[发明专利]一种正极复合活性材料、正极极片、钠离子电池

说明书

本发明涉及钠离子电池技术领域，具体涉及一种正极复合活性材料、正极极片、钠离子电池。正极复合活性材料包括MXene纳米片以及均匀分布在所述MXene纳米片的层间和/或表面的NaFeO₂。MXene是由碳层和过渡金属层交替组成的二维无机层状化合物，这赋予了MXene材料良好的导电性。与纯NaFeO₂相比，MXene纳米片与NaFeO₂所构成的正极复合活性材料具有更加优异的电子传输能力，从而提高了钠离子电池的充放电能力，即使低温条件下也能够进行正常的充放电工作。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，具体涉及一种正极复合活性材料、正极极片、钠离子电池。

背景技术

当今社会，能源短缺和环境污染问题已经成为限制社会发展的最大问题。为了解决能源、环境问题，需要实现能源的高效利用。现阶段，最高效的二次电池是锂离子电池，锂离子电池已经广泛应用于各类电子器件、交通、航天等各个领域。但是由于锂元素储量有限，导致锂离子电池的价格较高。与锂离子电池相比，钠离子电池的成本较低，因此具有良好的发展前景。

钠离子电池的主要构成为正极、负极、隔膜、电解液和集流体，其中正极和负极材料的结构和性能决定着整个电池的储钠性能。正负极之间通过隔膜隔开防止短路，电解液浸润正负极作为离子流通的介质，集流体起到收集和传输电子的作用。充电时，Na⁺从正极脱出，经电解液穿过隔膜嵌入负极，使正极处于高电势的贫钠态，负极处于低电势的富钠态；放电过程则与之相反，Na⁺从负极脱出，经由电解液穿过隔膜重新嵌入到正极材料中，使正极恢复到富钠态。为保持电荷平衡，充放电过程中有相同数量的电子经外电路传递，与Na⁺一起在正负极间迁移，使正负极发生氧化和还原反应。

然而，钠离子电池在寒冷地区应用时，低温降低了电子的传输能力，从而使钠离子电池的充放电能力受到限制，无法保证钠离子电池进行正常的充放电工作。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于如何提高钠离子电池的低温充放电能力，从而提供一种正极复合活性材料、正极极片、钠离子电池。

第一方面，本发明提供一种正极复合活性材料，包括MXene纳米片以及均匀分布在所述MXene纳米片的层间和/或表面的NaFeO₂。

可选的，所述MXene纳米片与NaFeO₂的质量比为1％-7％。

可选的，所述MXene纳米片的材料包括Ti₃C₂T_x、Ti₂NT_x、Ti₂CT_x、Ti₄C₃T_x和V₂CT_x中的至少一种，T_x包括-OH、-F和＝O中的至少一种。

第二方面，本发明提供一种正极极片，包括正极集流体以及位于所述正极集流体的两侧表面的正极活性层，所述正极活性层中包括上述正极复合活性材料。

可选的，所述正极活性层中还包括纳米导电颗粒、碳纳米管和粘合剂，所述正极复合活性材料、纳米导电颗粒和碳纳米管均匀分散在所述正极活性层中。

可选的，在所述正极活性层中，所述正极复合活性材料的质量分数为90％-98％，所述纳米导电颗粒的质量分数为0.3％-3％，所述碳纳米管的质量分数为0.2％-3％，其余为所述粘合剂。

可选的，所述纳米导电颗粒包括导电炭黑；所述粘合剂的材料包括聚偏二氟乙烯。

可选的，所述正极活性层中还均匀分散有氮掺杂介孔碳。

可选的，所述氮掺杂介孔碳中氮的掺杂量为0.01％-1％。