【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池正极材料补充剂，涉及钠离子电池正极用有机链状补钠剂及其制备方法和正极极片及电池。
技术介绍
1、锂离子电池虽然具有循环寿命长和能量密度高等优势，但受限于地球上锂资源的稀缺以及锂资源分配不均，不得不考虑其它类型的电池来替代锂离子电池。与锂元素同一主族的钠元素在地球上大量存在且分布广泛，因而使得钠离子电池逐渐成为科研工作者研究的热点。
2、钠离子电池工作原理与锂离子电池相似，钠离子电池因钠资源丰富、成本低廉、倍率性能和高/低温性能优异、安全性高等优势使其在规模储能市场中具有较强的竞争力。然而，在钠离子电池的充放电过程中由于负极sei的形成、表面缺陷的存在以及副反应的发生消耗了活性钠，从而直接影响了电池的能量密度和循环性能，因此需要通过预钠化(补钠)来解决此问题。
3、目前预钠化主要分为短接法预钠化、电化学预钠化、钠金属物理预钠化、化学预钠化和正极补钠添加剂五种：(1)短接法是指将钠附着在正负极表面，然后将正负极直接接触，从而实现预钠化，但其预钠程度难以控制，时间过短，预钠化不充分，时间过长则形成严重钠枝晶；(2)电化学预钠是将负极与钠组装半电池，循环后在将其拆卸清洗，操作繁琐，不适合实际应用；(3)物理预钠化是指将钠粉钠箔等直接涂敷在极片表面从而实现，但其对操作环境等要求较高，工艺难度较大；(4)化学预钠化是指通过采用强还原性的化学钠化试剂对电极材料进行化学补钠，该方法操作简便，但存在试剂残留等问题；(5)正极补钠添加剂是将补钠试剂与正极材料混合制成浆料，并涂覆在集流体上制成电极从而实
4、合适的正极补钠添加剂需要遵从四个原则：(1)具有合适的分解电位，在电池工作窗口内不可逆脱钠；(2)具有较高的补钠容量，以减少外源非活性物质对能量密度的负面影响；(3)添加剂及其氧化产物性质稳定，不影响电池的后续循环；(4)适配现有工艺，具有一定的空气稳定性，与常用电解液、粘结剂和溶剂等组分良好兼容。
5、基于目前大部分有机补钠剂存在与正极材料兼容性差，用于钠离子电池中时工作电压高亦或者在分解后留下对正极材料后续循环有影响的副产物，从而不利于电池电化学性能的提升以及不易制备等问题，因而有必要通过简单、高效的方法开发新的有机补钠剂。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种钠离子电池正极用有机链状补钠剂；本专利技术的目的之二在于提供一种钠离子电池正极用有机链状补钠剂的制备方法；本专利技术的目的之三在于提供一种钠离子电池正极极片；本专利技术的目的之四在于提供一种钠离子电池。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、1.一种钠离子电池正极用有机链状补钠剂，所述有机链状补钠剂的结构如通式ⅰ所示：
4、
5、其中，r1选自ch、n或o中的任意一种；r2和r3各自独立的选自-h、-ch3、-oh、-coona、-ch(oh)coona、-ch2coona、-ch2ch2coona或-f中的任意一种；r4选自-nh2、-ch3、-h、-oh、-ch2coona、-ch2ch2coona、-ch(coona)ch2ch2coona或-ch(ch3)coona中的任意一种；
6、当r1选自n时，r2、r3和r4不同时选自-h；
7、当r1选自n，r2和r3均选自-h时，r4不选自-ch2coona或-ch(ch3)coona；
8、当r1选自o时，不存在r4。
9、优选的，为下述化合物中的任意一种：
10、
11、
12、
13、2.所述钠离子电池正极用有机链状补钠剂的制备方法，所述制备方法如下：
14、(1)将有机羧酸与含钠元素的碱性化合物溶解于去离子水中，充分混合0.1～24h，得到溶液；
15、所述有机羧酸的结构如通式ⅱ所示：
16、
17、其中，r1选自ch、n或o中的任意一种；r2和r3各自独立的选自-h、-ch3、-oh、-cooh、-ch(oh)cooh、-ch2cooh、-ch2ch2cooh或-f中的任意一种；r4选自-nh2、-ch3、-h、-oh、-ch2cooh、-ch2ch2cooh、-ch(cooh)ch2ch2cooh或-ch(ch3)cooh中的任意一种；
18、当r1选自n时，r2、r3和r4不同时选自-h；
19、当r1选自n，r2和r3均选自-h时，r4不选自-ch2cooh或-ch(ch3)cooh；
20、当r1选自o时，不存在r4；
21、(2)将步骤(1)中所述溶液逐滴加入到有机溶剂中，通过重结晶法得到沉淀物，所述沉淀物经干燥后研磨成固体粉末；
22、(3)将步骤(2)中所述固体粉末置于惰性气氛中，然后于50～600℃下煅烧10min～24h以去除所述固体粉末表面的吸附水和结晶水，即可获得钠离子电池正极用有机链状补钠剂。
23、优选的，步骤(1)中所述有机羧酸为下述化合物中的任意一种：
24、
25、
26、优选的，步骤(1)中所述含钠元素的碱性化合物为naoh、na2co3或nahco3中的任意一种或几种。
27、优选的，步骤(1)中所述有机羧酸和含钠元素的碱性化合物的摩尔比为1:2～4。
28、优选的，步骤(2)中所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、n-甲基吡咯烷酮、甲酮、乙酸乙酯或n,n-二甲基甲酰胺中的任意一种或几种。
29、3.一种钠离子电池正极极片，所述钠离子电池正极极片包括正极活性物质、导电剂、粘结剂和集流体，还包括所述钠离子电池正极用有机链状补钠剂。
30、优选的，所述正极活性物质为磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、磷酸焦磷酸铁钠、镍锰钛酸钠或镍锰铁酸钠中的任意一种或几种；所述导电剂为super p、柯琴黑、乙炔黑、石墨烯、导电碳纳米管或有序介孔碳中的任意一种或几种；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、苯乙烯丁二烯橡胶、丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠形成的混合物、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、海藻酸钠或明胶中的任意一种或几种；所述集流体为涂炭铝箔；所述钠离子电池正极用有机链状补钠剂的质量为所述正极活性物质、导电剂、粘结剂和钠离子电池正极用有机链状补钠剂的总质量的0.3～25％。
31、4.一种钠离子电池，所述钠离子电池包含所述钠离子电池正极极片。
32、本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供了一种钠离子电池正极用有机链状补钠剂及其制备方法。该补钠剂是一种有机羧酸钠盐。其制备方法简单，首先通过有机羧酸与含钠元素的化合物进行酸碱中和反应，待反应结束后利用溶质在不同溶剂中的溶解度不同析出反应产物，最后通过热处理去除产物表面的吸附水和结晶水即可。
33、2、本专利技术还提供了一种钠离子电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钠离子电池正极用有机链状补钠剂，其特征在于：所述有机链状补钠剂的结构如通式Ⅰ所示：
2.根据权利要求1所述的钠离子电池正极用有机链状补钠剂，其特征在于：为下述化合物中的任意一种：
3.权利要求1或2任一项所述的钠离子电池正极用有机链状补钠剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述有机羧酸为下述化合物中的任意一种：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述含钠元素的碱性化合物为NaOH、Na2CO3或NaHCO3中的任意一种或几种。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述有机羧酸和含钠元素的碱性化合物的摩尔比为1:2～4。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、甲酮、乙酸乙酯或N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种或几种。
8.一种钠离子电池正极极片，所述钠离子电池正极极片包括正极活性物质、导电剂、粘结剂和集流体，其特
9.根据权利要求8所述的钠离子电池正极极片，其特征在于：所述正极活性物质为磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、磷酸焦磷酸铁钠、镍锰钛酸钠或镍锰铁酸钠中的任意一种或几种；所述导电剂为Super P、柯琴黑、乙炔黑、石墨烯、导电碳纳米管或有序介孔碳中的任意一种或几种；所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、苯乙烯丁二烯橡胶、丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠形成的混合物、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、海藻酸钠或明胶中的任意一种或几种；所述集流体为涂炭铝箔；所述钠离子电池正极用有机链状补钠剂的质量为所述正极活性物质、导电剂、粘结剂和钠离子电池正极用有机链状补钠剂的总质量的0.3～25％。
10.一种钠离子电池，其特征在于：所述钠离子电池包含权利要求8或9任一项所述的钠离子电池正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极用有机链状补钠剂，其特征在于：所述有机链状补钠剂的结构如通式ⅰ所示：
2.根据权利要求1所述的钠离子电池正极用有机链状补钠剂，其特征在于：为下述化合物中的任意一种：
3.权利要求1或2任一项所述的钠离子电池正极用有机链状补钠剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法如下：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述有机羧酸为下述化合物中的任意一种：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述含钠元素的碱性化合物为naoh、na2co3或nahco3中的任意一种或几种。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述有机羧酸和含钠元素的碱性化合物的摩尔比为1:2～4。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、n-甲基吡咯烷酮、甲酮、乙酸乙酯或n,n-二甲基甲酰胺中的任意一种或几种...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛玉斌，林锡涛，周静，徐茂文，赵亚囡，邵星洁，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：
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