钠离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种钠离子电池，所述钠离子电池包括正极极片，所述正极极片中活性材料的粒径、比表面积BET及单面涂覆量SD满足：1.0≤(D

【技术实现步骤摘要】
钠离子电池


[0001]本专利技术属于钠离子电池
，涉及一种钠离子电池。

技术介绍

[0002]钠离子电池因成本低，低温性能好，使用寿命长的特点，在储能及小动力领域有逐步取代锂电池的趋势。虽然钠离子电池的成本低于锂电池，占据成本优势，但是其能量密度和锂电池有一定的差距。因此，如何在有限的空间内提升电池的能量密度，并且满足动力性能的要求，是钠离子电池发展所面临的重要问题。
[0003]CN 112259730A公开了一种普鲁士蓝类过渡金属氰化物、其制备方法、及其相关的正极极片、二次电池、电池包和装置。普鲁士蓝类过渡金属氰化物，包括二次颗粒，所述二次颗粒包括多个一次颗粒：其中，所述一次颗粒为球型或类球型形貌。普鲁士蓝类过渡金属氰化物存在克容量较低的问题，导致钠离子电池的能量密度较差，影响了钠离子电池的商业化应用。公开的二次颗粒可以增大粒子颗粒度和粉体压实密度，提高正极极片的压实密度，提高钠离子电池的能量密度和倍率性能，但是无法使钠离子电池的能量密度、动力学性能和循环性能同时提升。
[0004]基于以上研究，如何提供一种兼顾能量密度、动力学性能和循环性能，使得钠离子电池综合性能达到最佳状态的钠离子电池正极极片，是目前迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种钠离子电池，通过钠离子电池正极极片中活性材料的粒径、比表面积及单面涂覆量三者的协同作用，提升钠离子电池的综合性能，保证在满足3C倍率以上放电的情况下，钠离子电池具有较好的能量密度、动力学性能和循环性能。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供一种钠离子电池，所述钠离子电池包括正极极片，所述正极极片中活性材料的粒径、比表面积BET及单面涂覆量SD满足：1.0≤(D
90
‑
D
10
)/D
50
≤1.5及0.8≤(SD
×
D
50
)/BET≤1.9。
[0008]D
90
表示正极极片中活性材料累计体积百分数达到90％时所对应的粒径，单位为μm；D
50
表示正极极片中活性材料累计体积百分数达到50％时所对应的粒径，单位为μm；D
10
表示正极极片中活性材料累计体积百分数达到10％时所对应的粒径，单位为μm；BET表示正极极片中活性材料的比表面积，单位为m2/g；SD表示正极极片中活性材料在箔材上的单面涂覆量，单位为g/cm2。
[0009]优选地，所述(D
90
‑
D
10
)/D
50
为1.0～1.5，例如可以是1.0、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45或1.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1.0～1.3。
[0010]优选地，所述(SD
×
D
50
)/BET为0.8～1.9，例如可以是0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、
1.4、1.5、1.6、1.7、1.8或1.9但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1.1～1.7。
[0011]钠离子电池的能量密度、动力学性能及循环性能，这三项性能是由材料特性和极片设计等多种因素共同决定的，在一定范围内，该三项性能是此消彼长的关系。钠离子电池的能量密度、动力学性能及循环性能，除了与正负极材料及电解液材料本身性能有关外，还与电芯的极片设计有关。
[0012]从活性材料本身特性来看，一款活性材料的比表面积(BET)代表了活性材料的反应活性。BET越大，代表活性材料的反应活性越大，使用该活性材料制备成的电芯动力学性能越好；但也代表着该活性材料与电解液的反应也更剧烈，从而导致产气、衰减严重，降低电芯的循环性能。此外，活性材料的粒径分布对活性材料的能量密度、循环性能影响也比较显著。较窄的分布范围，使得活性材料的一致性、均匀性提高，各个活性材料颗粒协同作用，从而提高电芯的循环性能；而粒径分布较宽，代表活性材料颗粒的大小分布不均匀，有利于极片制备过程中提高压实密度，从而获得更高的体积能量密度；相反，小颗粒的存在会导致木桶效应，活性材料结构的坍塌先从小颗粒开始，从而使得电芯的循环性能无法得到保证。从极片设计来看涂覆量的大小直接决定了电芯的能量密度，提高涂覆量可以降低箔材、外壳等辅材的应用，从而提高电芯的能量密度。但是，如果涂覆量过高，会导致离子和电子的迁移路径过长，电芯的动力学性能较差；同时过高的涂覆量，会导致表面层与箔材的粘结力降低，从而加速活性材料从箔材上的剥离，缩短电芯的使用寿命。因此，活性材料和正极极片的不同参数对钠电池能量密度、动力学性能和循环性能的影响程度是不同的，如果分离地考虑上述参数的自身优化，不能兼顾钠电池能量密度、动力学性能和循环性能。想要得到综合性能较好的电芯，需要充分考虑各个性能指标，使各个因素协同作用。
[0013]对于球形或类球形的活性材料颗粒而言，粒径与比表面积之间具有一个相对负相关的关系，粒径越大意味着比表面积越小，BET的大小与D
50
的大小呈现一个整体的负相关关系。但是，除了球形或类球形等规则情况，还有其他的情况，例如活性材料颗粒有时会聚集形成球形珊瑚状结构，或者具有多孔结构等，此时，粒径与比表面积之间并不一定形成负相关关系，有可能会出现粒径较大，但比表面积也较大的情况。因此，应当同时考虑活性材料颗粒形态分布对电池性能的影响。假设较多的颗粒具有球形或类球形结构，则如果颗粒粒径较大，粒径与比表面积之间具有一个相对负相关的关系，此时应相对减小涂覆量从而增加极片整体的比表面积，达到提高极片整体比表面，增加动力性能的目的；假设较多的颗粒具有球形珊瑚状结构或多孔结构，则即使颗粒粒径较大，也可能具有相对较大的比表面积，此时应相对增加涂覆量从而减小极片整体的比表面积，使得极片的副反应降低，延长电池的使用寿命。
[0014]本专利技术考虑到正极极片和活性材料的不同参数对钠离子电池能量密度、动力学性能和循环性能的影响程度不同，若只改变活性材料的粒径、比表面积或单面涂覆量此三项中的单一因素变量，则不能兼顾钠离子电池的能量密度、动力学性能和循环性能。因此本专利技术通过钠离子电池正极极片中活性材料的粒径、比表面积及单面涂覆量三者的协同作用，来提升钠离子电池的综合性能。
[0015]优选地，所述活性材料的粒径D
50
为12～19μm，例如可以是12μm、12.5μm、13μm、13.5μm、14μm、14.5μm、15μm、15.5μm、16μm、16.5μm、17μm、17.5μm、18μm、18.5μm或19μm，但不限于
所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0016]优选地，所述活性材料的粒径D
10
为2.3～12.5μm，例如可以是2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，所述钠离子电池包括正极极片，其特征在于，所述正极极片中活性材料的粒径、比表面积BET及单面涂覆量SD满足：1.0≤(D
90
‑
D
10
)/D
50
≤1.5及0.8≤(SD
×
D
50
)/BET≤1.9。2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极极片中活性材料的粒径、比表面积BET及单面涂覆量SD满足：1.0≤(D
90
‑
D
10
)/D
50
≤1.3及1.1≤(SD
×
D
50
)/BET≤1.7。3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池，其特征在于，所述活性材料的粒径D
50
为12～19μm；优选地，所述活性材料的粒径D
10
为2.3～12.5μm；优选地，所述活性材料的粒径D
90
为15.5～35μm。4.根据权利要求1～3任一项所述的钠离子电池，其特征在于，所述活性材料的比表面积BET为0.2～0.6m2/g。5.根据权利要求1～4任一项所述的钠离子电池，...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳亚珲，蔡铜祥，韦士富，厉远卿，
申请(专利权)人：雅迪科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：