钠离子电池、钠离子电池用正极极片、正极活性材料、电池模块、电池包和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电池领域，具体地涉及一种钠离子电池、钠离子电池用正极极片、电池模块、电池包和装置。本发明专利技术的钠离子电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜、电解液，所述正极极片包含正极活性材料，所述正极活性材料的分子式满足Na

【技术实现步骤摘要】
钠离子电池、钠离子电池用正极极片、正极活性材料、电池模块、电池包和装置


[0001]本专利技术涉及电池领域，尤其涉及一种钠离子电池、钠离子电池用正极极片、电池模块、电池包和装置。

技术介绍

[0002]目前，锂离子电池技术占据主流消费类和动力电池的核心地位，在从其被商业化之初至今的将近三十年的时间里，锂离子电池技术日趋成熟。在给人类带来越来越多便利的同时，锂离子电池也面临着极大的挑战，锂资源日益紧缺，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，这些都使得市场对更经济、更高效替代技术的需求越来越高。钠与锂具有相似的物理、化学性质，但是，钠资源的储量远比锂丰富、成本远比锂低、分布更为广泛，作为一种有可能替代现有能量储存技术的新一代电化学体系，钠离子可充电电池在近年来得到了科研和工业界极大的关注。
[0003]尽管在二十世纪七十年代，科研工作者们就已经开始关注钠离子可充电电池技术，然而由于锂离子电池的成功商业化，钠电的研发在很长一段时期内都处于停顿的状态。自从2010年以来，锂离子电池技术面临来自高能量密度需求、成本、性能和安全各方面的挑战，钠离子可充电电池技术再次成为电池领域研究的焦点，并在正负极材料的研究，电解液、隔离膜的开发，到新型化学/电化学体系的设计等都得到了爆发式的发展。与锂离子电池相似，制约钠离子电池性能的关键因素就是其正极材料。因此，开发出性能优良的正极材料对于钠离子电池的应用至关重要。

技术实现思路

[0004]鉴于
技术介绍
中的问题，本专利技术的目的在于提供一种钠离子电池用正极活性材料、包含本专利技术正极活性材料的正极极片及包含本专利技术的正极极片的钠离子电池、电池模块、电池包以及装置。所述正极材料的R
ct
与R
f
的比值R
ct
/R
f
值满足1.0<R
ct
/R
f
<20.0，其中，R
ct
为电荷转移阻抗，R
f
为扩散阻抗，可以有效地改善正极极片的锂脱嵌性能，有效地提高钠离子电池的电化学性能。
[0005]为实现上述专利技术目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种钠离子电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜、电解液，所述正极极片包含正极活性材料，所述正极活性材料的分子式满足Na
a
Li
b
M
0.7
Fe
0.3-b
O2±
δ
，M 为过渡金属离子，0.67<a<1.1，0<b<0.3，0≤δ≤0.1，所述正极活性材料的R
ct
与R
f
的比值R
ct
/R
f
值满足1.0<R
ct
/R
f
<20.0；
[0006]其中，R
ct
为所述正极活性材料在扣式电池中按交流阻抗法测试得到的电荷转移阻抗；
[0007]R
f
为所述正极活性材料在扣式电池中按交流阻抗法测试得到的扩散阻抗。
[0008]在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种钠离子电池用正极极片，包括承载于正极集流体至少一个表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料，所述
正极活性材料的分子式满足 Na
a
Li
b
M
0.7
Fe
0.3-b
O2±
δ
，M为过渡金属离子，0.67<a<1.1，0<b<0.3，0≤δ≤0.1，所述正极活性材料的R
ct
与R
f
的比值R
ct
/R
f
值满足1.0<R
ct
/R
f
<20.0；
[0009]其中，R
ct
为所述正极活性材料在扣式电池中按交流阻抗法测试得到的电荷转移阻抗；
[0010]R
f
为所述正极活性材料在扣式电池中按交流阻抗法测试得到的扩散阻抗。
[0011]在本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种钠离子电池用正极活性材料，所述正极活性材料的分子式满足Na
a
Li
b
M
0.7
Fe
0.3-b
O2±
δ
，其中，M为过渡金属离子，0.67<a<1.1，0<b<0.3，0≤δ≤0.1，所述正极活性材料的 R
ct
与R
f
的比值R
ct
/R
f
值满足1.0<R
ct
/R
f
<20.0；
[0012]其中，R
ct
为所述正极活性材料在扣式电池中按交流阻抗法测试得到的电荷转移阻抗；
[0013]R
f
为所述正极活性材料在扣式电池中按交流阻抗法测试得到的扩散阻抗。
[0014]在本专利技术的第四方面，本专利技术提供了一种电池模块，包括本专利技术第一方面的钠离子电池。
[0015]在本专利技术的第五方面，本专利技术提供了一种电池包，包括本专利技术第四方面的电池模块。
[0016]在本专利技术的第六方面，本专利技术提供了一种使用钠离子电池作为电源的装置，包括本专利技术第一方面的钠离子电池或本专利技术第五方面的电池包。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]本专利技术提供的钠离子电池中，其中的正极活性材料为具有层状结构的过渡金属氧化物，通过在层状结构的过渡金属氧化物中掺杂低价态的非活性过渡金属Li，以提高正极活性材料的循环稳定性。在本专利技术的正极活性材料中，Li
+
离子是以非活性物质掺杂于过渡金属氧化物中的，而非以嵌入和脱嵌的形式存在。在充放电中，电解液中的有效成分会优先与Li
+
离子发生相互作用，形成稳定的CEI膜，以抑制过渡金属氧化物中其他过渡金属离子的溶解，从而提高该正极活性材料的循环性能。为了不降低正极活性材料本身的容量，本专利技术中将正极活性材料中的锂离子的掺杂量控制在 0.3以下。
[0019]同时，通过控制该正极活性材料中各金属离子的含量使该正极活性材料的R
ct
与R
f
的比值R
ct
/R
f
值控制在1.0<R
ct
/R
f
<20.0范围内，既有利于钠离子在该正极活性材料中的嵌入和脱出，又有利于于过渡金属离子接受和释放电子，从而可以使正极活性材料的电性能得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜、电解液，其特征在于：所述正极极片包含正极活性材料，所述正极活性材料的分子式满足Na
a
Li
b
M
0.7
Fe
0.3-b
O2±
δ
，M为过渡金属离子，0.67<a<1.1，0<b<0.3，0≤δ≤0.1，所述正极活性材料的R
ct
与R
f
的比值R
ct
/R
f
值满足1.0<R
ct
/R
f
<20.0；其中，R
ct
为所述正极活性材料在扣式电池中按交流阻抗法测试得到的电荷转移阻抗；R
f
为所述正极活性材料在扣式电池中按交流阻抗法测试得到的扩散阻抗。2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极极片的电阻R≤1000mΩ，优选为R≤100mΩ。3.根据权利要求1～2中任一项所述的钠离子电池，其特征在于，所述R
ct
/R
f
值满足1.0<R
ct
/R
f
<18.0，优选为2.0≤R
ct
/R
f
<15.0。4.根据权利要求1～3中任一项所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料的分子式中所述M选自Ni
2+
、Mn
4+
、Co
2+
、Cu
2+
、Zn
2+
、Mg
2+
或Al
3+
中的至少一种；优选的，所述M选自Ni
2+
、Co
2+
、Cu
2+
和Mn
4+
中的至少一种。5.根据权利要求1～4中任一项所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料的分子式中b的数值为0.05<b<0.2，优选为0.05<b<0.15。6.根据权利要求1～5中任一项所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料的振实密度大于1g/cm3，优选为1.5～3g/cm3；和/或，所述正极活性材料在8吨下的压实密度为1.5～4.5g/cm3，优选为2.5～4g/cm3。7.根据权利要求1～6中任一项所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料的平均粒径D
v
50为0.05～50μm，优选为3～30μm。8.根据权利要求1～7中任一项所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料的比表面积S为0.01～30m2/g，优选为0.1～10m2/g。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丽婷，郭永胜，梁成都，兰加佃，林文光，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：