钠离子电池正极极片及钠离子电池
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钠离子电池正极极片及钠离子电池
来源:万华化学(烟台)电池材料科技有限公司
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简介: 本发明提供一种钠离子电池正极极片及钠离子电池:钠离子电池极片在底层涂覆具有一次颗粒的多晶钠电正极活性材料,具有倍率性能好,容量发挥高的特点,能够为正极极片提供较高的容量,正极极片第二涂覆层,为单晶的层状氧化物钠电材料,具有一次颗粒度,与电解液的副反应少,产气效果好等特点,能够减少里层多晶与电解液的副反应,外层涂覆NaxNyOz材料,具有充放电电压高,材料稳定性好,对电解液的氧化性弱的特点,能够有效的保护层状钠电材料对电解液的氧化,减少循环过程中的产气。
权利要求

1.一种钠离子电池的正极极片,包括集流体,所述集流体上设置有第一涂覆层,所述第一涂覆层包含正极活性材料,所述正极活性材料为多晶复合的层状氧化物正极材料,所述第一涂覆层上设置有第二涂覆层,所述第二涂覆层包含正极活性材料,所述正极活性材料为单晶复合的层状氧化物正极材料,所述第二涂覆层上设置有第三涂覆层,所述第三涂覆层包含正极活性材料NaxNyOz,N元素的化合价为M,且满足X+My-2Z=0,N优选的元素为Zr、Cr。

2.如权利要求1所述的正极极片,其特征在于,所述第一涂覆层中多晶复合的层状氧化物正极材料和所述第二涂覆层中单晶复合的层状氧化物正极材料包含钠化的嵌入化合物Na1+aNixMnyMbO2,其中,M为掺杂元素,-0.1≤a≤0.1,0.05≤x≤0.95,0.05≤y≤0.95,b≥0且x+y+b=1;所述掺杂元素M选自Fe、Cu、Co、Mg、Al、Ti、Cr、Li、Ca、Zn、Sr、Y、Zr、La、F、Si、P和B中的至少一种。

3.如权利要求1或2所述的正极极片,其特征在于,第三涂覆层NaxNyOz通过固相烧结法合成,合成中将钠源、N源按照化学计量比混合均匀,优选地,所述钠源为硝酸钠、碳酸钠、乙酸钠、氢氧化钠、柠檬酸钠的至少一种;优选地,所述N源为硝酸铬、硝酸锆的一种;将混合好的物料置于惰性气氛炉中800-1000℃烧结保温6-10h,降温取出,经粉碎后得到。

4.如权利要求1-3任一项所述的正极极片,其特征在于,所述集流体为箔集流体、铝基复合集流体、打孔铝箔集流体、打孔铝基复合集流体中的一种;和/或,所述集流体厚度为8-16um;所述集流体达因值≥30dyn/cm。

5.如权利要求1-4任一项所述的正极极片,其特征在于,第一涂覆层、第二涂覆层和第三涂覆层中还包含正极导电剂和正极粘结剂;所述正极导电剂通常为导电炭黑、导电石墨、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管石墨烯等一种或者多种组合。所述正极粘接剂通常为聚偏氟乙烯(PVDF)或者聚四氟乙烯(PTFE)。所述第一涂覆层、第二涂覆层和第三涂覆层中正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂的质量比为(90-98):(1-5):(1-5)。

6.如权利要求1-5任一项所述的正极极片,其特征在于,所述第一包覆层中正极活性材料,包含一次粒子,所述一次粒子形成二次粒子,所述一次粒子的D50粒径为0.1μm-2.5μm,所述二次粒子的D50平均粒径为3-20μm;和/或,所述第一包覆层中正极活性材料的比表面积为0.1

m2/g≤BET≤5m2/g。

7.如权利要求1-6任一项所述的正极极片,其特征在于,所述第二包覆层中正极活性材料,只包含一次粒子,所述一次粒子的D50粒径为3μm-15μm;和/或,所述第二包覆层中正极活性材料的比表面积为0.1

m2/g≤BET≤2m2/g。

8.如权利要求1-7任一项所述的正极极片,其特征在于,所述第三包覆层正极活性材料的D50粒径为1μm-15μm;和/或,所述第三包覆层正极材料的比表面积为0.1m2/g≤BET≤5m2/g。

9.如权利要求1-8任一项所述的正极极片,其特征在于,所述第一涂覆层的面密度为0-20mg/cm2,第二涂覆层面密度为0-20mg/cm2,第三涂覆层的面密度为1-5mg/cm2。

10.一种钠离子电池,所述钠离子电池包括如权利要求1-9任一项所述的正极极片。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及钠离子二次电池和材料技术领域,具体涉及一种钠离子二次电池用复合正极极片和钠离子电池。

背景技术

[0002]钠离子二次电池相比离子二次电池而言,具有价格低廉、原材料稳定等显著优势,并且具有与锂离子电池生产工艺基本一致,在二轮车、家庭储能、大规模储能领域具有较大的应用前景。目前研究较多的层状过渡金属氧化物在充放电过程中存在晶体稳定性差、与电解液副反应严重、循环性能及循环产气性能差的问题,为了改善循环产气特性,正极材料通常采用表面包覆或者掺杂方式,通过抑制活性颗粒晶体体积应变、降低活性物质与电解液直接接触导致的副反应发生。

[0003]为了改善层状钠电的循环特性,发明专利CN 114843524 A、CN 115207352A分别公开了通过在活性材料表面包覆电化学惰性的金属碳酸盐(Na2CO3)或者磷酸盐(NaTi2(PO4)3)其它物质以降低材料表面活性,从而降低活性物质与电解液直接接触导致的副反应发生,可以有效提高正极材料长期循环中的晶体结构稳定性以及极片的循环使用寿命。而电化学惰性物质的包覆,会降低表面的电导率,增大电池阻抗。CN 115172671 A专利报道了通过铁基聚阴离子化合物增强层状氧化物材料以及普鲁士蓝类化合材料循环稳定性的复合极片制备工艺。CN111029553A则通过在含有过渡金属元素的氧化物中加入聚阴离子化合物,使聚阴离子化合物均匀地填充在含有过渡金属元素的氧化物的颗粒之间,结合聚阴离子化合物的稳定的储钠结构,对抗钠离子在脱嵌过程中的体积变化,从而缓冲充放电过程中正极材料体积的膨胀,降低正极材料与电解液的接触面积,提高正极材料的循环稳定性。然而聚阴离子的引入会较大的降低层氧过渡金属氧化物的能量密度。

[0004]为了改善循环和循环产气,本发明通过多层涂覆正极极片特殊设计,综合改善钠电产气问题。

发明内容

[0005]为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供钠离子电池的正极极片和钠离子电池。

[0006]本发明采用的方案如下:

[0007]第一方面,本发明提供一种钠离子电池的正极极片,包括集流体,所述集流体上设置有第一涂覆层,所述第一涂覆层包含正极活性材料,所述正极活性材料为多晶复合的层状氧化物正极材料,所述第一涂覆层上设置有第二涂覆层,所述第二涂覆层包含正极活性材料,所述正极活性材料为单晶复合的层状氧化物正极材料,所述第二涂覆层上设置有第三涂覆层,所述第三涂覆层包含正极活性材料NaxNyOz,N元素的化合价为M,且满足X+My-2Z=0,N优选的元素为Zr、Cr。

[0008]本发明中,所述第一涂覆层中多晶复合的层状氧化物正极材料包含钠化的嵌入化合物Na1+aNixMnyMbO2,其中,M为掺杂元素,-0.1≤a≤0.1,0.05≤x≤0.95,0.05≤y≤0.95,b≥0且x+y+b=1;所述掺杂元素M选自Fe、Cu、Co、Mg、Al、Ti、Cr、Li、Ca、Zn、Sr、Y、Zr、La、F、Si、P和B中的至少一种。

[0009]本发明中,所述第二涂覆层中单晶复合的层状氧化物正极材料包含钠化的嵌入化合物Na1+aNixMnyMbO2,其中,M为掺杂元素,-0.1≤a≤0.1,0.05≤x≤0.95,0.05≤y≤0.95,b≥0且x+y+b=1;所述掺杂元素包括Fe、Cu、Co、Mg、Al、Ti、Cr、Li、Ca、Zn、Sr、Y、Zr、La、F、Si、P和B中的至少一种。

[0010]本发明中第一和第二涂覆含钠化的嵌入化合物可以通过商业化渠道购买得到,也可以通过实验方法合成,合成方法如下:

[0011](1)配制含有盐、铁盐、M盐的水溶液,将上述溶液的混盐溶液泵入反应器,同时将NaOH溶液加入反应器中进行共沉淀;沉淀物用去离子水洗涤、干燥得到过渡金属化物前驱体NixMnyMb(OH)2;

[0012](2)干燥后的前驱体粉末与Na2CO3充分混合;

[0013](3)将步骤(2)混合物在800-900℃下空气中煅烧,自然冷却至室温以获得第一涂覆层的含钠化的嵌入化合物。

[0014](4)将步骤(2)的混合物在900-1100℃下空气中煅,自然冷却至室温以获得第二涂覆层的含钠化的嵌入化合物。

[0015]本发明中,所述步骤(1)中混盐溶液的浓度为0.5-2.5M,所述混盐溶液中镍盐、铁盐、M盐的相对含量满足钠化的嵌入化合物Na1+aNixMnyMbO2中相应元素的比例关系。

[0016]本发明中,所述步骤(1)中NaOH溶液的浓度为0.5-2.5M。

[0017]本发明中,所述步骤(1)中共沉淀温度为35-60℃,反应时间为12-64h。

[0018]本发明中,所述步骤(1)中镍盐、铁盐、M盐可以为硝酸盐、硫酸盐、氯化盐。

[0019]本发明中,所述步骤(1)中干燥的温度为80-100℃,干燥的时间为5-12h。

[0020]本发明中,所述步骤(2)中前驱体粉末与Na2CO3的摩尔比为1:2-2:1。

[0021]本发明中,所述步骤(3)中煅烧的升温速率为2-5℃/min,煅烧的时间为8-15h。

[0022]本发明中,所述步骤(3)中煅烧的升温速率为2-5℃/min,煅烧的时间为8-20h。

[0023]本发明中第三涂覆层NaxNyOz可通过固相烧结法合成。合成中将钠源、N源按照化学计量比混合均匀,其中,钠源可以为硝酸钠、碳酸钠、乙酸钠、氢氧化钠、柠檬酸钠的至少一种。N源为硝酸铬、硝酸锆的一种。将混合好的物料置于惰性气氛炉中800-1000℃烧结保温6-10h,降温取出,经粉碎后得到,优选地,所述惰性气氛可以为氮气、氩气。

[0024]本发明中,所述集流体为铝箔集流体、铝基复合集流体、打孔铝箔集流体、打孔铝基复合集流体中的一种;

[0025]本发明中,所述集流体厚度为8-16um;所述集流体达因值≥30dyn/cm;

[0026]本发明中,所述第一涂覆层还包含正极导电剂和正极粘结剂;所述正极导电剂通常为导电炭黑、导电石墨、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯等一种或者多种组合。所述正极粘接剂通常为聚偏氟乙烯(PVDF)或者聚四氟乙烯(PTFE)。所述第一涂覆层中正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂的质量比为(90-98):(1-5):(1-5);

[0027]本发明中,所述第一包覆层中正极活性材料,包含一次粒子,所述一次粒子形成二次粒子,所述一次粒子的D50粒径为0.1μm-2.5μm,所述二次粒子的D50平均粒径为3-20μm。

[0028]本发明中,所述第一包覆层中正极活性材料的比表面积为0.1m2/g≤BET≤5m2/g。示例性地,BET可以为0.1、0.5、1、2、3、4、5或为上述任意两个数值组成的范围。

[0029]本发明中,所述第二涂覆层还包含正极导电剂和正极粘结剂;所述正极导电剂选自导电炭黑、导电石墨、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯等一种或者多种组合。所述正极粘接剂选自聚偏氟乙烯(PVDF)或者聚四氟乙烯(PTFE)。所述第二涂覆层中正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂的质量比为(90-98):(1-5):(1-5);

[0030]本发明中,所述第二包覆层中正极活性材料,只包含一次粒子,所述一次粒子的D50粒径为3μm-15μm。

[0031]本发明中,所述第二包覆层中正极活性材料的比表面积为0.1m2/g≤BET≤2m2/g。示例性地,BET可以为0.1、0.2、0.5、1.5、2或为上述任意两个数值组成的范围。

[0032]所述第三涂覆层还包含正极导电剂和正极粘结剂;所述正极导电剂选自导电炭黑、导电石墨、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯等一种或者多种组合。所述正极粘接剂选自聚偏氟乙烯(PVDF)或者聚四氟乙烯(PTFE)。所述第三涂覆层中正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂的质量比为(90-98):(1-5):(1-5);

[0033]所述第三包覆层正极活性材料的D50粒径为1μm-15μm,如1μm、3μm、5μm、7μm、10μm、12μm、15μm。

[0034]所述第三包覆层正极材料的比表面积为0.1m2/g≤BET≤5m2/g。示例性地,BET可以为0.1、0.5、1、2、3、4、5、或为上述任意两个数值组成的范围。

[0035]所述第一涂覆层的面密度为0-20mg/cm2,第二涂覆层面密度为0-20mg/cm2,第三涂覆层的面密度为1-5mg/cm2。

[0036]本领域技术人员理解,以上所述正极极片为单面涂覆,在制作电池中,使用双面分别涂布的方法。

[0037]另一方面,本发明还提供了一种钠离子电池,所述钠离子电池包括上述的正极极片。

[0038]所述钠离子电池的制备方法包括以下步骤:

[0039](1)涂覆层(一)准备:按照质量比准备正极粘结剂、正极导电剂和正极活性材料;向正极溶剂中依次加入所述正极粘结剂、所述正极导电剂和所述正极活性材料,匀浆得到正极浆料一;

[0040](2)涂覆层(二)准备:按照质量比准备正极粘结剂、正极导电剂和正极活性材料;向正极溶剂中依次加入所述正极粘结剂、所述正极导电剂和所述正极活性材料,匀浆得到正极浆料二;

[0041](3)涂覆层(三)准备:按照质量比准备正极粘结剂、正极导电剂和正极活性材料;向正极溶剂中依次加入所述正极粘结剂、所述正极导电剂和所述正极活性材料,匀浆得到正极浆料三;

[0042](4)将以上所述正极浆料一均匀的涂覆在正极集流体上,经干燥后,形成涂覆层(一)。

[0043](5)将所述正极浆料二均匀的涂敷在涂覆层(一)上面,经干燥后,形成涂覆层(二)。

[0044](6)将所述正极浆料三均匀的涂敷在涂覆层(二)上面,经干燥后,形成涂覆层(三)。

[0045](7)将以上正极极片,经对辊、分切得到正极极片;

[0046](8)准备负极活性材料防沉剂、负极粘结剂、负极导电剂和负极活性材料搅拌均匀形成负极浆料,将负极浆料均匀涂覆在负极集流体上得到负极极片;

[0047](9)将步骤(1-7)所得正极极片、将步骤(8)所得负极极片、电解液、隔膜和外包装结构依次进行组装、注液、化成和分容,得到钠离子电池。

[0048]在一种实施方式中,所述步骤(1-3)中,所述正极溶剂为氮甲基吡咯烷酮(简称NMP)或者二甲基甲酰胺(DMF)作为正极分散溶剂使用,所得的正极浆料涂覆在正极集流体上后,其中的正极溶剂会干燥挥发,不会在电池中存在。本领域技术人员理解,所述步骤(1-3)可在搅拌机中进行,所得的浆料的固含量通常为50-80%。

[0049]本发明中,所述步骤(8)中负极极片包含负极集流体及设置于负极集流体的至少一个表面上的负极材料层。本申请对负极集流体没有特别限制,只要能够实现本申请目的即可,例如,可以包含箔、铝箔、铜合金箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或复合集流体等。

[0050]本发明中,所述步骤(8)中负极活性材料包括金属氧化物、金属硫化物、金属磷化物、Sb基负极材料、硬碳、软碳及金属钠等中的至少一种。所述防沉剂通常为羧甲基纤维素钠(CMC)。所述负极导电剂选自导电炭黑、导电石墨、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯等一种或者多种组合。所述粘结剂选自丁苯胶乳、丙烯酸类。

[0051]本发明对上述步骤(8)所述的负极活性材料、防沉剂、负极导电剂和负极粘结剂无特殊要求,为目前常用材料。

[0052]负极活性材料、防沉剂、负极导电剂和负极粘结剂的质量比为(90-97.5):(0.5-1.5):(1-5):(1-3.5),在搅拌均匀后形成负极浆料。

[0053]本领域的技术人员理解,将所述负极浆料均匀涂覆在所述负极集流体上,干燥后经对辊、分切得到负极极片。

[0054]本领域技术人员理解,所述步骤(9)中的组装、注液、化成和分容均为本领域的常规的制造电池的手段。

[0055]在一种具体实施方式中,所述步骤(9)中,将正极极片、隔膜和负极极片叠加并一起卷绕形成裸电芯,所述裸电芯由内至外依次为正极极片、隔膜和负极极片;将所述裸电芯入壳并焊接,然后置于真空烘箱70-100℃(比如75℃、80℃、85℃、90℃和95℃)烘烤24-48h(比如24h、36h、和44h),至正极极片含水量<200ppm(比如100ppm和150ppm)、负极极片含水量<300ppm(比如150ppm和200ppm),完成组装工序,得到组装件;然后用电解液对组装件进行注液,并放置24-48h(比如30h、38h和44h),完成注液工序;然后用小电流(比如0.05C、0.1C和0.2C)对其进行充电至电芯容量的50-80%(比如60%和70%),完成化成工序;然后进行分容。

[0056]本领域技术人员理解,在将正极极片、隔膜和负极极片叠加并一起卷绕形成裸电芯时,要保证负极极片完全包裹正极极片,优选地,所述正极极片、所述隔膜和所述负极极片的宽度依次递增。

[0057]本发明的有益效果在于:

[0058]本发明通过在底层涂覆具有一次颗粒的多晶钠电正极材料,具有倍率性能好,容量发挥高的特点,能够为正极极片提供较高的容量,正极极片第二涂覆层,为单晶的层状氧化材料,具有一次颗粒度,与电解液的副反应少,产气效果好等特点,能够减少里层多晶与电解液的副反应,外层涂覆NaxNyOz材料,具有充放电电压高,材料稳定性好,对电解液的氧化性弱的特点,能够有效的保护层状钠电材料对电解液的氧化,减少循环过程中的产气。

附图说明

[0059]图1为实施例1多晶层氧材料示意图;

[0060]图2为实施例2的单晶层氧材料示意图;

具体实施方式

[0061]以下实施例和对比例中用到的装置及原料来源如下:

[0062]正极溶剂:氮甲基吡咯烷酮,简称NMP,电子级,厂家为山东庆云长信化学科技有限公司;

[0063]正极粘结剂:聚偏氟乙烯,型号PVDF5130,厂家为SOLVAF;

[0064]导电炭黑,型号为Superp,纯度>99wt%,厂家为益瑞石石墨和碳;

[0065]铝箔:型号为1235-H18,厚度为14μm,铝纯度>99wt%,厂家为南南铝业股份有限公司;

[0066]负极粘结剂:丁苯胶乳,型号为BM451B,厂家为ZEON;

[0067]负极活性材料:硬碳,型号为Type2,厂家为可乐丽

[0068]防沉剂:羧甲基纤维素钠,型号为CMC2200,厂家为株氏会社大赛璐。

[0069]六水硫酸镍:化学纯,国药集团上海试剂有限司;

[0070]一水硫酸:化学纯,国药集团上海试剂有限司;

[0071]七水硫酸铁:化学纯,国药集团上海试剂有限司;

[0072]氢氧化钠:AR,96%,阿拉丁试剂;

[0073]碳酸钠:纯度>99.5%,阿拉丁试剂;

[0074]三水硝酸铜:AR,阿拉丁试剂;

[0075]硝酸钠:AR,>99%,阿拉丁试剂;

[0076]九水硝酸铬:AR,>99%,阿拉丁试剂;

[0077]实施例1(S1)

[0078](1)Ni1/3Fe1/3Mn1/3(OH)2的合成,将含有所需的水溶液化学计量的六水硫酸镍、一水硫酸锰、七水硫酸铁,将总浓度为2M的混盐溶液泵入连续搅拌罐式反应器,同时将2MNaOH溶液加入反应器中,整个共沉淀过程中保持溶液温度在50℃,整个反应时间为48h。沉淀物用去离子水洗涤,并在空气中90℃干燥8h。

[0079](2)干燥后的前驱体粉末与Na2CO3按照2:1的摩尔比,使用旋转混合器混合18小时充分混合。

[0080](3)将步骤(2)混合物在880℃下在空气中以3℃/min的加热速率煅烧12h,自然冷却至室温以获得第一涂覆层的含钠化的嵌入化合物NaNi1/3Mn1/3Fe1/3O2。其中,所述正极活性材料的粒子为二次球颗粒,一次颗粒尺寸为0.1-2.5μm,且二次颗粒粒子的粒径D50为10μm,比表面积为3.1g/m2。

[0081](4)采用干法工艺,将获得二次球钠电正极材料NaNi1/3Mn1/3Fe1/3O2(5000.0g)、正极导电剂SP(157.8g)、正极粘结剂PVDF 5130(105.3g)在搅拌机中慢搅30min,然后加入2850g的氮甲基吡咯烷酮(简称NMP,正极溶剂),搅拌3h使其分散均匀,得到正极浆料一;

[0082](5)Ni0.3Fe0.3Mn0.3Cu0.1(OH)2的合成,将含有所需的水溶液化学计量的六水硫酸镍、一水硫酸锰、七水硫酸铁,三水硝酸铜将总浓度为2M的混盐溶液泵入连续搅拌罐式反应器,同时将2M NaOH溶液加入反应器中,整个共沉淀过程中保持溶液温度在50℃,整个反应时间为36h。沉淀物用去离子水洗涤,并在空气中90℃干燥8h。

[0083](6)干燥后的前驱体粉末与Na2CO3按照2:1的摩尔比,使用旋转混合器混合18小时充分混合。

[0084](7)将步骤(6)混合物在960℃下在空气中以3℃/min的加热速率煅烧15h,自然冷却至室温以获得第一涂覆层的含钠化的嵌入化合物NaNi0.3Mn0.3Fe0.3Cu0.1O2。其中,所述正极活性材料的粒子一次颗粒,且粒子的粒径D50为8μm,比表面积为4.0g/m2。

[0085](8)采用干法工艺,将单晶钠电正极材料NaNi0.3Mn0.3Fe0.3Cu0.1O2

[0086](5000.0g)、正极导电剂SP(157.8g)、正极粘结剂PVDF 5130(105.3g)在搅拌机中慢搅30min,然后加入2850g的氮甲基吡咯烷酮(简称NMP,正极溶剂),搅拌3h使其分散均匀,得到正极浆料二;

[0087](9)第三涂覆层NaGrO2可通过固相烧结法合成。合成中将硝酸钠、九水硝酸铬源按照化学计量比1:1混合均匀,将混合好的物料置于惰性气氛氩气炉中900℃烧结保温6-10h,降温取出,经粉碎后得到。粒子的粒径D50为5μm,比表面积为4.5g/m2。

[0088](10)采用干法工艺,将钠电正极材料NaGrO2(5000.0g)、正极导电剂SP(157.8g)、正极粘结剂PVDF 5130(105.3g)在搅拌机中慢搅30min,然后加入2850g的氮甲基吡咯烷酮(简称NMP,正极溶剂),搅拌3h使其分散均匀,得到正极浆料三;

[0089](11)将所述正极浆料一均匀涂覆在所述14μm铝箔上,涂布的面密度为8mg/cm2,干燥后,形成涂覆层一,将浆料二均匀的涂敷在涂覆层一上,涂布面密度为5mg/cm2,干燥后,形成涂覆层二,将浆料三均匀的涂敷在涂覆层二上,干燥后形成涂覆层三,涂布面密度为3mg/cm2。经3层涂覆后形成最终正极极片。后经对辊、分切得到正极极片。

[0090](12)采用干法工艺,将硬碳负极材料(5000.0g)、负极导电剂SP(106.4g)、防沉剂羧甲基纤维素钠CMC(53.2g),慢搅30min,然后加入2000g的去离子水,继续搅拌3h,最后加入负极粘结剂SBR(398.9g),在搅拌机中搅拌45min,得到负极浆料;将所述负极浆料均匀涂覆在14μm铝箔集流体上,干燥后经对辊、分切得到负极极片;

[0091](13)将步骤(1-4)所得正极极片,步骤(5)所得负极极片,由碳酸乙烯酯EC(质量分数13%)、碳酸甲乙酯EMC(质量分数5%)、碳酸丙烯酯PC(质量分数80%)、氟代碳酸乙烯酯FEC(质量分数2%)六氟磷酸钠(质量分数12.5%)组成的电解液,双面各涂覆了2μm厚度氧化铝陶瓷层的PE隔膜(PE隔膜本身的厚度为14μm),以及外包装结构按照常规方法依次进行组装、注液、化成和分容,得到钠离子电池。

[0092]实施例2-5(S2-5)和对比例1-5(D1-5)

[0093]按照实施例1的方法制备钠离子电池。其中,

[0094]1、实施例2中,相对于实施例1,仅有以下不同:

[0095]步骤(1-4)中正极材料不同,为NaNi0.3Mn0.4Fe0.3O2,一次颗粒尺寸为0.1-2.5μm,且粒子的粒径D50为9.5μm,比表面积为3.3g/m2。

[0096]2、实施例3中,相对于实施例1,仅有以下不同:

[0097]步骤(5-7)中正极材料不同,为NaNi0.3Mn0.28Fe0.37Cu0.05O2,粒子的粒径D50为5μm,比表面积为4.1g/m2。

[0098]3、实施例4中,相对于实施例1,仅有以下不同:

[0099]涂覆层一的面密度由8mg/cm2提升到10mg/cm2,涂覆层三的面密度由3mg/cm2提升到5mg/cm2

[0100]4、实施例5中,相对于实施例1,仅有以下不同:

[0101]涂覆层二的面密度由5mg/cm2降低到3mg/cm2,涂覆层三的面密度由3mg/cm2提升到5mg/cm2。

[0102]5、对比例1中,相对于实施例1,仅有以下不同:

[0103]取消涂覆层二的涂布

[0104]6、对比例2中,相对于实施例1,仅有以下不同:

[0105]取消涂覆层三的涂布

[0106]7、对比例3

[0107]与实施例1相比,将第一涂覆层和第二涂覆层互换涂布顺序。

[0108]8、对比例4

[0109]与实施例1相比,将第一涂覆层和第三涂覆层互换涂布顺序。

[0110]9、对比例5

[0111]与实施例1相比,将第二涂覆层和第三涂覆层互换涂布顺序。

[0112]性能测试:

[0113]测试方法:

[0114]循环测试:将制备的软包电池在0.5C恒流充电到4.0V,4.0V恒压充电到0.05C,然后1C放电到1.5V,然后进行循环,循环到放电容量为初始容量的80%时停止。

[0115]500圈循环产气测试:测试电芯的初始体积为V1,按照上述循环测试的方法循环500圈,测试体积为V2,电芯的初始容量为C,循环500圈产气量计算=(V2-V1)/C。

[0116]表1S1-6和D1-2中所制得的锂离子电池的性能

[0117]

[0118]

[0119]根据实施例1-5与对比例1-5的比较可知,本发明的钠离子电池,相对于对比例1-5,循环性能明显提升。循环产气都有明显的改善。

说明书附图(2)

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标签:钠离子电池正极极片,钠离子电池
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