一种电池正极浆料及其制备方法技术

本申请涉及一种电池正极浆料及其制备方法，涉及电池技术的领域，其包括电池正极主料和溶剂；以质量百分比计，所述电池正极主料包括以下组分：正极活性材料94～96%，导电剂1.8～2.5%，粘接剂2～5%；以质量百分比计，所述正极活性材料包括以下组分：钠离子正极材料10～90%，高镍三元正极材料10～90%。本申请将钠离子正极材料和高镍三元正极材料复合制备电池正极浆料，所得电池正极浆料制作的电池，兼具常规钠离子电池的低成本优势和高镍三元电池的能量密度高的优点，可以有效促进钠离子电池在电动汽车和消费电子领域的应用。在电动汽车和消费电子领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种电池正极浆料及其制备方法


[0001]本申请涉及电池技术的领域，尤其是涉及一种电池正极浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钠离子电池是一种二次电池(充电电池)，其主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似，而钠离子电池使用的电极材料主要是钠盐，相较于锂盐而言储量更丰富，价格更低廉。
[0003]与锂离子电池相比，由于钠盐原材料储量丰富，其原料成本显著降低；由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液降低成本；由于钠离子不与铝形成合金，因此负极可采用铝箔作为集流体，可以进一步降低成本和电池重量。另外，钠离子电池的内阻比锂离子电池高，在短路的情况下瞬时发热量少，温升较低，热失控温度高于锂电池，具备更高的安全性；并且钠离子电池可以在
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40℃到80℃的温度区间正常工作，
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20℃的环境下容量保持率接近90％，高低温性能优于其他二次电池。在快充能力方面，钠离子电池的充电时间只需要10分钟左右，具有更快的充电速度。
[0004]钠离子电池与锂离子电池相比具有显著的成本优势，并且电池安全性和高低温性能优异，但是其能量密度偏低。目前市场上的钠离子电池的能量密度在160mWh/g，明显低于三元锂电池，导致钠离子电池在电动车以及消费电子领域的应用受到较大的限制。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本申请提供一种电池正极浆料及其制备方法，可以在钠离子电池低成本和高安全性的基础上，进一步提升其能量密度。
[0006]第一方面，本申请提供一种电池正极浆料，采用如下的技术方案：一种电池正极浆料，包括电池正极主料和溶剂；以质量百分比计，所述电池正极主料包括以下组分：正极活性材料94～96％，导电剂1.8～2.5％，粘接剂2～5％；以质量百分比计，所述正极活性材料包括以下组分：钠离子正极材料10～90％，高镍三元正极材料10～90％。
[0007]通过采用上述技术方案，将钠离子正极材料和高镍三元正极材料复合制备电池正极浆料，所得电池正极浆料制作的电池，兼具有常规钠离子电池的低成本优势和高镍三元电池的能量密度高的优点，可以有效促进钠离子电池在电动汽车和消费电子领域的应用。钠离子正极材料和高镍三元正极材料添加比例的变化范围较广，因此可以根据对电池成本和能量密度的要求灵活调整钠离子正极材料和高镍三元正极材料的配比，制备出适合不同应用场景和应用需求的钠离子电池。
[0008]可选的，所述正极活性材料包含以下组分：钠离子正极材料60～70％，高镍三元正极材料30～40％。
[0009]通过采用上述技术方案，提升正极活性材料中钠离子正极材料的占比，使制得的
钠离子电池在具有较高的能量密度的同时，降低产品的生产成本，并且制得的钠离子电池的使用安全性和可靠性可以进一步提升。
[0010]可选的，以摩尔比例计，所述高镍三元正极材料包含以下组分：镍94.5～96％，钴1.5～3％，锰2～3％。
[0011]通过上述技术方案，高镍三元正极材料中，镍可以增加材料的容量，提升电池的能量密度。在常规高镍三元电池中，镍含量的提高会导致电池产品的使用寿命和安全性降低；本申请技术方案中，高镍三元正极材料复配钠离子正极材料，可以使高镍三元正极材料能量密度高、安全性不足的特点与钠离子电池成本低、安全性高、能量密度较低的特点相互补充，进而使制得的钠离子电池可以兼具高能量密度、低成本和高安全性的优势。
[0012]可选的，所述钠离子正极材料包括锰酸钠、镍锰酸钠、铁锰酸钠和镍铁锰酸钠中的至少一种。
[0013]进一步优选，所述钠离子正极材料包括镍锰酸钠、铁锰酸钠和镍铁锰酸钠的混合物，镍锰酸钠、铁锰酸钠和镍铁锰酸钠的质量比为(2.6
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3.2)：(1.8
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2.4)：1。
[0014]通过采用上述技术方案，锰酸钠、镍锰酸钠、铁锰酸钠和镍铁锰酸钠均与高镍三元正极材料具有良好的相容性，与高镍三元正极材料混合后不会发生排斥反应或者相互干扰，制得的电池正极浆料的反应性良好，稳定性高。钠离子正极材料优选镍锰酸钠、铁锰酸钠和镍铁锰酸钠三种材料的混合物，镍锰酸钠和镍铁锰酸钠均含有一定量的镍元素，可以与高镍三元正极材料配合进一步提升钠离子电池的能量密度。
[0015]可选的，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管浆料、导电石墨、石墨烯和导电碳纤维中的至少一种。
[0016]进一步优选，所述导电剂为导电炭黑和碳纳米管浆料的混合物，导电炭黑和碳纳米管浆料的质量比为(1.0
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1.5)：(0.6
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1.0)。
[0017]通过采用上述技术方案，电池正极浆料中添加导电剂的目的是增加活性物质间的导电接触，提高电子电导率，即在活性物质之间、活性物质与集流体之间收集微电流，以减小电极的接触电阻，加速电子的移动速度。
[0018]导电炭黑是由球形纳米颗粒团聚成多簇状和纤维状的团聚物结构，相较于导电石墨，在相同质量下，导电炭黑颗粒数更多，体积更大，且更有利于材料颗粒之间导电通路的形成，对极片内阻的降低更有帮助；碳纳米管不仅能够在导电网络中充当导线的作用，同时还具有双电层作用，并且其良好的导热性能还有利于电池充放电时的散热，减少电池的极化、提升电池的高低温性能，延长电池的寿命。导电炭黑和碳纳米管复合使用，一方面可以降低碳纳米管在电池正极浆料中的分散难度；另一方面，结合导电炭黑点与点接触和碳纳米管点与线接触的导电形式，进一步加强电池正极浆料颗粒之间的导电性，提升电池的充放电能力。
[0019]可选的，所述粘接剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇和聚丙烯酸中的至少一种。优选为聚偏氟乙烯。
[0020]通过采用上述技术方案，添加粘接剂的目的是将导电活性物质、导电剂和集流体粘接在一起，维持电极结构的完整性；并且可以作为分散剂和增稠剂，改善电极组分的均匀性，对维持电极结构完整、改善电极电化学性能方面具有重要作用。聚偏氟乙烯具有极高的浆料稳定性，可以保证稳定加工，同时可以更加有效地提升电极材料的粘合力，从而延长电
池单元的使用寿命，并且其使用量高效，可以极大地降低电池的非活性成分含量。
[0021]可选的，电池正极浆料还包括占钠离子正极材料总重量10～25％的调节剂，所述调节剂包括氧化铝、铜和二氧化钛中的至少一种。
[0022]进一步优选的，调节剂包括氧化铝和二氧化钛，氧化铝和二氧化钛的质量比为1：(0.5～2)。
[0023]通过采用上述技术方案，高镍三元正极材料的能量密度高，其余钠离子正极材料复配制得的钠离子电池正极材料兼具高能量密度和低成本优势。在此基础上，向电池正极材料中添加调节剂，将调节剂组分中的铜、氧化铝后者二氧化钛等活性或者惰性元素引入复配的钠离子正极活性材料体系后，一方面可以改善高镍三元正极材料的稳定性，减少单吃运行过程中层状的高镍三元正极材料结构的改变程度，避免其发生结构变化或相转变，防止电池在多次放电后的需循环衰减；另一方面，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池正极浆料，包括电池正极主料和溶剂；以质量百分比计，所述电池正极主料包括以下组分：正极活性材料 94～96%，导电剂 1.8～2.5%，粘接剂 2～5%；以质量百分比计，所述正极活性材料包括以下组分：钠离子正极材料10～90%，高镍三元正极材料10～90%。2.根据权利要求1所述的一种电池正极浆料，其特征在于，所述正极活性材料包含以下组分：钠离子正极材料 60～70%，高镍三元正极材料 30～40%。3.根据权利要求1所述的一种电池正极浆料，其特征在于，以摩尔比例计，所述高镍三元正极材料包含以下组分：镍 94.5～96%，钴 2～4%，锰 2～4%。4.根据权利要求1所述的一种电池正极浆料，其特征在于，所述钠离子正极材料包括锰酸钠、镍锰酸钠、铁锰酸钠和镍铁锰酸钠中的至少一种。5.根据权利要求4所述的一种电池正极浆料，其特征在于，所述钠离子正极材料包括镍锰酸钠、铁锰酸钠和镍铁锰酸钠的混合物，镍锰酸钠、铁锰酸钠和镍铁锰酸钠的质量比为（2.6～3.2）：（1.8～2.4）：1。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄镇财，陆春海，
申请(专利权)人：杭州力奥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：