补钠材料及其制备方法、正极极片、电极组件、电池和用电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电池技术领域，特别涉及一种补钠材料及其制备方法、正极极片、电极组件、电池和用电装置。补钠材料包括补钠剂和设于补钠剂表面的包覆层，包覆层包括晶格氧稳定材料和/或氧气吸附材料。晶格氧稳定材料可以稳定补钠剂的结构，改善晶格氧的脱出，降低氧气的释放量，氧气吸附层可以过滤释放的氧气，减少氧气进入电解液中，通过晶格氧稳定材料和/或氧气吸附材料可以改善补钠材料中氧气的释放，改善电池的性能。电池的性能。电池的性能。

【技术实现步骤摘要】
补钠材料及其制备方法、正极极片、电极组件、电池和用电装置


[0001]本专利技术涉及电池
，特别涉及一种补钠材料及其制备方法、正极极片、电极组件、电池和用电装置。

技术介绍

[0002]钠二次电池由于其钠元素储量丰富使其在大规模储能领域极具发展前景。
[0003]钠二次电池循环过程中存在钠损失的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提供一种补钠材料，旨在改善电池的性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出的一种补钠材料，所述补钠材料包括补钠剂和设于所述补钠剂表面的包覆层，所述包覆层包括晶格氧稳定材料和/或氧气吸附材料。
[0006]考虑到补钠材料在补钠过程中，晶格氧会脱出，与电解液反应产生氧气。为了改善产气，补钠材料包括补钠剂和设于补钠剂表面的包覆层，包覆层包括晶格氧稳定材料和/或氧气吸附材料。晶格氧稳定材料可以稳定补钠剂的表面结构，抑制晶格氧的脱出，降低氧气的释放量，氧气吸附层可以吸附和/或反应释放的氧气，减少氧气进入电解液中，通过晶格氧稳定材料和/或氧气吸附材料可以改善补钠材料中氧气的释放，改善电池的性能。
[0007]可以理解的是，包覆层可以是单层结构，也可以是多层结构，例如，单层结构中，包覆层包括晶格氧稳定材料或氧气吸附材料，或者是包覆层同时包括晶格氧稳定材料和氧气吸附材料。多层结构中，可以是至少有一层结构包括晶格氧稳定材料，至少有一层结构包括氧气吸附材料，例如，一实施例中，具体为两层结构，其中一层包括晶格氧稳定材料，另一层包括氧气吸附材料，本领域技术人员可根据实际需要进行设置。
[0008]可选地，所述包覆层包括晶格氧稳定层和氧气吸附层，所述晶格氧稳定层设于所述补钠剂的表面，所述氧气吸附层设于所述晶格氧稳定层的表面；所述晶格氧稳定层包括晶格氧稳定材料，所述氧气吸附层包括氧气吸附材料。
[0009]为了有效的改善补钠材料中氧气的释放，包覆层包括晶格氧稳定层和氧气吸附层，晶格氧稳定层包括晶格氧稳定材料，氧气吸附层包括氧气吸附材料，晶格氧稳定层设于补钠剂的表面，使晶格氧稳定层紧挨补钠剂设置，可以阻隔补钠剂与电解液的接触，有效改善补钠剂结构的稳定性，改善晶格氧的脱出，氧气吸附层设于晶格氧稳定层的表面，使得脱出的氧气能通过氧气吸附层，而被过滤，降低进入电解液中的氧气。
[0010]可选地，所述晶格氧稳定层全包覆于所述补钠剂的表面；和/或，所述氧气吸附层全包覆于所述晶格氧稳定层的表面。
[0011]考虑到补钠剂直接与电解液接触，会产生副反应，会加快晶格氧的脱出，为了改善晶格氧的脱出，晶格氧稳定层全包覆于补钠剂的表面，阻隔补钠剂与电解液的直接接触，改善晶格氧的脱出。
[0012]氧气吸附层全包覆于晶格氧稳定层的表面，使得释放出的氧气经过氧气吸附层，有助于氧气吸附层过滤释放的氧气。
[0013]可选地，所述晶格氧稳定材料包括过渡金属氧化物、硫化物、磷酸盐、导电聚合物中的至少一种。
[0014]过渡金属氧化物、硫化物、磷酸盐、导电聚合物等均可以在补钠剂表面形成物理阻隔层，减少补钠剂与电解液的接触，改善补钠剂表面残留的钠盐及碱性物质与电解液发生副反应，从而减少副产物对补钠剂的化学侵蚀，稳定补钠剂材料结构，改善晶格氧的脱出。
[0015]可以理解的是，晶格氧稳定材料包括但不限于过渡金属氧化物、硫化物、磷酸盐、导电聚合物中的至少一种。例如，晶格氧稳定材料可以是过渡金属氧化物、硫化物、磷酸盐、导电聚合物中的一种，也可以是多种的复合，可以理解的是，将过渡金属氧化物与硫化物、磷酸盐、导电聚合物中的至少一种复合，比硫化物、磷酸盐、导电聚合物中的两种复合效果更好。例如，受限于包覆材料的电化学性质不同，单一包覆材料的导电性性能会恶化，复合材料可以在包覆的同时，提升包覆材料的电子导电及离子导电性能；又比如受限于包覆材料的物理性质不同，单一包覆材料形成的包覆层可能为点状或岛状包覆，复合包覆可以形成均匀且致密的包覆层，更好发挥物理屏障作用。
[0016]可选地，所述过渡金属氧化物包括V2O5、ZrO2、TiO2、RuO2、La2O3、CeO2中的至少一种；和/或，所述硫化物包括二硫化钛、硫化铁、硫化钴、硫化镍、硫化钼、硫化锡、硫化锑中的至少一种；和/或，所述磷酸盐包括磷酸钛、焦磷酸钛、磷酸钛钠、磷酸钛铝钠、磷酸钒钠中的至少一种；和/或，所述导电聚合物包括聚吡咯、聚乙二醇、聚苯胺、聚(3,4
‑
乙烯二氧噻吩)中的至少一种。
[0017]本申请中过渡金属氧化物包括但不限于V2O5、ZrO2、TiO2、RuO2、La2O3、CeO2中的至少一种。
[0018]硫化物包括但不限于二硫化钛、硫化铁、硫化钴、硫化镍、硫化钼、硫化锡、硫化锑中的至少一种。
[0019]导电聚合物包括但不限于聚吡咯、聚乙二醇、聚苯胺、聚(3,4
‑
乙烯二氧噻吩)中的至少一种。
[0020]可选地，所述氧气吸附材料包括多孔吸氧材料和有机吸氧材料中的至少一种。
[0021]氧气吸附材料包括但不限于多孔吸氧材料和有机吸氧材料中的至少一种。氧气吸附材料可以通过物理吸附将氧气吸附，改善氧气的释放，氧气吸附材料还可以通过化学反应直接消耗氧气，改善氧气的释放。
[0022]可选地，所述多孔吸氧材料包括活性炭、碳分子筛、沸石分子筛、硅钛分子筛中的至少一种；和/或，所述有机吸氧材料包括酚类抗氧剂、胺类抗氧剂，以及亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
[0023]多孔吸氧材料包括但不限于活性炭、碳分子筛、沸石分子筛、硅钛分子筛中的至少一种，这些材料具有多孔的特性，可以作为吸附剂吸附晶格氧和氧气，可以理解的是，从补钠剂脱出的晶格氧到达多孔吸氧材料，也会被吸附在多孔吸氧材料的孔道内。有机吸氧材
料包括但不限于酚类抗氧剂、胺类抗氧剂，以及亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，这些抗氧剂与氧气发生化学反应，抗氧剂本身被氧化成对电芯无副作用的产物，同时消耗氧气，改善氧气的释放。
[0024]可选地，所述酚类抗氧剂包括丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、没食子酸丙酯、特丁基对苯二酚中的至少一种；和/或，所述胺类抗氧剂包括萘胺、二苯胺、对苯二胺中的至少一种；和/或，所述亚磷酸酯类抗氧剂包括双(2，4
‑
二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、三(2，4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双[2
‑
甲基
‑
4，6
‑
二(1，1
’‑
二甲基乙基)苯酚]磷酸乙基酯、四(2,4
‑
二叔丁基八烷氧基
‑
4,4
‑
联苯基)磷酸酯，(2，4，6
‑
三叔丁基苯基
‑2‑
丁基
‑2‑
乙基)
‑
1、3
‑
丙二醇亚磷酸酯、二(2，4
‑
二对异丙基苯基)季戊四醇双亚磷酸酯中的至少一种。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种补钠材料，其特征在于，所述补钠材料包括补钠剂和设于所述补钠剂表面的包覆层，所述包覆层包括晶格氧稳定材料和/或氧气吸附材料。2.如权利要求1所述的补钠材料，其特征在于，所述包覆层包括晶格氧稳定层和氧气吸附层，所述晶格氧稳定层设于所述补钠剂的表面，所述氧气吸附层设于所述晶格氧稳定层的表面；所述晶格氧稳定层包括晶格氧稳定材料，所述氧气吸附层包括氧气吸附材料。3.如权利要求2所述的补钠材料，其特征在于，所述晶格氧稳定层全包覆于所述补钠剂的表面；和/或，所述氧气吸附层全包覆于所述晶格氧稳定层的表面。4.如权利要求1至3中任一项所述的补钠材料，其特征在于，所述晶格氧稳定材料包括过渡金属氧化物、硫化物、磷酸盐、导电聚合物中的至少一种。5.如权利要求4所述的补钠材料，其特征在于，所述过渡金属氧化物包括V2O5、ZrO2、TiO2、RuO2、La2O3、CeO2中的至少一种；和/或，所述硫化物包括二硫化钛、硫化铁、硫化钴、硫化镍、硫化钼、硫化锡、硫化锑中的至少一种；和/或，所述磷酸盐包括磷酸钛、焦磷酸钛、磷酸钛钠、磷酸钛铝钠、磷酸钒钠中的至少一种；和/或，所述导电聚合物包括聚吡咯、聚乙二醇、聚苯胺、聚(3,4
‑
乙烯二氧噻吩)中的至少一种。6.如权利要求1至3、5中任一项所述的补钠材料，其特征在于，所述氧气吸附材料包括多孔吸氧材料和有机吸氧材料中的至少一种。7.如权利要求6所述的补钠材料，其特征在于，所述多孔吸氧材料包括活性炭、碳分子筛、沸石分子筛、硅钛分子筛中的至少一种；和/或，所述有机吸氧材料包括酚类抗氧剂、胺类抗氧剂，以及亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。8.如权利要求7所述的补钠材料，其特征在于，所述酚类抗氧剂包括丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、没食子酸丙酯、特丁基对苯二酚中的至少一种；和/或，所述胺类抗氧剂包括萘胺、二苯胺、对苯二胺中的至少一种；和/或，所述亚磷酸酯类抗氧剂包括双(2，4
‑
二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、三(2，4
‑
二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双[2
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甲基
‑
4，6
‑
二(1，1
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二甲基乙基)苯酚]磷酸乙基酯、四(2,4
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二叔丁基八烷氧基
‑
4,4
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联苯基)磷酸酯，(2，4，6
‑
三叔丁基苯基
‑2‑
丁基
‑2‑
乙基)
‑
1、3
‑
丙二醇亚磷酸酯、二(2，4
‑
二对异丙基苯基)季戊四醇双亚磷酸酯中的至少一种。9.如权利要求1至3、5、7、8中任一项所述的补钠材料，其特征在于，所述补钠材料的Dv50范围值为大于1μm，小于等于30μm。10.如权利要求9所述的补钠材料，其特征在于，所述补钠材料的Dv50范围值为5μm至25μm。11.如权利要求1至3、5、7、8、10中任一项所述的补钠材料，其特征在于，所述包覆层的厚度范围值为10nm至1000nm。12.如权利要求11所述的补钠材料，其特征在于，所述包覆层的厚度范围值为100nm至
800nm。13.如权利要求2或3所述的补钠材料，其特征在于，所述晶格氧稳定层的厚度范围值为10nm至400nm；和/或，所述氧气吸附层的厚度范围值为10nm至600nm。14.如权利要求13所述的补钠材料，其特征在于，所述晶格氧稳定层的厚度范围值为50nm至300nm；和/或，所述氧气吸附层的厚度范围值为50nm至500nm。15.如权利要求1至3、5、7、8、10、12、14中任一项所述的补钠材料，其特征在于，所述补钠剂的Dv50与所述氧气吸附材料的Dv50的比值为5:1至250:1，所述氧气吸附材料包括多孔吸氧材...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静如，王世冠，赵子萌，林宇倩，徐熙烨，付春朋，朱映华，史松君，来佑磊，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：