[发明专利]一种正极极片、其制备方法和钠离子电池

说明书

本发明公开了一种正极极片、其制备方法和钠离子电池，所述制备方法包含以下步骤：步骤一：将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入有机溶剂混合均匀，得到正极浆料；步骤二：将所述正极浆料涂覆在正极集流体上，经过干燥、冷压得到初始正极极片；步骤三：将所述初始正极极片进行红外真空干燥，得到无水正极极片，所述红外真空干燥的温度为100～120℃，所述红外真空干燥的时间为10～24h；其中，所述正极活性物质选自普鲁士蓝材料或层状氧化物材料中的任意一种。根据所述方法制备正极极片，可以温和去除正极材料本身的结晶水和吸附水，对正极材料结构的损害较小，避免钠离子电池出现胀气和鼓包，得到的钠离子电池具有较好的电池充放电性能。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体涉及一种正极极片、其制备方法和钠离子电池。

背景技术

随着环境问题和传统化石能源供给不足等问题的日益加剧，清洁能源引起了越来越多的关注。例如太阳能、风能、电网储能等。在众多的电网储能中，锂离子电池凭借高能量密度、低自放电、使用寿命长迅速占领市场。但由于锂原料存储有限且分布不均，导致锂离子电池成本较高，不能满足大规模储能电网的需求。钠离子电池具有和锂离子电池相同的电化学原理，但其原料存储丰富、分布广泛、价格低廉，有望成为了下一代储能系统。目前钠离子存在的问题主要是由于常用的正极材料如普鲁士蓝材料含有较难去除的结晶水，层状氧化物材料对环境湿度的敏感性较高，极易在制备过程中吸水。这就导致制备的正极极片含有结晶水和吸附水。在充放电过程中，极片中的水分进入电解液，水分解产生气体，导致软包电池胀气鼓包，无法正常运行。

在制备正极极片的过程中，常用的干燥方法是真空干燥，去除普鲁士蓝材料中的结晶水的干燥温度较高，在150℃～220℃之间，同时对于实际生产成卷的极卷，真空干燥的热传导易被极片阻隔，无法到达卷芯内侧极片，导致极片烘烤不均匀，故在干燥过程中，对材料结构的破坏力更大，持续时间更长，体现在电池循环性能上，较难维持稳定的循环性能。

因此，亟需一种对正极极片材料结构损害最小、电池循环性能的正极极片、制备方法和钠离子电池。

发明内容

本发明的目的是克服现有的干燥方式对于结晶水去除不彻底，需要的温度较高，时间较长、影响电池循环性能的问题，希望得到对正极极片材料结构损害最小、兼具良好的充放电性能和循环性能的钠离子电池。

为了达到上述目的，本发明提供了一种正极极片的制备方法，所述制备方法包含以下步骤：

步骤一：将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入有机溶剂混合均匀，得到正极浆料；

步骤二：将所述正极浆料涂覆在正极集流体上，经过干燥、冷压得到初始正极极片；

步骤三：将所述初始正极极片进行红外真空干燥，得到无水正极极片，所述红外真空干燥的温度为100～120℃，所述红外真空干燥的时间为10～24h；

其中，所述正极活性物质选自普鲁士蓝材料或层状氧化物材料中的任意一种，普鲁士蓝材料的分子式为AxM[M’(CN)₆]y·nH₂O，A为碱金属离子、碱土金属离子中的任意一种或者任意两种以上的组合，M为第一过渡金属，M’为第二过渡金属，0＜x≤2，0.8≤y＜1，0＜n≤20；层状氧化物材料的分子式为NaxTmO₂，Tm为过渡金属，0.5≤x≤1。

较佳地，所述Tm选自Fe、Mn、Ni中的任意一种或者任意两种以上的组合；所述A选自Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺中的任意一种或者任意两种以上的组合；所述M选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、V、Cr中的任意一种；所述M’选自Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、V、Cr中的任意一种。

较佳地，所述有机溶剂包含N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、丙酮中的任意一种或者任意两种以上的组合。