[发明专利]一种钠离子电池负极补钠添加剂及负极材料

说明书

本申请公开了一种钠离子电池负极补钠添加剂及负极材料，属于钠离子电池技术领域。所述添加剂的制备原料包括碳纳米管与金属钠的复合物，所述碳纳米管与金属钠的复合物和硬碳材料混合得到固态负极材料；所述碳纳米管与所述金属钠的重量比为0.05‑0.2：1。将掺杂有该补钠添加剂的负极材料应用于钠离子电池中，能够在电池的充放电过程中补充电池中的钠离子，增加电解液中钠离子的含量，提高钠离子电池的循环性能。

技术领域

本申请涉及一种钠离子电池负极补钠添加剂及负极材料，属于钠离子电池技术领域。

背景技术

近年来，中国新能源汽车产销量持续增长，稳居世界首位。但传统铅酸电池、镍镉电池能效较低且污染严重，锂离子电池成本高且安全性有待提升，随着新能源汽车市场需求量激增，难以满足市场需求。由于钠离子电池具有高安全、低成本、环境友好等优点，深受研究学者们的青睐，促进了钠离子电池在动力电池方面的应用。

由于钠离子电池像锂离子电池存在同样的在充放电过程中，会因为形成SEI膜而消耗钠离子的问题，从而造成首次不可逆库伦效率降低，电池性能明显降低。因此，寻找一种新型钠离子电池负极补钠添加剂对于本领域有重要的意义。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种钠离子电池负极补钠添加剂，该添加剂的制备原料包括碳纳米管和金属钠，碳纳米管和金属钠的复合物和硬碳材料混合的得到固态负极材料，将掺杂有该补钠添加剂的负极材料应用于钠离子电池中，能够在电池的充放电过程中补充电池中的钠离子，增加电解液中钠离子的含量，提高钠离子电池的循环性能。

根据本申请的一个方面，提供了一种钠离子电池负极补钠添加剂，所述添加剂的制备原料包括碳纳米管与金属钠，所述碳纳米管与金属钠的复合物和硬碳材料混合得到固态负极材料；

所述碳纳米管与所述金属钠的重量比为0.05-0.2：1，碳纳米管和金属钠的复合物，金属钠能够均匀分散并附着在碳纳米管上，碳纳米管的层间结构为金属钠提供了附着位点，允许更多的金属钠嵌入碳纳米管的层间结构中；同时碳纳米管的多孔结构为金属钠的运动提供了通道，金属钠随着钠离子电池使用时间的延长，附着在碳纳米管上的金属钠会变为钠离子，为钠离子电池持续提供钠离子。

优选的，所述碳纳米管与所述金属钠的重量比为0.05-0.1：1，金属钠呈多层分布的形式附着在碳纳米管上，金属钠层的厚度为10-30nm，优选为15-20nm,在钠离子电池的使用过程中，最表层的金属钠先发生脱嵌，最内层的金属钠最后发生脱嵌，以此来持续为钠离子电池提供钠离子。若碳纳米管的占比过多，金属钠在碳纳米管上的层数减少，在金属钠的脱嵌过程，所提供的钠离子数量过多，反而会增加电池SEI膜的厚度，影响电池效能的发挥；若碳纳米管的占比过少，金属钠在碳纳米管上的层数增多，相同使用时间下，所提供的的钠离子数量减少，容易出现钠离子不足的线性，导致钠离子电池的首次库伦效率和循环性能降低。优选的，所述金属钠在碳纳米管上的层数为1-5。

碳纳米管在钠离子电池的通电过程中能够起到导电作用，在负极材料中可形成导电网络，通过其导电作用，促使金属钠变为钠离子，从而提高了添加剂的补钠效率，可快速高效的为钠离子电池提供钠离子来源。碳纳米管的导电网络也能促进电池在充放电过程中的钠离子的嵌入与嵌入效率，提高钠离子电池的充放电效率，减少钠离子电池的充放电时间。

可选地，所述添加剂的粒径为4-7μm，将添加剂的粒径限定在该范围内，能够增加添加剂在硬碳材料中的分散性，增加添加剂的比表面积，进而增加金属钠与硬碳的接触面积，当金属钠通电形成钠离子时，便于钠离子均匀嵌入到硬碳材料的孔隙中，避免形成的钠离子直接形成SEI膜，提高新增的钠离子的利用效率。优选的，所述添加剂的粒径在5-6μm范围内的占比大于70％，更优选为80％。

可选地，所述添加剂的制备方法包括下述步骤：

1)按所述重量比，配制有机钠溶液和碳纳米管浆料，将所述有机钠溶液与碳纳米管浆料混合得到混合分散液；