【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池材料领域，尤其涉及一种磷酸钒锰钠正极极片及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，在电化学储能中发展最为成熟的是锂离子电池技术，但随着电动汽车的大规模应用，锂的需求量必然增加。而锂资源的储量有限，并且在地球上的分布不均匀，主要分布在南美洲地区，因此，锂离子电池成本激增，锂资源供需矛盾成为新的发展痛点，寻求技术补充或技术替代成为锂离子电池发展的必经之路。
2、金属钠元素在地壳中的储量相对丰富，且分布区域广泛，分布于全球各地。金属钠元素属于碱金属，具有较低的密度、良好的导电性和热导性。因此，钠离子电池由于资源丰富、成本低廉、能量转换效率高、循环寿命长、维护费用低等优势，已成为目前研究的热点。
3、钠离子电池的结构和工作原理基本与锂离子电池相同，也是由正极、负极、隔膜、电解液和集流体组成。其中，正极材料是钠离子电池的核心组成部分之一，在钠离子电池成本中，正极材料占比达到25％以上。现有正极材料主要采用普鲁士蓝类似物、层状氧化物、聚阴离子化合物等。普鲁士蓝类似物在电极制备过程中反应速率极快，导致了材料的结晶性能和可控性大大降低，使得其严重影响电解液的稳定性，降低电池寿命，甚至引发安全问题。聚阴离子化合物一般由阳离子和阴离子基团组成，其中，阴离子基团不仅能保证碱金属离子在框架结构中的快速传导，还能保证在金属氧化还原过程中材料结构的稳定，因此，相比层状氧化物，聚阴离子化合物往往呈现出比层状氧化物更高的氧化还原电位和钠离子脱嵌过程中最小的结构重排，使得其具备循环寿命长、热稳定性强和安全性高等优点
4、磷酸钒锰钠作为聚阴离子化合物中的一种，由于具有较高的比容量、较高的倍率性能、较长的循环寿命以及其作为正极材料的电芯制备工艺更简单而受到广泛关注。但是磷酸钒锰钠作为正极材料，在匀浆过程中容易出现凝胶现象，会导致钠离子正极材料无法均匀搅拌，且出现较多的颗粒团聚，使得使用该材料制备的正极极片用于钠离子电池时，一方面会缩短电池的循环寿命，另一方面，也无法充分发挥该材料的优越性能。
5、因此，一种适合磷酸钒锰钠的正极体系的研发是非常有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种磷酸钒锰钠正极极片及其制备方法和应用，磷酸钒锰钠正极极片通过两种粘结剂的添加，以及两种粘结剂组分之间的合理配比，充分发挥了磷酸钒锰钠材料的电化学优点，延长了钠离子电池的循环寿命。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种磷酸钒锰钠正极极片，所述磷酸钒锰钠正极极片包括89％-97％的磷酸钒锰钠、1％-5％的第一粘结剂和1％-4％的第二粘结剂；其中，所述第一粘结剂为聚偏氟乙烯pvdf5130，所述第二粘结剂为聚偏二氟乙烯hsv900或聚丙烯酸钠paana。
3、优选的，所述磷酸钒锰钠正极极片还包括0.5％-5％的第一导电剂和0.1％-2％的第二导电剂。
4、进一步优选的，所述第一导电剂包括super-p、碳纳米管cnt、碳纤维vgcf、导电石墨、科琴黑、石墨烯中的任一种；所述第二导电剂包括super-p、碳纳米管cnt、碳纤维vgcf、导电石墨、科琴黑、石墨烯中除所述第一导电剂外的任一种。
5、优选的，所述磷酸钒锰钠正极极片还包括0.1％-1％的分散剂；所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮pvp或改性苯乙烯马来酸共聚物溶液。
6、优选的，所述磷酸钒锰钠正极极片的双面面密度为15毫克/平方厘米-60毫克/平方厘米，压实密度为1克/立方厘米-3克/立方厘米，剥离强度为8牛顿/米-45牛顿/米，电阻率为5欧姆·厘米-35欧姆·厘米。
7、第二方面，本专利技术提供了一种上述第一方面任一所述的磷酸钒锰钠正极极片的制备方法，所述制备方法包括：
8、室温下，将一定质量比的第一粘结剂、第一导电剂、分散剂、磷酸钒锰钠、第二导电剂、第二粘结剂按顺序分步加入溶剂中，进行匀浆，得到正极浆料；
9、将所述正极浆料采用湿法涂布在铝箔上，并进行干燥、辊压处理，得到磷酸钒锰钠正极极片。
10、优选的，所述溶剂包括去离子水或n-甲基吡咯烷酮nmp。
11、优选的，所述干燥的温度为80℃-90℃。
12、优选的，所述正极浆料的粘度为4500pa.s-6500pa.s。
13、第三方面，本专利技术提供了一种钠离子电池，所述钠离子电池包括上述第一方面任一所述的磷酸钒锰钠正极极片以及由上述第二方面任一所述的制备方法制备而成的磷酸钒锰钠正极极片。
14、本专利技术实施例提供的磷酸钒锰钠正极极片通过两种粘结剂的添加以及两种粘结剂各组分之间的合理配比，改善了磷酸钒锰钠正极极片的机械强度，提高了磷酸钒锰钠正极极片的柔韧性，防止在钠离子电池循环充放电中极片断裂的现象发生，对提高钠离子电池的循环寿命起到了非常重要的作用。同时，也可以充分发挥磷酸钒锰钠材料自身的优点。
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1.一种磷酸钒锰钠正极极片，其特征在于，所述磷酸钒锰钠正极极片包括89％-97％的磷酸钒锰钠、1％-5％的第一粘结剂和1％-4％的第二粘结剂；其中，所述第一粘结剂为聚偏氟乙烯PVDF5130，所述第二粘结剂为聚偏二氟乙烯HSV900或聚丙烯酸钠PAANa。
2.根据权利要求1所述的磷酸钒锰钠正极极片，其特征在于，所述磷酸钒锰钠正极极片还包括0.5％-5％的第一导电剂和0.1％-2％的第二导电剂。
3.根据权利要求2所述的磷酸钒锰钠正极极片，其特征在于，所述第一导电剂包括Super-P、碳纳米管CNT、碳纤维VGCF、导电石墨、科琴黑、石墨烯中的任一种；所述第二导电剂包括Super-P、碳纳米管CNT、碳纤维VGCF、导电石墨、科琴黑、石墨烯中除所述第一导电剂外的任一种。
4.根据权利要求1所述的磷酸钒锰钠正极极片，其特征在于，所述磷酸钒锰钠正极极片还包括0.1％-1％的分散剂；所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮PVP或改性苯乙烯马来酸共聚物溶液。
5.根据权利要求1所述的磷酸钒锰钠正极极片，其特征在于，所述磷酸钒锰钠正极极片的双面面密度为
6.一种上述权利要求1-5任一所述的磷酸钒锰钠正极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括去离子水或N-甲基吡咯烷酮NMP。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为80℃-90℃。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述正极浆料的粘度为4500Pa.s-6500Pa.s。
10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括上述权利要求1-5任一所述的磷酸钒锰钠正极极片以及由上述权利要求6-9任一所述的制备方法制备而成的磷酸钒锰钠正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸钒锰钠正极极片，其特征在于，所述磷酸钒锰钠正极极片包括89％-97％的磷酸钒锰钠、1％-5％的第一粘结剂和1％-4％的第二粘结剂；其中，所述第一粘结剂为聚偏氟乙烯pvdf5130，所述第二粘结剂为聚偏二氟乙烯hsv900或聚丙烯酸钠paana。
2.根据权利要求1所述的磷酸钒锰钠正极极片，其特征在于，所述磷酸钒锰钠正极极片还包括0.5％-5％的第一导电剂和0.1％-2％的第二导电剂。
3.根据权利要求2所述的磷酸钒锰钠正极极片，其特征在于，所述第一导电剂包括super-p、碳纳米管cnt、碳纤维vgcf、导电石墨、科琴黑、石墨烯中的任一种；所述第二导电剂包括super-p、碳纳米管cnt、碳纤维vgcf、导电石墨、科琴黑、石墨烯中除所述第一导电剂外的任一种。
4.根据权利要求1所述的磷酸钒锰钠正极极片，其特征在于，所述磷酸钒锰钠正极极片还包括0.1％-1％的分散剂；所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮pvp或改性苯乙烯马来酸共聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：周权，安俊磊，乔万春，
申请(专利权)人：长三角物理研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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