一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用，所述钠离子电池正极极片的活性材料包括聚三苯胺和/或聚三苯胺衍生物，本发明专利技术利用聚三苯胺及其衍生物优异的功率和循环性能，解决了目前无机类钠离子正极材料普遍存在的低功率性能问题。本发明专利技术所述钠离子电池制备工艺简单、成本低、绿色环保，具有非常高的经济价值和研究意义。的经济价值和研究意义。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于钠离子电池
，涉及一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着电动汽车及规模化储能技术的推广应用，锂的需求量逐年递增，然而锂在地壳的储量不高(0.0065％)，70％的锂集中于南美洲。而目前我国80％的锂资源供应依赖进口，存在卡脖子的风险。钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，性能相近，但相比锂离子电池具有原材料储量丰富、分布广泛、成本低廉、环境友好和兼容锂离子电池现有生产设备的优势，因此被普遍认为是成为大规模储能和动力电池的重要可选路径。目前钠离子电池正极材料，主要分为晶态材料和非晶态材料两大类，包括过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类化合物。对于非晶态正极材料的研究较少，主要集中于玻璃态FePO4、V2O5‑
P2O5体系玻璃。但是这些钠离子正极材料普遍存在能量密度较低、功率性能差、循环稳定性不强等问题，未来短时间内很难有全面替换电动车锂电池的可能。
[0003]CN105399073A公开了一种空心非晶态NaFePO4纳米球的制备方法，所述制备方法包括：在H2和Ar的混合气氛下，将NaFePO4和油酸钠加热至380℃形成混合熔盐，再加入硬脂酸亚铁，产物多次水洗和醇洗去除其他盐分；在100℃下干燥12小时。本专利技术提供的空心非晶态NaFePO4纳米球的制备方法，采用一步盐熔法，将硬脂酸亚铁加入NaFePO4和油酸钠的混合熔盐中，通过原位
‑
硬模板的方法，制备出空心非晶态NaFePO4纳米球，该产物用于钠离子电池正极材料，其所述NaFePO4纳米球应用于钠离子电池正极材料的能量密度较低且功率性能较差。
[0004]CN112310385A公开了一种二氧化钼纳米颗粒镶嵌碳纳米片组装银耳状纳米球材料及其制备和在钠离子电池中的应用。所述材料中，MoO2纳米颗粒镶嵌于非晶态碳纳米片内，碳纳米片交织组装成银耳状纳米球，碳纳米片之间存在大量介孔等孔隙。制备方法：首先通过钼酸铵和盐酸多巴胺的聚合形成前驱体，再通过煅烧进行分解和碳化获得最终产物，其所述方法复杂且制得材料的能量密度较低。
[0005]上述方案存在有制备方法复杂或能量密度较低的问题，因此，开发一种制备方法简单且能量密度较高的钠离子电池正极极片是十分必要的。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用，所述钠离子电池正极极片使用聚三苯胺及其衍生物作为正极活性材料，利用聚三苯胺及其衍生物优异的功率和循环性能，解决了目前无机类钠离子正极材料普遍存在的低功率性能问题。本专利技术所述钠离子电池正极极片制备工艺简单、成本低、绿色环保，具有非常高的经济价值和研究意义。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种钠离子电池正极极片，所述钠离子电池正极极片的活性材料包括聚三苯胺和/或聚三苯胺衍生物，所述聚三苯胺的结构式如式I所示，所述聚三苯胺衍生物的结构式如式II所示：
[0009][0010]其中，R为
‑
H、
‑
CN、
‑
NO2或
‑
SO3中的任意一种或至少两种的组合，n为40～400，例如：40、50、80、100、200或400等。
[0011]本专利技术使用聚三苯胺和/或聚三苯胺衍生物作为正极活性材料，聚三苯胺及其衍生物具备聚对苯导电聚合物的快速充放电传输骨架而表现出优异的功率特性，同时兼具聚苯胺的高能量氧化还原基团而具有较高的能量密度，另外，聚三苯胺具有独特的自由基性质，其氮原子周围所连基团较大，消除了三苯胺自由基中心的张力，增加稳定性，而且较大的空间位阻和超共轭电子效应也更增加了自由基的稳定性，使得聚三苯胺作为正极材料，具有优异的循环性能。
[0012]优选地，所述正极极片还包括导电剂和粘结剂。
[0013]优选地，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、鳞片石墨、石墨烯、碳纤维或科琴黑中的任意一种或至少两种的组合。
[0014]优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯。
[0015]优选地，所述活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(90～99):(0.1～2):(0.5～2)，例如：90:0.1:0.5、92:0.3:0.8、94:1:1、98:1.2:0.8或99:2:2等。
[0016]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述钠离子电池正极极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0017](1)将聚合物正极主材与导电剂和粘结剂与NMP混合得到正极浆料；
[0018](2)将正极浆料涂覆在铝箔表面，经辊压、干燥得到正极极片。
[0019]优选地，步骤(1)所述正极浆料的固含量为40～70％，例如：40％、45％、50％、60％或70％等。
[0020]优选地，所述正极浆料中正极活性材料的质量占比为90～98％，例如：90％、92％、94％、96％或98％等。
[0021]优选地，步骤(2)所述正极浆料的涂覆面密度为200～300g/m2，例如：200g/m2、220g/m2、250g/m2、280g/m2或300g/m2等。
[0022]优选地，所述正极极片的压实密度为2.5～3.4g/cc，例如：2.5g/cc、2.8g/cc、3.2g/cc、3.3g/cc或3.4g/cc等。
[0023]第三方面，本专利技术提供了一种钠离子电池，所述钠离子电池包含如第一方面所述
的钠离子电池正极极片。
[0024]优选地，所述钠离子电池还包括负极极片和电解液。
[0025]优选地，所述负极极片包括负极活性材料、导电剂、粘结剂和分散剂。
[0026]优选地，所述负极活性材料包括石墨和/或石墨与硅的复合材料。
[0027]优选地，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、鳞片石墨、石墨烯、碳纤维或科琴黑中的任意一种或至少两种的组合。
[0028]优选地，所述粘结剂包括丁苯橡胶。
[0029]优选地，所述分散剂包括羧甲基纤维素。
[0030]优选地，所述负极活性材料、导电剂、分散剂和粘结剂的质量比为(94～96):(1.5～2.5):(0.8～1.2):(0.8～1.2)，例如：94:1.5:1.2:1.2、95:2:1:1、95:1.8:1.2:1、96:2:1:1或96:2.5:1.2:1.2等。
[0031]优选地，所述电解液包括电解质和有机溶剂。
[0032]优选地，所述电解质包括NaPF6。
[0033]优选地，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0034]优选地，所述电解液中电解质的浓度为0.5～5mol/L，例如：0.5mol/L、0.8mol/L、1mol/L、3mol/L或5mol/L等。
[0035]相对于现有技术，本专利技术具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极极片，其特征在于，所述钠离子电池正极极片的活性材料包括聚三苯胺和/或聚三苯胺衍生物，所述聚三苯胺的结构式如式I所示，所述聚三苯胺衍生物的结构式如式II所示：其中，R为
‑
H、
‑
CN、
‑
NO2或
‑
SO3中的任意一种或至少两种的组合，n为40～400。2.如权利要求1所述的钠离子电池正极极片，其特征在于，所述正极极片还包括导电剂和粘结剂；优选地，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管、鳞片石墨、石墨烯、碳纤维或科琴黑中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯。3.如权利要求1或2所述的钠离子电池正极极片，其特征在于，所述活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为(90～99):(0.1～2):(0.5～2)。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述钠离子电池正极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将聚合物正极主材与导电剂和粘结剂与NMP混合得到正极浆料；(2)将正极浆料涂覆在铝箔表面，经辊压、干燥得到正极极片。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述正极浆料的固含量为40～70％；优选地，所述正极浆料中正极活性材料的质量占比为9...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，林文佳，曾汉民，徐悦斌，何巍，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：