[发明专利]一种钠离子电池正极极片及其制备方法和钠离子电池

说明书

本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种钠离子电池正极极片及其制备方法和钠离子电池。本发明技术方案中的钠离子电池正极极片，包括正极活性材料、导电剂、粘结剂和弱酸‑弱酸钠盐复合添加剂，正极极片的制备方法，包括以下步骤：(1)将酸类化合物‑弱酸钠盐复合添加剂分散在有机溶剂中得到复合添加剂分散液，加入正极活性材料、导电剂和粘结剂搅拌均匀得到正极浆料；(2)将正极浆料涂敷在集流体上，烘干后压制得到钠离子电池正极极片。添加弱酸‑弱酸钠盐复合添加剂，有效延长了低湿度条件下正极浆料的流动性时间，提高了钠离子电池的首次库伦效率和循环性能。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种钠离子电池正极极片及其制备方法和钠离子电池。

背景技术

因为具备低成本、长循环和高安全性等优异性能，钠离子电池在低速电动车和大规模储能系统中的应用越来越广泛。钠离子电池体系中所有的钠离子来自于正极材料，在正极、电解液和负极之间来回运动，在此过程中，部分钠离子会在负极表面形成固态电解质界面膜(SEI膜)，另有部分钠离子会嵌入在正极和负极内部，导致电池体系中的活性钠离子含量减少，严重影响钠离子电池的首次库伦效率(ICE)和循环性能。另一方面，目前部分钠离子电池正极材料的碱性较大，在低湿度条件(20％相对湿度)加工成浆料和涂布的过程中，碱性浆料会大量吸收空气中的水分，产生自由碱性OH-离子，使正极浆料的粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)脱去H-F基团，形成碳碳双键，引发自交联，导致正极浆料的流动性迅速减弱，形成果冻状物质，影响浆料的涂布工艺。

在钠离子电池正极中加入小分子酸中和碱性时，虽然可以保护PVDF不脱H-F基团，维持正极浆料在低湿度下的流动性，但小分子酸的加入会降低电池的首次库伦效率，影响电池的循环性能。因此，钠离子电池首次库伦效率较低和低湿度下正极浆料流动性较差的问题，是钠离子电池大规模商业化急需解决的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种钠离子电池正极极片，加入弱酸钠盐复合添加剂，可以保持正极浆料良好的流动相，同时提高电池的首次库伦效率和循环性能。

本发明技术方案中的钠离子电池正极极片，包括正极活性材料、导电剂、粘结剂和弱酸-弱酸钠盐复合添加剂。

本发明中弱酸-弱酸钠盐复合添加剂呈酸性，在低湿度条件下，与正极活性材料混合后形成浆料，正极活性材料吸水后，弱酸-酸性钠盐复合添加剂会形成缓冲溶液，有效稳定正极浆料的流动性；另一方面，弱酸-酸性钠盐复合添加剂中的弱酸和正极材料的残碱反应会生成相应的弱酸盐，增加复合添加剂中的弱酸钠盐含量，在电池充放电过程中脱出更多的钠离子，提高电池的首次库伦效率和循环性能。

进一步地，弱酸-弱酸钠盐复合添加剂为柠檬酸-柠檬酸钠复合添加剂、磷酸-磷酸钠复合添加剂、醋酸-醋酸钠复合添加剂、次氯酸-次氯酸钠复合添加剂、碳酸-碳酸钠复合添加剂、硼酸-硼酸钠复合添加剂、硅酸-硅酸钠复合添加剂、草酸-草酸钠复合添加剂中一种或多种。

进一步地，弱酸-弱酸钠盐复合添加剂中弱酸与弱酸钠盐的质量比为10:1～1:6。

进一步地，上述钠离子电池正极极片中正极活性材料、导电剂、粘结剂和弱酸-弱酸钠盐复合添加剂和质量百分比分别为90～95％、2～5％、2～5％、1～3％。

本发明钠离子电池正极极片中的正极活性材料不做限制，任何可以用于钠离子电池正极活性材料的物质均可，正极活性材料列举为NaNiO2、NaNiFeMnO2、NaCuFeMnO₂、Na2Fe2P2O7、NaFeFe(CN)6、NaNi0.5Mn0.5O2中的一种或多种。

本发明钠离子电池正极极片中的导电剂不做限制，任何可以用于钠离子电池导电剂的物质均可，导电剂列举为炭黑、乙炔黑、石墨、碳纤维、碳纳米管中的一种或多种。