一种钠离子正极浆料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种正极浆料，尤其涉及一种钠离子正极浆料及其制备方法。所述钠离子正极浆料，按重量份计，其原料包括：钠离子正极材料90

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子正极浆料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种正极浆料，尤其涉及一种钠离子正极浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]21世纪，锂电池被应用于手机、电脑、穿戴设备、电动汽车、二轮自行车、电动工具、路灯等众多领域。随着锂电池越来越大的用量，锂资源的消耗呈现出使用量越来越大、消耗速度较快，并且锂的生产量增长无法满足消耗量增长的现象，这是因为：一是锂资源是有限的，主要以锂辉石矿石和盐湖锂状态存在，二是冬季盐湖锂无法提锂，导致锂金属及化合物价格暴涨。
[0003]对比之下，钠来源广泛、储量丰富，钠的储量是锂的420倍，价格远低于锂。近年来，随着锂价疯狂上涨，钠离子电池有望比锂离子电池低30
‑
50％的成本而受到广泛关注，特别是在储能领域、混合动力领域、替代铅酸电池领域，钠离子电池具有诱人的应用前景。
[0004]目前，钠离子正极材料比较成熟的是铁镍锰酸钠材料、磷酸钒钠、普鲁士白三种材料。上述钠离子电池正极材料在制备过程中，需要添加过量的Na来获得结晶性好的正极材料，因此钠离子正极材料都会有少量的Na剩余(在高温下以Na2O的形式存在)，温度降低到室温以后Na2O会吸附空气中的CO2和H2O而形成NaOH和Na2CO3等，使正极材料呈现碱性。并且，Na的碱性强于Li，因此钠离子正极材料碱性远高于锂离子正极材料。
[0005]由于钠离子正极材料表面pH值过高，通常＞13，在正极浆料配置过程中极易吸潮，材料表面的Na2O与空气中的CO2和H2O而形成NaOH和Na2CO3等，游离碱会攻击粘结剂上的C
‑
F/C
‑
H键，导致粘结剂脱HF形成双键，出现交联，最终形成果冻状态；果冻状浆料因为粉体团聚，难以过筛；而即使果冻状浆料能够过筛，过筛后也会有微团聚存在，涂布过程中会不定时存在极片划痕等缺陷，导致制备加工合格率变低；并且后续的极片还会在空气中吸潮，这些钠残余物会恶化电池的电化学环境，促进电解液分解，降低电池性能。
[0006]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种钠离子正极浆料，该钠离子正极浆料能够有效防止出现果冻状浆料的情况，同时，在涂布过程中可以有效避免出现极片划痕的问题；本专利技术的另一目的在于，提供该钠离子正极浆料的制备方法。
[0008]具体地，本专利技术提供以下技术方案：
[0009]本专利技术提供一种钠离子正极浆料，按重量份计，其原料包括：钠离子正极材料90
‑
95.5份，分散剂0.1
‑
1份，以及，有机弱酸0.1
‑
2份。
[0010]本专利技术意外发现，有机弱酸可以与NaOH和Na2CO3等发生缓慢反应，在不改变浆料稳定性的前提下，阻止NaOH和Na2CO3与粘结剂的反应，从而避免了浆料出现果冻状的情况；同时，分散剂可以有效改善钠离子正极材料表面的性质，降低了粒子的表面能，提高了与分散介质的亲和力，有效抑制了颗粒间的团聚，从而增加了分散性能，使固体粉体均匀地分散在
分散介质中。
[0011]进一步地，控制钠离子正极材料、分散剂和有机弱酸的用量份在上述范围内，效果更佳。
[0012]作为优选，所述分散剂为聚环氧琥珀酸钠。
[0013]作为优选，所述有机弱酸选自草酸、苹果酸、葡萄糖酸、月桂酸、正癸酸、软脂酸中的一种或几种。
[0014]针对本专利技术的钠离子正极浆料体系，与其相适配的分散剂和有机弱酸如上所述；具体而言，当选用上述有机弱酸时，其与NaOH和Na2CO3等的反应更缓慢，从而完全不影响浆料的稳定性，并且还能阻止NaOH和Na2CO3等与粘结剂的反应，最终防止出现果冻状浆料的情况；当选用上述分散剂时，其能够进一步改善钠离子正极材料的表面性质，在涂布过程中进一步有效避免出现极片划痕的问题。
[0015]作为优选，所述钠离子正极材料选自铁镍锰酸钠、磷酸钒钠、普鲁士白中的一种或几种。
[0016]作为优选，按重量份计，所述钠离子正极浆料的原料还包括：导电剂1
‑
5份和粘结剂1
‑
3份；
[0017]进一步地，所述导电剂选自乙炔黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种；
[0018]进一步地，所述粘结剂为PVDF。
[0019]作为优选，所述原料中，钠离子正极材料、导电剂、粘结剂、分散剂和有机弱酸的总量为100％。
[0020]作为优选，所述钠离子正极浆料的原料还包括分散介质；所述分散介质为NMP；
[0021]按质量比计，NMP：钠离子正极材料、导电剂、粘结剂、分散剂和有机弱酸的总质量＝(0.3
‑
1)：1。
[0022]作为较佳的技术方案，所述钠离子正极浆料的原料由固体粉末和分散介质组成；其中，
[0023]所述固体粉末包括如下重量份的组分：钠离子正极材料90
‑
95.5份，导电剂1
‑
5份，PVDF 1
‑
3份，聚环氧琥珀酸钠0.1
‑
1份，有机弱酸0.1
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2份；
[0024]所述钠离子正极材料选自铁镍锰酸钠、磷酸钒钠、普鲁士白中的一种或几种；所述导电剂选自乙炔黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种；所述有机弱酸选自草酸、苹果酸、葡萄糖酸、月桂酸、正癸酸、软脂酸中的一种或几种；
[0025]所述分散介质为NMP；按质量比计，NMP：固体粉末的总质量＝(0.3
‑
1)：1。
[0026]作为优选，所述钠离子正极浆料的固含量为50
‑
76.9％。
[0027]本专利技术还提供以上所述的钠离子正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0028]S1、将粘结剂、分散剂、有机弱酸、NMP混合均匀，得胶液I；
[0029]S2、将导电剂和所述胶液I混合均匀，得胶液II；
[0030]S3、将钠离子正极材料和所述胶液II混合均匀。
[0031]本专利技术还发现，采用上述混合方式，有利于提升固体粉体在分散介质中的分散性能，进而提高浆料稳定性。
[0032]作为优选，步骤S1中，所述混合在10
‑
40r/min的搅拌转速、20
‑
60m/s的分散盘线速下进行60
‑
150min；
[0033]作为优选，步骤S2中，所述混合在10
‑
42r/min的搅拌转速、20
‑
60m/s的分散盘线速下进行30
‑
90min；
[0034]作为优选，步骤S3中，所述混合具体为：将钠离子正极材料分三等份分次加入所述胶液II中，每次加入钠离子正极材料后，均在10
‑
40r/min的搅拌转速、15
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50m/s的分散盘线速下混合30
‑
60min；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子正极浆料，其特征在于，按重量份计，其原料包括：钠离子正极材料90
‑
95.5份，分散剂0.1
‑
1份，以及，有机弱酸0.1
‑
2份。2.根据权利要求1所述的钠离子正极浆料，其特征在于，所述分散剂为聚环氧琥珀酸钠；和/或，所述有机弱酸选自草酸、苹果酸、葡萄糖酸、月桂酸、正癸酸、软脂酸中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的钠离子正极浆料，其特征在于，所述钠离子正极材料选自铁镍锰酸钠、磷酸钒钠、普鲁士白中的一种或几种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的钠离子正极浆料，其特征在于，按重量份计，其原料还包括：导电剂1
‑
5份和粘结剂1
‑
3份。5.根据权利要求4所述的钠离子正极浆料，其特征在于，所述导电剂选自乙炔黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种；和/或，所述粘结剂为PVDF。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的钠离子正极浆料，其特征在于，所述原料中，钠离子正极材料、导电剂、粘结剂、分散剂和有机弱酸的总量为100％。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的钠离子正极浆料，其特征在于，其原料还包括分散介质；所述分散介质为NMP；按质量比计，NMP：钠离子正极材料、导电剂、粘结剂、分散剂和有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王元杰，薄晋科，曹仕良，
申请(专利权)人：大连中比动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：