[发明专利]钠离子电池用正极添加剂、电池正极、钠离子电池及应用

说明书

本发明实施例涉及一种钠离子电池用正极添加剂、电池正极、钠离子电池及应用，钠离子电池正极包括：正极活性材料和正极添加剂；所述正极添加剂为牺牲盐，化学式为Li_xM_yO_z；其中，M为元素周期表中的第三、第四及第五周期中的一种或多种元素组合；x，y及z满足电荷平衡，并且满足x≥1，y≥1，z≥2；所述正极添加剂与所述正极活性材料的质量比小于等于1：5。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种钠离子电池用正极添加剂、钠离子电池正极、钠离子电池及应用。

背景技术

钠离子电池因其成本优势而在储能领域有着广泛的应用前景，其工作原理与锂离子电池类似，利用钠离子在正负极之间可逆的嵌入脱出来实现能量的存储与释放。目前，常见的钠离子电池正极材料如层状过渡金属氧化物、隧道结构氧化物、聚阴离子化合物等，仅当金属钠片作为电池对电极时表现出较高的能量密度。然而，当组装成全电池时，在首次充电过程中，负极片会形成固态电解质膜(SEI膜)，消耗一部分钠离子，造成正极材料钠的损失，从而降低了电池的能量密度。

针对上述问题，人们提出“补偿”的概念，即通过各种方法补充在首次充放电过程中形成SEI膜时离子的消耗。目前采用补钠的方法主要有冷压钠片法、电沉积法及使用添加剂法等进行补钠。使用钠箔或者电化学方法等工艺繁琐，设备成本比较高，很难保证电池的一致性。采用添加剂方法则无需改变现有的生产工艺，只需在混料的过程中将添加剂加入至浆料中，操作简单。目前常用的补偿剂都是使用牺牲型钠盐，在钠离子全电池充电的过程中脱出大量的钠离子来补充形成SEI膜时钠离子的消耗，从而提高电池的首次效率。

而本发明旨在寻求一种新的补偿剂，脱离钠离子体系，同样可以实现减少钠离子的消耗，提高钠离子电池的能量密度。

发明内容

本发明的目的是提供一种钠离子电池用正极添加剂、电池正极、钠离子电池及应用，通过使用具有较高不可逆容量的含锂正极材料牺牲盐添加剂参与SEI膜的形成，从而减少钠离子的消耗，提高钠离子电池的能量密度。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种钠离子电池正极，包括：

正极活性材料和正极添加剂；

所述正极添加剂为牺牲盐，化学式为Li_xM_yO_z；

其中，M为元素周期表中的第三、第四及第五周期中的一种或多种元素组合；x，y及z满足电荷平衡，并且满足x≥1，y≥1，z≥2；

所述正极添加剂与所述正极活性材料的质量比小于等于1：5。

优选的，所述钠离子电池正极还包括：粘接剂和导电剂；

所述正极活性材料、正极添加剂、粘接剂及导电剂由溶剂调成浆料，涂覆在集流体的表面干燥后，形成所述钠离子电池正极；或者，所述正极活性材料、正极添加剂、粘接剂及导电剂混合，擀压成正极极片，形成所述钠离子电池正极；或者，所述正极活性材料、正极添加剂、粘接剂及导电剂混合，压合于所述集流体的表面，形成所述钠离子电池正极。

优选的，所述正极活性材料包括：层状过渡金属氧化物或聚阴离子化合物；所述正极活性物质占所述钠离子电池正极的比例大于等于70wt％；其中，所述层状过渡金属氧化物为缺钠P2-Na_0.67MO₂或O3-NaMO₂；所述聚阴离子化合物为Na_jM_pV_q(PO₄)₃F_n；j≥1,p≥0,q≥0,n≥0,且满足电荷平衡；

所述导电剂为碳纳米管、乙炔黑、导电碳黑、导电石墨、炭纤维、石墨烯中的一种或多种；所述导电剂占所述钠离子电池正极的比例小于等于20wt％；