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正极浆料制备技术领域，尤其涉及一种钠离子正极浆料及其制备方法。本发明专利技术提供一种钠离子正极浆料及其制备方法，钠离子正极浆料包括：钠离子正极材料、分散剂与聚酸酐；其中，所述聚酸酐选自聚[1，6

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子正极浆料及其制备方法


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

技术介绍

[0002]钠来源广泛、储量丰富，价格远远低于锂。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
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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。
[0003]目前，钠离子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，因此其会有少量的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。而Na的碱性强于Li，因此镍铁锰酸钠材料碱性远高于对应的锂离子电池镍钴锰酸锂三元正极材料。
[0004]且钠离子正极材料中镍铁锰酸钠材料的碱性较其他如磷酸钒钠以及普鲁士白等正极材料更强，由于镍铁锰酸钠材料表面pH值过高，通常＞13，在正极浆料配置过程中更易吸潮，材料表面的Na2O与空气中的CO2和H2O而形成NaOH和Na2CO3等，其会攻击粘结剂上的C
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F/C
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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。
[0005]而现有技术中，CN 114497521 A中公开了使用聚乙烯吡咯烷酮与N
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甲基吡咯烷酮作为分散介质，在钠离子正极浆料中加入草酸或马来酸酐作为抑制剂，但其制得的钠离子电池性能尤其是钠离子二次电池循环寿命相对较差。CN 114695893 A公开了在钠离子正极浆料中添加有机弱酸与特殊的分散剂等，虽然能一定程度防止果冻状浆料情况的出现，但其制得的钠离子电池性能仍存在进一步改善空间。
[0006]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种钠离子正极浆料及其制备方法，用以解决现有技术中浆料品质(尤其是分散性)与电池性能难以兼顾的缺陷，实现一种具有较低的细度、较好的过筛性以及长时间存放不会果冻化的钠离子正极浆料，同时制得的电池性能优异。
[0008]本专利技术提供一种钠离子正极浆料，包括：钠离子正极材料、分散剂与聚酸酐；其中，所述聚酸酐选自聚[1，6
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双(对羧基苯氧基)己烷
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癸二酸]、聚(富马酸
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癸二酸)和2，4聚(脂肪酸二聚体
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癸二酸)的一种或几种。
[0009]虽然CN 114497521 A和CN 114695893 A等少量现有技术中已公开向钠离子正极浆料中添加如草酸、葡萄糖酸与马来酸酐等能够与浆料中NaOH和Na2CO3等反应，一定程度上避免了浆料的果冻化；但本申请发现钠离子正极浆料状态与制得的钠离子电池性能仍不完
全呈现正比关系。即现有技术改善浆料状态后，钠离子电池的性能仍存在进一步改善将空间。
[0010]本申请意外发现，这是因为现有技术中使用的一些有机弱酸以及酸酐的加入虽然能一定程度上改善浆料状态，但其仍会与正极材料缓慢发生反应，极易对正极材料产生破坏，进而损失有效的钠离子，在制成电池后电池性能变差。
[0011]而本申请后续经过大量试验研究后发现本申请限定的聚酸酐能够有效避免上述问题，上述所限定的聚酸酐在钠离子正极材料中能够以合适的速度释放氢离子，不仅能有效中和制浆过程中钠离子正极材料材料表面的NaOH和Na2CO3，且能够避免对正极材料产生破坏，进而能显著提高电池性能。
[0012]作为优选，所述聚酸酐为质量比为(20～80)：(20～80)的聚(富马酸
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癸二酸)和2，4聚(脂肪酸二聚体
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癸二酸)。
[0013]更优选地，所述聚酸酐为质量比为(30～50)：(30～50)的聚(富马酸
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癸二酸)和2，4聚(脂肪酸二聚体
‑
癸二酸)。
[0014]本申请进一步发现，当使用上述复配下的聚酸酐时，电池的倍率性能与电池循环寿命均有一定幅度提高，电池性能进一步提高。
[0015]作为优选，所述钠离子正极材料为铁镍锰酸钠。
[0016]作为优选，所述钠离子正极材料与聚酸酐的质量比为(90～95)：(0.3～0.8)。
[0017]作为优选，以所述钠离子正极浆料的总量为基准，所述聚酸酐的用量为0.05
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0.77wt％。
[0018]作为优选，所述分散剂为NMP；更优选地，按质量比计，NMP：钠离子正极材料和聚酸酐的总质量＝0.3～1：1。
[0019]作为优选，所述钠离子正极浆料还包括导电剂和/或，粘结剂；
[0020]更优选地，所述导电剂选自乙炔黑、炭黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或几种；所述粘结剂为PVDF。
[0021]作为优选，所述钠离子正极材料、导电剂、粘结剂和聚酸酐的质量比为90～95：1～5：1～4：0.1～1。
[0022]作为优选，所述钠离子正极浆料的固含量为50
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75wt％。
[0023]本专利技术进一步提供上述钠离子正极浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0024](1)将聚酸酐与NMP进行混合，形成胶液；
[0025](2)将所述胶液1与钠离子正极材料进行混合，形成混合浆料。
[0026]作为优选，所述步骤(1)中，控制搅拌桨速度为10～40r/min，分散盘线速度20～60m/s；和/或，
[0027]所述步骤(2)中，控制搅拌桨速度为10～40r/min，分散盘线速度15～50m/s。
[0028]作为优选，所述钠离子正极浆料的制备方法包括如下步骤：
[0029]1)将所述聚酸酐、粘结剂与NMP进行混合，得到胶液1；
[0030]2)将导电剂与胶液1进行混合，得到胶液2；
[0031]3)将钠离子正极材料均匀多次加入胶液2中，得到混合浆料1。
[0032]更优选地，所述步骤1)中，控制搅拌桨速度10～40r/min，分散盘线速度20～60m/s，运行时间60～150min；
[0033]所述步骤2)中，控制搅拌桨速度10～40r/min，分散盘线速度20～60m/s，运行时间30～90min；
[0034]所述步骤3)中，每次控制搅拌桨速度10～40r/min，分散盘线速度15～50m/s，运行时间30～60min。
[0035]本专利技术还提供一种钠离子正极电池，其由上述钠离子正极浆料制得；优选地，所述钠离子正极电池循环次数为2000
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4000次。
[0036]根据上述技术方案，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子正极浆料，其特征在于，包括：钠离子正极材料、分散剂与聚酸酐；其中，所述聚酸酐选自聚[1，6
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双(对羧基苯氧基)己烷
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癸二酸]、聚(富马酸
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癸二酸)和2，4聚(脂肪酸二聚体
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癸二酸)的一种或几种。2.根据权利要求1所述的钠离子正极浆料，其特征在于，所述聚酸酐为质量比为(20～80)：(20～80)的聚(富马酸
‑
癸二酸)和2，4聚(脂肪酸二聚体
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癸二酸)。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为铁镍锰酸钠；优选地，所述钠离子正极材料与聚酸酐的质量比为(90～95)：(0.3～0.8)。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，以所述钠离子正极浆料的总量为基准，所述聚酸酐的用量为0.05～0.77wt％。5.根据权利要求1～4任一项所述的钠离子正极浆料，其特征在于，所述分散剂为NMP；优选地，按质量比计，NMP：钠离子正极材料和聚酸酐的总质量＝0.3～1：1。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：王元杰，薄晋科，曹仕良，田秀君，王文武，
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：