正极极片制造技术

本公开提供了一种正极极片

【技术实现步骤摘要】
正极极片、储能装置和用电设备


[0001]本专利技术涉及电池
，特别是涉及一种正极极片
、
储能装置和用电设备
。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度较高
、
循环寿命较长等优点，是一种已经得到大量研究且被广泛应用的二次电池
。
锂盐是锂离子电池中不可或缺的一种材料，目前，锂盐正面临原料储量较少以及成本较高等问题，限制了锂离子电池的生产成本
。
相较于锂离子电池，钠离子电池所需的钠材料具有储量丰富且分布广泛等优点，具有较为可观的发展前景
。
[0003]目前，层状氧化物
、
聚阴离子化合物和普鲁士蓝类材料是较为常见的正极活性材料
。
晶体结构为
O3
相的层状氧化物中的钠离子含量较高，能够提供较高的比容量，因此常被用作钠离子电池的正极材料
。
但是，
O3
相材料的循环性能通常较差
。
虽然通过优化材料中的元素含量
、
掺杂金属元素或是在表面包覆
P2
相材料能够使得其循环性能得到提高，但混合后的材料在循环过程中仍然存在容易破碎的问题，限制了循环性能的进一步提高
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，为了改善混合后的层状氧化物在循环过程中的破碎问题，以提高电池的循环性能，有必要提供一种正极极片
。
[0005]根据本公开的一些实施例，提供了一种正极极片，所述正极极片包括正极活性层，所述正极活性层包括第一过渡金属钠氧化物和第二过渡金属钠氧化物，所述第一过渡金属钠氧化物和所述第二过渡金属钠氧化物均呈颗粒状，所述第一过渡金属钠氧化物的晶体结构呈
O3
相，所述第二过渡金属钠氧化物的晶体结构呈
P2
相；
[0006]在所述正极极片的
XRD
图谱中，
(002)
晶面的衍射峰强度与
(003)
晶面的衍射峰强度之比为1：
(1.0
～
5.0)
，所述正极活性层的极限压实密度为
3.2g/cm3～
3.4g/cm3。
[0007]在本公开的一些实施例中，在所述正极活性层中，所述第一过渡金属氧化物和所述第二过渡金属钠氧化物混合后的抗压强度
≥200MPa。
[0008]在本公开的一些实施例中，所述第二过渡金属钠氧化物的抗压强度大于所述第一过渡金属钠氧化物的抗压强度，所述第一过渡金属钠氧化物的抗压强度为
50MPa
～
250MPa
，所述第二过渡金属钠氧化物的抗压强度为
150MPa
～
350MPa。
[0009]在本公开的一些实施例中，所述第一过渡金属钠氧化物的颗粒为一次颗粒，所述第二过渡金属钠氧化物的颗粒为一次颗粒和二次颗粒中的至少一种
。
[0010]在本公开的一些实施例中，所述第一过渡金属钠氧化物的
D
v
50
粒径为6μ
m
～
14
μ
m
，所述第一过渡金属钠氧化物的
D
v
10
粒径为3μ
m
～8μ
m
，所述第一过渡金属钠氧化物的
D
v
90
粒径为
14
μ
m
～
30
μ
m。
[0011]在本公开的一些实施例中，所述第二过渡金属钠氧化物的
D
v
50
粒径为3μ
m
～8μ
m
，所述第二过渡金属钠氧化物的
D
v
10
粒径为2μ
m
～5μ
m
，所述第二过渡金属钠氧化物的
D
v
90
粒径为8μ
m
～
18
μ
m。
[0012]在本公开的一些实施例中，所述第一过渡金属钠氧化物的化学式为
Na
x1
Ni1‑
y1
‑
z1
‑
w1
Fe
y1
Mn
z1
M
w1
O2，其中
0.8≤x1≤1
，
0≤y1+z1+w1≤1
；所述第二过渡金属钠氧化物的化学式为
Na
x2
Ni1‑
y2
‑
z2
‑
w2
Fe
y2
Mn
z2
M
w2
O2，其中
0.67≤x2≤0.8
，
0≤y2+z2+w2≤1
；在所述第一过渡金属钠氧化物和所述第二过渡金属钠氧化物中，
M
各自独立地选自
Li、Mg、Y、Ca、Al、Ti、Zr、V、Cr、Cu、Nb、Sn、Sb、Bi
和
Zn
中的一种或多种
。
[0013]在本公开的一些实施例中，在所述正极极片中，所述第一过渡金属钠氧化物和所述第二过渡金属钠氧化物的质量比为
(1
～
8):1。
[0014]在本公开的一些实施例中，所述正极极片在
0.1C
的充放电倍率下的克容量在
140mAh/g
以上
。
[0015]在本公开的一些实施例中，所述正极极片在
1.0C
的充放电倍率下循环
100
次的容量保持率在
90
％以上
。
[0016]进一步地，本公开还提供了一种储能装置，其包括电极组件以及电解液，至少部分所述电极组件浸渍于所述电解液中，所述电极组件包括负极极片和根据上述任意一项实施例所述的正极极片
。
[0017]进一步地，本公开还提供了一种用电设备，其包括功能部件和如上述任意一项实施例所述的储能装置，所述储能装置用于向所述功能部件供电
。
[0018]本公开提供的正极极片包括第一过渡金属钠氧化物和第二过渡金属钠氧化物，第一过渡金属钠氧化物的晶体结构呈
O3
相，第二过渡金属钠氧化物的晶体结构呈
P2
相
。
本公开通过实验发现，将第一过渡金属钠氧化物和第二过渡金属钠氧化物按照合适的颗粒性质以及配比混合，能够在正极活性层的
(002)
晶面的衍射峰强度与
(003)
晶面的衍射峰强度之比为1：
(1.0
～
5.0)
时，使得正极活性层的极限压实密度达到
3.2g/cm3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括正极活性层，所述正极活性层包括第一过渡金属钠氧化物和第二过渡金属钠氧化物，所述第一过渡金属钠氧化物和所述第二过渡金属钠氧化物均呈颗粒状，所述第一过渡金属钠氧化物的晶体结构呈
O3
相，所述第二过渡金属钠氧化物的晶体结构呈
P2
相；在所述正极极片的
XRD
图谱中，
(002)
晶面的衍射峰强度与
(003)
晶面的衍射峰强度之比为1：
(1.0
～
5.0)
，所述正极活性层的极限压实密度为
3.2g/cm3～
3.4g/cm3。2.
根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，在所述正极活性层中，所述第一过渡金属钠氧化物和所述第二过渡金属钠氧化物混合后的抗压强度
≥200MPa。3.
根据权利要求2所述的正极极片，其特征在于，所述第一过渡金属钠氧化物的抗压强度大于所述第二过渡金属钠氧化物的抗压强度，所述第一过渡金属钠氧化物的抗压强度为
150MPa
～
350MPa
，所述第二过渡金属钠氧化物的抗压强度为
50MPa
～
250MPa。4.
根据权利要求1～3任意一项所述的正极极片，其特征在于，所述第一过渡金属钠氧化物的颗粒为一次颗粒，所述第二过渡金属钠氧化物的颗粒为一次颗粒和二次颗粒中的至少一种
。5.
根据权利要求4所述的正极极片，其特征在于，所述第一过渡金属钠氧化物的
D
v
50
粒径为6μ
m
～
14
μ
m
，所述第一过渡金属钠氧化物的
D
v
10
粒径为3μ
m
～8μ
m
，所述第一过渡金属钠氧化物的
D
v
90
粒径为
14
μ
m
～
30
μ
m
；和
/
或，所述第二过渡金属钠氧化物的
D
v
50
粒径为3μ
m
～8μ
m
，所述第二过渡金属钠氧化物的
D
v
10
粒径为2μ

【专利技术属性】
技术研发人员：沈刘学，王巍，林颖鑫，
申请(专利权)人：厦门海辰储能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：