技术领域，尤其涉及一种钠离子电池负极补钠添加剂、钠离子电池负极极片和钠离子电池。本发明提供了碳包覆结构的磷化钠作为钠离子电池负极补钠添加剂的应用，将碳包覆结构的磷化钠对钠离子电池负极极片进行补钠，使负极含钠，补充钠离子电池在首次充放电过程中的不可逆容量损失，并且，本发明采用碳包覆结构的磷化钠进行补钠，不需要惰性气氛，只需要在干燥气氛中进行操作，防止空气中水分对碳包覆结构的磷化钠的影响。在钠离子电池循环过程中，磷化钠不仅能作为钠源，同样能参与循环，作为活性材料提供部分容量，碳包覆结构的磷化钠的外层碳能够保护磷结构稳定，防止在充放电过程中磷体积变化而失去与集流体的电接触。

技术领域

本发明属于钠离子电池技术领域，尤其涉及一种钠离子电池负极补钠添加剂、钠离子电池负极极片和钠离子电池。

背景技术

为了满足庞大的市场需求，储能材料不仅依据能量密度、充放电倍率等电化学性能作为评价标准，逐渐往资源丰富及环境友好的方向发展。钠离子电池相比锂离子电池具有诸多优势，比如：钠资源丰富、成本低、安全性能好等。然而，由于钠元素的相对原子质量较锂高，导致钠离子电池理论能量密度较低。而且钠离子电池在首次充电过程中，钠离子与负极反应造成不可逆的容量损失。比如在硬碳负极中，首次不可逆容量损失高达20％以上。因此，提高钠离子电池能量密度，有必要对钠离子电池补充钠，弥补首圈不可逆容量损失。

目前，钠离子电池补钠方法有两种，第一种是在正极中添加富钠物质，在第一圈充电过程中，通过电化学反应将钠释放；第二种是在负极中添加钠单质，直接补钠。然而，第一种方法效率不高，且剩余部分非活性物质，影响整体能量密度；第二种方法由于单质钠活性高，需要在惰性气氛中进行，安全性低，影响后续电池组装工序。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钠离子电池负极补钠添加剂、钠离子电池负极极片和钠离子电池，用于解决现有钠离子电池补钠方法存在效率不高、剩余部分非活性物质或需要在惰性气氛中进行的问题。

本发明的具体技术方案如下：

本发明提供了碳包覆结构的磷化钠作为钠离子电池负极补钠添加剂的应用。

本发明中，碳包覆结构的磷化钠可避免磷化钠遇水分解，增加磷化钠的稳定性，将碳包覆结构的磷化钠作为钠离子电池负极补钠添加剂，添加至钠离子电池负极极片中，对钠离子电池负极极片进行补钠，使负极含钠，补充钠离子电池在首次充放电过程中的不可逆容量损失，并且，本发明采用碳包覆结构的磷化钠进行补钠，不需要惰性气氛，只需要在干燥气氛中进行操作，防止空气中水分对碳包覆结构的磷化钠的影响。在钠离子电池循环过程中，磷化钠不仅能作为钠源，同样能参与循环，作为活性材料提供部分容量，碳包覆结构的磷化钠的外层碳能够保护磷结构稳定，防止在充放电过程中磷体积变化而失去与集流体的电接触。

优选的，所述碳包覆结构的磷化钠为核壳结构，核为磷化钠，壳层为碳层。碳包覆结构的磷化钠为Na₃P@C。碳层作为保护层能够防止磷化钠遇水分解，并且作为磷化钠的骨架，防止磷化钠在钠电池循环过程中结构破坏，与负极失去电接触。

本发明中，碳包覆结构的磷化钠通过在干燥环境中将磷化钠均匀包覆碳得到，干燥环境的湿度优选为10％以下，可通过球磨法、化学气相沉积法或高温热解法进行碳包覆。

优选的，所述碳包覆结构的磷化钠的粒径为0.1μm～100μm，更优选为0.1μm～10μm；

所述壳层的厚度为20nm～800nm，更优选为100nm～500nm。

优选的，碳占所述碳包覆结构的磷化钠质量的0.5％～10％，更优选为2％～8％。

本发明中，碳包覆结构的磷化钠可通过碳与磷化钠进行球磨得到或通过将磷化钠与碳源混合后，在保护气氛下进行碳化得到。

本发明还提供了一种钠离子电池负极极片，包括钠离子电池负极补钠添加剂；