[发明专利]一种钠离子电池正极补钠添加剂、钠离子电池正极片及钠离子电池

说明书

一种钠离子电池正极补钠添加剂、钠离子电池正极片及钠离子电池，所述补钠添加剂为钠的氧化物和有机钠盐的复配物，所述有机钠盐选自氰尿酸三钠，抗坏血酸钠，尿酸钠中的至少一种。本发明提供的补钠添加剂由钠的氧化物和有机钠盐的复配而成，通过复配物在正极的电化学反应提供额外的钠离子，不仅可以高效的弥补SEI膜或其他副反应耗损的钠离子，提高电池容量密度和循环稳定性，还不会向电池中引入反应性或对电池性能有不良影响的杂质。

技术领域

本发明属于化学电源领域，具体涉及一种钠离子电池正极补钠添加剂、钠离子电池正极片及钠离子电池。

背景技术

随着对能源需求的日益增长以及传统化石能源供给不足，发展新型清洁能源迫在眉睫，电网储能系统可以避免风能等储能方式间歇性供能的缺点，提供连续、可控的能源输送。在众多的电网储能系统中，锂离子电池具有很大的商业潜力，被广泛的应用在便携式设备以及电动车、混合电动车中。市场的大量需求促进了对锂资源的需求，然而锂元素在地壳中稀少并且分布不均衡，与此相反，钠由于其地壳存储丰富、分布广泛，价格低廉，钠离子电池应运而生。硬碳因容量高、循环稳定性好作为钠离子负极材料。然而，由于钠离子半径较大，在负极碳层间脱、嵌困难，以及首次充放电时钠离子参与稳定的SEI膜的形成或其他副反应等等，使钠离子产生不可逆耗损，产生首次充放电容量损失(ICL)，首圈库伦效率大大下降，这严重制约了钠离子电池的实际应用。因此，提高钠离子电池的容量和首圈库伦效率就必须对钠离子电池进行补钠，以补充钠离子的耗损，弥补首圈不可逆的容量和库伦效率损失，提高钠离子电池的应用价值，扩大其应用范围。

现有钠离子电池补钠的方法有负极补钠和正极补钠，负极补钠方法包括电化学预钠化法(将负极材料组装半电池后进行充放电，在负极表面形成完整的SEI膜后再拆开，重新组装全电池)、负极补钠添加剂钠粉法等，然而钠粉对操作环境要求极高，这些方法虽然能实现不耗损全电池的钠离子形成完美的SEI膜，但操作复杂、成本高，不适合大规模工业化生产；正极补钠的方法是在正极添加富钠物质，利用电池充放电时正极较高的电压发生电化学反应释放钠，这种方法操作简单，能有效的提高钠离子电池的首效和容量，具有很大的发展前途。

专利CN201910995953.9公开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，将碳包覆结构的磷化钠对钠离子电池负极极片进行补钠；专利CN201911013949.4公开了一种负极补钠添加剂、负极材料及钠离子电池，该添加剂M包括磷化钠粉体和包覆所述磷化钠粉体的保护层，所述保护层的质量为所述添加剂M质量的1-20％；上述公开的均是补钠剂磷化钠易得，较负极补钠方法操作简单、成本低，能够补充首次充放电耗损的钠离子，弥补首次充放电不可逆容量损失，提高钠离子电池的首次库伦效率，但是对磷化钠等易燃易爆化合物进行包覆加工具有极高的安全风险，难以实现工业化生产，且如果包覆的磷化钠电化学反应后钠离子会逸出包覆层对负极进行补钠，磷则亦会逸出，磷不仅会降低能量密度，甚至有可能与电池内其他物质发生化学反应。专利CN201811420710.4公开了一种补钠正极活性材料、正极材料、钠离子电池及其制备和应用，其补钠剂是一种酚钠结构的有机材料，这种结构的化学物质不仅补钠效率低，其脱钠之后不易发生电化学反应的剩余有机苯环部分溶于电解液，对电池的能量密度及循环性能均有不良影响。

综上，有必要提供一种解决上述钠离子电池补钠效率低、安全风险高、难以工业化生产，且向钠离子电池中引入反应性或对电池性能有不良影响的杂质的问题的技术方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种钠离子电池正极补钠添加剂、钠离子电池正极片及钠离子电池，该补钠添加剂由钠的氧化物和有机钠盐的复配而成，通过复配物在正极的电化学反应提供额外的钠离子，不仅可以高效的弥补SEI膜或其他副反应耗损的钠离子提高电池能量密度、电池容量密度，还不会向电池中引入反应性或对电池性能有不良影响的杂质。

为实现上述目的，本发明采取的具体的技术方案是：