一种正极补钠添加剂及钠离子电池制造技术

本发明专利技术公开一种正极补钠添加剂及钠离子电池，将含磷物质用于正极补钠添加剂，不仅具有补钠作用，剩余含磷部分还具有成膜和阻燃作用，有助于提高电池的安全性；将含磷物质的正极补钠添加剂加入到制备正极的材料中混匀涂覆，或者将其涂覆在正极涂层表面，使其能够在首效中补充钠损失；本发明专利技术提供补钠方法非常适合放大生产，并且现有的锂离子设备对此制备工艺具有普适性，不仅能够用于新的生产工艺中，也能用作传统工艺的改良方案。也能用作传统工艺的改良方案。

【技术实现步骤摘要】
一种正极补钠添加剂及钠离子电池


[0001]本专利技术属于钠离子电池领域，尤其是涉及一种正极补钠添加剂及钠离子电池。

技术介绍

[0002]在过去的30年里，锂离子电池(LIBs)由于其工作电压高、能量密度大、循环寿命长等诸多优点，在电化学储能
占据着主导地位。然而，地球上锂储存量有限，特别是在大规模的储能领域，对电池的价格、成本、安全性和耐久性提出了特定的要求。除了对锂资源不足的担忧外，近年来锂离子电池的爆炸事件也促使人们开始研究较安全的新型二次电池。在这些新型电池系统中，钠离子电池(SIBs)由于其低成本和丰富的钠资源，被认为是下一代二次电池最具竞争力的方向之一，主要应用于储能、基站、电动自行车、低端乘用车等市场。
[0003]目前钠离子电池的首周库伦效率普遍偏低，导致钠离子电池的放电容量和能量密度降低。针对这一问题，目前报道的最多的且有可能放大生产的方法为将补钠添加剂加入正极或负极中，以弥补电池在首周形成SEI膜等不可逆反应过程中造成的正极活性钠损失。
[0004]CN 110165218 A公开了一种正极补钠剂在钠离子电池中的应用，其是将正极补钠添加剂Na2C
x
O
y
N
z
、正极材料、导电剂和粘接剂加入溶剂混合至浆状后涂覆在集流体表面，经真空干燥即可。CN 110112475 A公开了一种含有补钠添加剂的钠离子电池正极材料，将补钠添加剂Na2(CO)
m
和Na2C
n
O
n+2
、正极活性物质、导电剂以及粘接剂在溶剂中混均匀，然后涂布到集流体上。以上两篇专利中通过补钠添加剂在电池首周充电过程中发生分解，除了钠离子的残余部分变成气体，影响电池性能且不利于电池安全性。CN 112952037 A公开了一种钠离子电池正极预钠化方法，将正极浸入芳基钠化试剂溶液中，或将芳基钠化试剂溶液涂布在正极上，反应结束后洗涤正极，干燥。这种方法在制备芳基钠溶液过程中使用金属钠，安全性低、对操作环境要求很高。
[0005]以上补钠方法存在以下问题：补钠添加剂利用率低、补钠添加剂的作用仅仅是补钠，剩余非活性物质残余也有可能不利于电池的循环性能且有些残余部分电氧化分解会变成气体，不利于电池的安全性和电化学性能。
[0006]针对目前存在的以上问题，迫切需要优化出安全环保且在电池中具有多种功能的补钠添加剂，提升电池首效、容量、循环稳定性和能量密度的同时提高电池的安全性，其对促进钠离子电池的商业化发展具有重大意义。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种正极补钠添加剂及钠离子电池。
[0008]本专利技术采用的技术方案是：一种正极补钠添加剂，所述的正极补钠添加剂为含磷钠盐。
[0009]优选地，含磷钠盐具体为磷酸萘酯二钠盐、2
‑
萘基磷酸钠、4
‑
硝基苯磷酸二钠、磷酸苯基二钠、2
‑
萘基磷酸酯二钠盐、4
‑
甲基伞形酮磷酸二钠盐、3
‑
吲哚磷酸酯二钠盐、四磷
酸六钠盐、正磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、三偏磷酸钠、磷酸铝钠、单氟磷酸钠、磷霉素二钠中的一种或多种组合。
[0010]一种包含正极补钠添加剂的钠离子电池正极，将正极补钠添加剂加入到正极材料中，正极补钠添加剂为正极活性物质添加量的0.5
‑
10％。
[0011]优选地，正极活性物质为磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、钴酸钠、锰酸钠、镍锰酸钠、磷酸钒锰钠、镍钴锰三元材料、以及普鲁士蓝类似物和有机正极材料中的一种或多种。
[0012]优选地，将正极补钠添加剂、正极活性物质、导电剂和粘接剂在第一溶剂中均浆，涂覆在集流体上，干燥获得正极；
[0013]或者，将正极活性物质、导电剂和粘接剂在第一溶剂中均浆，涂覆在集流体上，干燥；将补钠添加剂加入到第二溶剂中，涂覆在干燥的正极材料表面，干燥获得正极。
[0014]优选地，正极活性物质、导电剂和粘接剂的质量比为75
‑
98：1
‑
13：1
‑
12。
[0015]优选地，第一溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和N,N
‑
二甲基甲酰胺中的一种；
[0016]第二溶剂为丙酮、四氢呋喃和乙腈中的一种。
[0017]含有钠离子电池正极的钠离子电池。
[0018]优选地，用于液态电池、固态混合电池或全固态电池。
[0019]本专利技术具有的优点和积极效果是：补钠添加剂中在电池中不仅具有补钠作用，剩余含磷部分还具有成膜和阻燃作用，有助于提高电池的安全性；补钠添加剂为含磷物质，化学性质稳定，毒性低，因此不需额外的气氛要求、操作时比较安全且对环境友好；本专利技术提供补钠方法非常适合放大生产，并且现有的锂离子设备对此制备工艺具有普适性，不仅能够用于新的生产工艺中，也能用作传统工艺的改良方案。
具体实施方式
[0020]下面对本专利技术的实施例做出说明。
[0021]为解决现有补钠添加剂的不足和缺陷，本专利技术提供一种正极补钠添加剂，将含磷钠盐用于正极补钠添加剂，含磷钠盐具体为磷酸萘酯二钠盐、2
‑
萘基磷酸钠、4
‑
硝基苯磷酸二钠、磷酸苯基二钠、2
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萘基磷酸酯二钠盐、4
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甲基伞形酮磷酸二钠盐、3
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吲哚磷酸酯二钠盐、四磷酸六钠盐、正磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、三偏磷酸钠、磷酸铝钠、单氟磷酸钠、磷霉素二钠中的一种或多种组合。含磷钠盐作为补钠添加剂既可以弥补首周成膜过程或副反应造成的正极活性钠离子的损失，补钠添加剂中的残余部分还具有阻燃性，能显著提高电池的安全性，此外，也有助于提高电池的电化学性能。
[0022]将正极补钠添加剂加入到正极材料中，能够制备得到包含正极补钠添加剂的钠离子电池正极。正极材料包括正极活性物质、导电剂、粘接剂和正极补钠添加剂，正极活性物质、导电剂和粘接剂的质量比为75
‑
98：1
‑
13：1
‑
12，正极补钠添加剂为正极活性物质添加量的0.5
‑
10％。制备正极时，将正极补钠添加剂、正极活性物质、导电剂和粘接剂在第一溶剂中均浆，涂覆在集流体上，干燥获得正极；或者，将正极活性物质、导电剂和粘接剂在第一溶剂中均浆，涂覆在集流体上，干燥；将补钠添加剂加入到第二溶剂中，涂覆在干燥的正极材料表面，干燥获得正极。
[0023]其中，正极活性物质为磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、钴酸钠、锰酸钠、镍锰酸钠、磷酸钒锰钠、镍钴锰三元材料、以及普鲁士蓝类似物和有机正极材料中的一种或多种。
[0024]导电剂包括但不限于Super P、乙炔黑、碳纳米管(CNT)、科琴黑、炭黑、导电石墨、碳纤维、石墨烯中的至少一种，本专利技术中的导电剂没有特别的限定，本行业内技术人员常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极补钠添加剂，其特征在于：正极补钠添加剂为含磷钠盐。2.根据权利要求1所述的正极补钠添加剂，其特征在于：所述含磷钠盐具体为磷酸萘酯二钠盐、2
‑
萘基磷酸钠、4
‑
硝基苯磷酸二钠、磷酸苯基二钠、2
‑
萘基磷酸酯二钠盐、4
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甲基伞形酮磷酸二钠盐、3
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吲哚磷酸酯二钠盐、四磷酸六钠盐、正磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、三偏磷酸钠磷酸铝钠、单氟磷酸钠、磷霉素二钠中的一种或多种组合。3.一种包含权利要求1或2所述的正极补钠添加剂的钠离子电池正极，其特征在于：将正极补钠添加剂加入到正极材料中，正极补钠添加剂为正极活性物质添加量的0.5
‑
10％。4.根据权利要求3所述的钠离子电池正极，其特征在于：正极活性物质为磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、钴酸钠、锰酸钠、镍锰酸钠、磷酸钒锰钠、镍钴锰三元材料、以及普鲁士蓝类似物和有机正极材料中的一种或多种。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨萌，许寒，顾士杰，刘凯，刘兴江，
申请(专利权)人：天津中电新能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：