一种正极补钠剂及其制备方法和正极极片、钠离子电池技术

本发明专利技术提供一种正极补钠剂及其制备方法和正极极片、钠离子电池，具体涉及二次电池领域。所述正极补钠剂包括六氟铁酸钠和碳材料，所述碳材料包覆在所述六氟铁酸钠的表面，其中，所述碳材料与所述六氟铁酸钠的质量比为(3～10)：(90～97)。本发明专利技术的正极补钠剂先于正极材料脱嵌出钠离子，用于负极表面形成SEI膜所消耗的钠离子，补偿正极、负极首次库伦效率的损失，并且可以在空气中稳定存在，充放电过程中不会释放气体，且材料无毒性，制备工艺简单，成本低廉。成本低廉。成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种正极补钠剂及其制备方法和正极极片、钠离子电池


[0001]本专利技术涉及二次电池
，具体涉及一种正极补钠剂及其制备方法和正极极片、钠离子电池。

技术介绍

[0002]锂资源在地壳中储量有限,且分布不均,同时二次电池相关产业对锂资源需求巨大，这使得锂离子电池生产成本逐年增高，因此迫切希望寻求新一代电池技术早日取代传统的锂离子电池。近期，备受人们关注的钠离子电池在工作原理、电池构成、生产工艺和生产设备等方面都与锂离子电池高度相似，且钠资源在地壳中的储量丰富、分布广泛，特别适合作为大规模储能设备及两轮车市场使用。
[0003]钠离子电池的首次充放电阶段，在负极材料的界面会形成固态电解质界面(Solid Electrolyte Interface，简称SEI)。SEI膜的形成需要消耗活性钠，且是一个不可逆的过程，而活性钠永久损失造成电池首次充放电容量损失，首次循环的库伦效率(Initial Coulombic Efficiency ICE)降低。因此，在钠离子电池工作之前，向电芯中掺入牺牲性添加剂等预钠化(也就是“补钠”)技术路线应运而生。
[0004]目前常用的正极补钠剂有：以Na2C3O5为代表的有机含钠化合物、Na3P、Na2CO3等。但是，Na2C3O5、Na2CO3在充电过程中分解生成CO2气体影响电池性能，Na3P有毒性，因此，开发出简单、高效的补钠材料具有极其重要的意义。

技术实现思路

[0005]鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术提供一种正极补钠剂及其制备方法和正极极片、钠离子电池，以改善目前正极补钠剂分解产生的气体影响电池性能的问题。
[0006]为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供一种正极补钠剂，其包括六氟铁酸钠(Na3FeF6)和碳材料，所述碳材料包覆在所述六氟铁酸钠的表面，其中，所述碳材料与所述六氟铁酸钠的质量比为(3～10)：(90～97)。
[0007]在本专利技术一示例中，所述碳材料包括碳纳米管、石墨烯、石墨炔、软碳、硬碳中的一种或多种。
[0008]在本专利技术一示例中，所述正极补钠剂的粒径D50为2～3μm。
[0009]本专利技术另一方面提供一种正极补钠剂的制备方法，包括以下步骤：制备六氟铁酸钠；将所述六氟铁酸钠与碳材料混合球磨，制得正极补钠剂。
[0010]在本专利技术一示例中，所述制备六氟铁酸钠的步骤包括：称取铁源，将其溶于去离子水中，配置含铁溶液；称取碱性物质，将其溶于去离子水中，配置碱性溶液；将所述碱性溶液滴加至所述含铁溶液中，控制反应终点的PH值为5～7，过滤得到氢氧化铁；将所述氢氧化铁与氢氟酸溶液在150～180℃下搅拌反应18～24h，制得氟化铁；将所述氟化铁、钠源及氢氟酸混合，在30～80℃下搅拌反应1.5～8h，过滤、洗涤干燥后制得六氟铁酸钠。
[0011]在本专利技术一示例中，所述铁源包括Fe2O3、Fe3O4、Fe2(SO4)3、FeSO4、FeCl3、FeCl2、Fe
(NO3)3、Fe(NO3)2、FeO、Fe(CH3COO)3中的一种或多种。
[0012]在本专利技术一示例中，所述钠源包括Na2O、Na2CO3、NaOH、Na2C2O4、NaNO3、NaCH3COO、Na2SO4、Na2SO3、NaNO2、Na2S2O3、Na2S2O8、NaCl、Na3PO4、NaH2PO4、NaClO3、NaClO4、NaSiO3、NaF、NaCN、Na3[Fe(CN)6]·
H2O中的一种或多种。
[0013]本专利技术还提供一种钠离子电池的正极极片，其包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极材料、导电剂、粘结剂及本专利技术的正极补钠剂或本专利技术的制备方法制备的正极补钠剂。
[0014]在本专利技术一示例中，所述正极补钠剂的质量占所述正极活性物质层总质量的3％～5％。
[0015]在本专利技术一示例中，所述正极材料选自层状氧化物、隧道型氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类化合物中的一种或多种。
[0016]本专利技术还提供一种钠离子电池，所述钠离子电池包括本专利技术的正极极片、负极极片、隔膜和电解液。
[0017]在本专利技术一示例中，所述负极极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极材料、导电剂及粘结剂。
[0018]在本专利技术一示例中，所述负极材料选自碳基材料、合金材料、钛基化合物材料、有机化合物材料中的一种或多种。
[0019]本专利技术的正极补钠剂中的六氟铁酸钠，对湿度不敏感，能在空气中稳定存在，充放电过程中不会释放气体，且材料无毒性，制备工艺简单，成本低廉；在六氟铁酸钠的表面包覆碳材料，可以增加六氟铁酸钠的稳定性。将碳包覆的六氟铁酸钠作为补钠剂，添加至钠离子电池的正极极片中，在电池化成首次充电时，该正极补钠剂先于正极材料脱嵌出钠离子，用于负极表面形成SEI膜所消耗的钠离子，补偿正极、负极首次库伦效率的损失。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术正极补钠剂的扫描电镜(SEM)照片；
[0022]图2为本专利技术正极补钠剂的粒径分布图；
[0023]图3为本专利技术正极补钠剂的制备方法流程图；
[0024]图4为本专利技术正极补钠剂的制备方法于一实施例中六氟铁酸钠的制备流程图；
[0025]图5为将本专利技术的正极补钠剂组装成钠离子电池，满充后的解剖图。
具体实施方式
[0026]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施
例中的特征可以相互组合。还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
[0027]须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0028]请参阅图1至图5，本专利技术提供一种正极补钠剂及其制备方法和正极极片、钠离子电池，本专利技术正极补钠剂以六氟铁酸钠为主材，由于其对湿度不敏感，可在空气中稳定存在，且充放电过程中不会释放气体；在首次充电时，释放出钠离子，弥补负极表面形成SEI膜的损失，达到补钠效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极补钠剂，其特征在于，包括：六氟铁酸钠；及碳材料，包覆在所述六氟铁酸钠的表面；其中，所述碳材料与所述六氟铁酸钠的质量比为(3～10)：(90～97)。2.根据权利要求1所述的正极补钠剂，其特征在于，所述碳材料包括碳纳米管、石墨烯、石墨炔、软碳、硬碳中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的正极补钠剂，其特征在于，所述正极补钠剂的粒径D50为2～3μm。4.一种权利要求1至3任一所述的正极补钠剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备六氟铁酸钠；将所述六氟铁酸钠与碳材料混合球磨，制得正极补钠剂。5.根据权利要求4所述的正极补钠剂的制备方法，其特征在于，所述制备六氟铁酸钠的步骤，包括：称取铁源，将其溶于去离子水中，配置含铁溶液；称取碱性物质，将其溶于去离子水中，配置碱性溶液；将所述碱性溶液滴加至所述含铁溶液中，控制反应终点的PH值为5.0～7.0，过滤得到氢氧化铁；将所述氢氧化铁与氢氟酸溶液在150～180℃下搅拌反应18～24h，制得氟化铁；将所述氟化铁、钠源及氢氟酸混合，在30～80℃下搅拌反应1.5～8h，过滤、洗涤干燥后制得六氟铁酸钠。6.根据权利要求5所述的正极补钠剂的制备方法，其特征在于，所述铁源包括Fe...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍文，齐士博，刘祥哲，易四勇，涂操，张涵，王凯，盛鹏飞，陈建鹏，詹孝军，于晟，
申请(专利权)人：江苏耀宁新能源创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：