钠离子电池正极活性材料、钠离子电池正极材料、钠离子电池正极和钠离子电池及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钠离子电池正极活性材料、钠离子电池正极材料、钠离子电池正极和钠离子电池及制备方法，涉及钠离子电池正极活性材料技术领域，钠离子电池正极活性材料包括Na

【技术实现步骤摘要】
钠离子电池正极活性材料、钠离子电池正极材料、钠离子电池正极和钠离子电池及制备方法
本专利技术涉及钠离子电池正极活性材料
，尤其是涉及一种钠离子电池正极活性材料、钠离子电池正极材料、钠离子电池正极和钠离子电池及制备方法。
技术介绍
二次电池也称为可充电电池，是一种可重复充放电、多次使用的电池。目前主要的二次电池技术有铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池和锂离子电池。锂离子电池因其高能量密度、寿命长等优点在储能领域有着广泛的应用，然而锂的自然丰度低且分布不均，使得锂离子电池成本不断提升。钠在元素周期表中位于锂的正下方，具有与金属锂最接近的化学性质，且在地壳中储量丰度，丰度为锂的数千倍，所以钠离子电池有望成为新一代高性能、低成本储能技术。钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，通过钠离子在正负极发生氧化还原反应实现能量的存储与释放。钠离子电池的核心组成部件包含正极、负极和电解液。充电时，钠离子从正极活性材料中脱出，嵌入负极活性材料；放电时，钠离子从负极活性材料脱出而嵌入到正极活性材料中。为了避免金属钠在负极析出，钠离子电池负极设计容量应高于正极，使得正极活性材料决定了钠离子电池容量。目前，限制钠离子电池应用的主要因素在于：容量和循环稳定性，而这两种限制因素主要取决于正极活性材料的理论比容量和结构稳定性。因此，开发高性能的正极材料是钠离子电池应用的关键。现有的钠离子电池正极活性材料包括层状氧化物和有机正极，层状氧化物的理论容量高但结构稳定性不理想，有机正极的理论容量和结构稳定性均不理想，且制备工艺也较为复杂。r>有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供Na2Fe(C2O4)(SO4)·2H2O在钠离子电池正极活性材料中的应用，以缓解了现有的层状氧化物和有机正极活性材料在作为钠离子正极活性材料时，无法满足钠离子电池理论容量高，且结构稳定性理想的技术问题。本专利技术提供了Na2Fe(C2O4)(SO4)·2H2O在钠离子电池正极活性材料中的应用。本专利技术的目的之二在于提供一种钠离子电池正极活性材料，包括Na2Fe(C2O4)(SO4)·2H2O。本专利技术的目的之三在于提供一种钠离子电池正极材料，包括正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂，其中，所述正极活性材料为Na2Fe(C2O4)(SO4)·2H2O；优选地，所述钠离子电池正极材料包括Na2Fe(C2O4)(SO4)·2H2O60-90wt％，正极导电剂5-30wt％和正极粘结剂5-10wt％；优选地，所述正极导电剂选自导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯和还原氧化石墨烯中的至少一种；优选地，所述正极粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶和聚烯烃类中的至少一种。本专利技术的目的之四在于提供一种钠离子电池正极，包括本专利技术所述的钠离子电池活性材料或本专利技术所述的钠离子电池正极材料；优选地，所述钠离子电池正极包括本专利技术所述的钠离子电池正极材料和正极集流体；进一步优选地，所述正极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋和锗中的一种、至少两种的合金或至少两种的复合材料；更进一步优选地，所述正极集流体为铝。本专利技术的目的之五在于提供一种钠离子电池，包括本专利技术所述的钠离子电池正极活性材料、本专利技术所述的钠离子电池正极材料或本专利技术所述的钠离子电池正极；优选地，所述钠离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，其中，所述正极为本专利技术提供的钠离子电池正极；优选地，所述负极包括负极材料和负极集流体；优选地，所述负极材料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘合剂；优选地，所述负极活性材料选自碳材料、金属单质、金属合金、硫化物、氮化物、氧化物、碳化物等材料中的至少一种；优选地，所述负极导电剂选自导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯和还原氧化石墨烯中的至少一种；优选地，所述负极粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶和聚烯烃类中的至少一种；优选地，所述负极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋，锗中的一种、至少两种的合金或至少两种的复合材料；进一步优选地，所述负极集流体为铝。进一步的，所述隔膜选自多孔聚合物薄膜、无机多孔薄膜、玻璃纤维纸或多孔陶瓷薄膜中的至少一种；优选地，所述多孔聚合物薄膜选自多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜或多孔复合聚合物薄膜中一种。进一步的，所述电解液包括电解质和电解液溶剂，其中，所述电解质为钠盐，所述电解液溶剂为有机溶剂；优选地，所述电解液中，钠盐的体积浓度为0.1-10mol/L；优选地，所述钠盐选自六氟磷酸钠、氯化钠、氟化钠、硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸钠、二氟草酸硼酸钠、焦磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸三钠、偏硼酸钠、硼酸钠、钼酸钠、钨酸钠、溴化钠、亚硝酸钠、碘酸钠、碘化钠、硅酸钠、木质素磺酸钠、草酸钠、铝酸钠、甲基磺酸钠、醋酸钠、重铬酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、三氟甲烷磺酰亚胺钠、NaCF3SO3、NaN(SO2CF3)2中的至少一种，优选为高氯酸钠；优选地，所述有机溶剂选自酯类溶剂、砜类溶剂、醚类溶剂和腈类溶剂中的至少一种；优选地，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯脂、亚硫酸二甲脂、亚硫酸二乙脂、冠醚、1-乙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-丁基-N-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲基-N-丙基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丙基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐和N-甲,丁基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐中的至少一种。进一步的，所述电解液中包括添加剂；优选地，所述添加剂在所述电解液中的添加量为0.1-20wt％；优选地，所述添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲脂、二甲基亚砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、冠醚12-冠-4、冠醚18-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Na

【技术特征摘要】
1.Na2Fe(C2O4)(SO4)·2H2O在钠离子电池正极活性材料中的应用。


2.一种钠离子电池正极活性材料，其特征在于，包括Na2Fe(C2O4)(SO4)·2H2O。


3.一种钠离子电池正极材料，其特征在于，包括权利要求2所述的钠离子电池正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂；
优选地，所述钠离子电池正极材料包括Na2Fe(C2O4)(SO4)·2H2O60-90wt％，正极导电剂5-30wt％和正极粘结剂5-10wt％；
优选地，所述正极导电剂选自导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯和还原氧化石墨烯中的至少一种；
优选地，所述正极粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶和聚烯烃类中的至少一种。


4.一种钠离子电池正极，其特征在于，包括权利2所述的钠离子电池正极活性材料或权利要求3所述的钠离子电池正极材料；
优选地，所述钠离子电池正极包括钠离子电池正极材料和正极集流体；
进一步优选地，所述正极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋和锗中的一种、至少两种的合金或至少两种的复合材料；
更进一步优选地，所述正极集流体为铝。


5.一种钠离子电池，其特征在于，包括权利2所述的钠离子电池正极活性材料、权利要求3所述的钠离子电池正极材料或权利要求4所述的钠离子电池正极；
优选地，所述钠离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液。优选地，所述负极包括负极材料和负极集流体；
优选地，所述负极材料包括负极活性材料、负极导电剂和负极粘合剂；
优选地，所述负极活性材料选自碳材料、金属单质、金属合金、硫化物、氮化物、氧化物、碳化物等材料中的至少一种；
优选地，所述负极导电剂选自导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯和还原氧化石墨烯中的至少一种；
优选地，所述负极粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶和聚烯烃类中的至少一种；
优选地，所述负极集流体选自铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰、铅、锑、镉、金、铋和锗中的一种、至少两种的合金或至少两种的复合材料；
进一步优选地，所述负极集流体为铝。


6.根据权利要求5所述的钠离子电池，其特征在于，所述隔膜选自多孔聚合物薄膜、无机多孔薄膜、玻璃纤维纸或多孔陶瓷薄膜中的至少一种；
优选地，所述多孔聚合物薄膜选自多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜或多孔复合聚合物薄膜中一种。


7.根据权利要求5所述的钠离子电池，其特征在于，所述电解液包括电解质和电解液溶剂，其中，所述电解质为钠盐，所述电解液溶剂为有机溶剂；
优选地，所述电解液中，钠盐的体积浓度为0.1–10mol/L；
优选地，所述钠盐选自六氟磷酸钠、氯化钠、氟化钠、硫酸钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸钠、二氟草酸硼酸钠、焦磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸三钠、偏硼酸钠、硼酸钠、钼酸钠、钨酸钠、溴化钠、亚硝酸钠、碘酸钠、碘化钠、硅酸钠、木质素磺酸钠、草酸钠、铝酸钠、甲基磺酸钠、醋酸钠、重铬酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠、三氟甲烷磺酰亚胺钠、NaCF3SO3、NaN(SO2CF3)2中的至少一种，优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永炳，宋天一，姚文娇，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44