[发明专利]正极活性材料、正极极片及钠离子电池在审

专利信息
申请号: 202211178882.1 申请日: 2019-01-11
公开(公告)号: CN115472819A 公开(公告)日: 2022-12-13
发明(设计)人: 刘倩;林文光;梁成都;郭永胜 申请(专利权)人: 宁德时代新能源科技股份有限公司
主分类号: H01M4/505 分类号: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/131;H01M10/054
代理公司: 北京辰权知识产权代理有限公司 11619 代理人: 张晓玲
地址: 352100 福建*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 正极 活性 材料 钠离子 电池
【说明书】:

本申请公开了一种正极活性材料、正极极片及钠离子电池,所述正极活性材料的分子式为Na1‑xCuhFekMnlMmO2‑y,分子式中,M为过渡金属位掺杂元素,且M为Li、Be、B、Mg、Al、K、Ca、Ti、Co、Ni、Zn、Ga、Sr、Y、Nb、Mo、In、Sn及Ba中的一种或多种,0x≤0.33,0h≤0.24,0≤k≤0.32,0l≤0.68,0≤m0.1,h+k+l+m=1,0≤y0.2;所述正极活性材料的水含量为6000ppm以下;所述正极活性材料的比表面积为0.01m2/g~25m2/g;所述正极活性材料的平均粒径Dv50为0.5μm~30μm。采用本申请提供的正极活性材料,能够使钠离子电池同时兼顾较高的初始容量、安全性能及循环性能。

本申请是针对申请日为2019年01月11日、申请号为201910026508.1、发明名称为“正极活性材料、正极极片及钠离子电池”的申请提出的分案申请。

技术领域

本申请属于储能装置技术领域,尤其涉及一种正极活性材料、正极极片及钠离子电池。

背景技术

目前,锂离子电池占据动力电池的核心地位,同时锂离子电池也面临着极大的挑战,如锂资源的日益紧缺、上游材料价格不断攀升、循环回收技术开发滞后、老旧电池循环回收利用率低下等问题。钠离子电池能够利用钠离子在正负极之间的脱嵌过程实现充放电,而且钠资源的储量远比锂丰富、分布更为广泛、成本远比锂低,因此钠离子电池成为很有潜能替代锂离子电池的新一代电化学体系。但是,当前被广泛研究的用于钠离子电池的正极活性材料,其实际容量及循环性能较差,阻碍了钠离子电池的商业化进程。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题,本申请提供一种正极活性材料、正极极片及钠离子电池,旨在使正极活性材料具有较高的容量发挥及循环性能。

为了达到上述目的,本申请第一方面提供一种正极活性材料,正极活性材料的分子式为Na1-xCuhFekMnlMmO2-y,分子式中,M为过渡金属位掺杂元素,且M为Li、Be、B、Mg、Al、K、Ca、Ti、Co、Ni、Zn、Ga、Sr、Y、Nb、Mo、In、Sn及Ba中的一种或多种,0x≤0.33,0h≤0.24,0≤k≤0.32,0≤l≤0.68,0≤m0.1,h+k+l+m=1,0≤y0.2;正极活性材料的水含量为6000ppm以下。

本申请第二方面提供一种正极极片,正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体上的正极活性物质层,其中正极活性物质层包括根据本申请第一方面的正极活性材料。

本申请第三方面提供一种钠离子电池,钠离子电池包括根据本申请第二方面的正极极片。

相对于现有技术,本申请至少具有以下有益效果:

本申请提供的正极活性材料满足分子式Na1-xCuhFekMnlMmO2-y,其具有特定的化学组成和水含量,使得正极活性材料具有较高的导离子性和导电性,还有利于减少正极活性材料界面副反应,从而能够提高正极活性材料的充放电容量发挥及循环性能。

并且,由于本申请的正极活性材料具有上述特定的化学组成和水含量,有效抑制了颗粒表面发生不可逆的化学反应而形成不具备电化学活性的氢氧化钠层,减少可逆钠离子的损失,从而提高正极活性材料的容量保持率;还使得正极活性材料对空气及二氧化碳稳定,有效抑制了颗粒表面发生不可逆的化学反应而形成不具备电化学活性的碳酸钠层,进一步减少可逆钠离子的损失,从而进一步提高正极活性材料的容量保持率。

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