补钠组合物、正极极片及其制备方法、钠离子电池与流程

本发明涉及电池，尤其涉及一种补钠组合物、正极极片及其制备方法、钠离子电池。

背景技术：

1、预钠化技术是针对钠离子电池在循环过程中不可逆的钠损耗进行有效补充的一种技术，用于减小因钠损耗而给钠离子电池的电化学性能带来的不利影响。目前常用的预钠化技术之一是在钠离子电池的正极极片中添加补钠剂，以补充不可逆的钠损耗量。

2、由于补钠剂通常不会在钠离子电池的化成阶段完全分解掉，而是有所残留，因此这会导致补钠剂的应用存在分解产气的问题。也就是说，未分解的补钠剂会在后续钠离子电池的循环过程中发生氧化分解产生二氧化碳等气体，其残留在电芯体系中无法排出，持续积累后使电芯的电化学性能恶化、甚至失效。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请公开了一种补钠组合物、正极极片及其制备方法、钠离子电池，通过补钠组合物来解决钠离子电池在循环使用过程中的产气问题，且与此同时保证钠离子的电化学性能良好。

2、第一个方面，本申请提供一种补钠组合物，以质量百分数计，所述补钠组合物包括90%~95%的补钠剂、0.5%~2%的添加剂、余量为助剂，所述补钠剂包括na2cxoynz、na2s、na3p、nanio2、nacro2、nafeo2或na3c6h5o7中的至少一种，且所述na2cxoynz中的x=0~4、y=0~4、z=0~4，且x、y、z中至少有1个不为0，所述添加剂为负载有金属单原子或金属双原子的金属氮掺杂碳材料，且所述金属氮掺杂碳材料中的金属原子包括co、ni、fe、sn或cu中的单原子或双原子。

3、进一步地，所述添加剂的质量百分数为1%~2%。

4、进一步地，所述补钠组合物还包括质量百分数为3%~9.5%的粘结剂。

5、第二个方面，本申请实施例提供一种正极极片，所述正极极片包括如第一个方面所述的补钠组合物。

6、作为一种可选的实施方式，所述正极极片包括第一集流体以及依次叠设于所述第一集流体至少一侧表面的第一活性材料层、补钠层，所述第一活性材料层包括活性材料，所述补钠层包括所述补钠组合物。

7、作为一种可选的实施方式，所述正极极片包括第二集流体以及设于所述第二集流体至少一侧表面的第二活性材料层，所述第二活性材料层包括活性材料和所述补钠组合物。

8、进一步地，所述补钠组合物中的所述补钠剂与所述活性材料的质量比为5:100~20:100。

9、第三个方面，本申请实施例提供一种正极极片的制备方法，所述正极极片的制备方法包括以下步骤：

10、将含有活性材料的浆料涂布或喷涂在第一集流体的至少一侧表面，形成第一活性材料层；

11、将含有如第一个方面所述的补钠组合物的浆料涂布或喷涂在所述第一活性材料层上，形成补钠层，使所述第一集流体、所述第一活性材料层和所述补钠层形成所述正极极片。

12、第四个方面，本申请实施例提供一种正极极片的制备方法，所述正极极片的制备方法包括以下步骤：

13、将含有活性材料和如第一个方面所述的补钠组合物的浆料涂布或喷涂在第二集流体的至少一侧表面，形成第二活性材料层，使所述第二集流体和所述第二活性材料层形成所述正极极片。

14、第五个方面，本申请实施例提供一种钠离子电池，所述钠离子电池包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述隔膜设于所述正极极片和所述负极极片之间组成电芯，所述电解液注液在所述电芯内，其中所述正极极片包括如第一个方面所述的补钠组合物。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

16、本申请实施例在质量占比为90%以上的补钠剂中掺入0.5%~2%的少量金属氮掺杂碳材料作为添加剂，且在氮掺杂碳材料所负载的金属为金属单原子或金属双原子，而非金属氧化物。通过上述特点的补钠剂和添加剂的协同作用，既能够提升补钠剂的补钠效果、又能够有效解决因补钠剂残留而导致电池循环阶段中出现的产气问题。具体是，通过掺入少量的上述金属氮掺杂碳材料，一方面能够有效提高含有该补钠组合物的电极极片的导电能力，在电池的化成阶段中起到降低补钠剂的氧化分解电位、以及提高补钠组合物所在膜层（例如电极极片的活性材料层或补钠层）的导电性的双重作用；另一方面能够在电池的循环使用阶段中起到有效吸附二氧化碳气体的作用，从而解决循环过程中的补钠剂的产气问题。

技术特征：

1.一种补钠组合物，其特征在于，以质量百分数计，所述补钠组合物包括90%~95%的补钠剂、0.5%~2%的添加剂、余量为助剂，所述补钠剂包括na2cxoynz、na2s、na3p、nanio2、nacro2、nafeo2或na3c6h5o7中的至少一种，且所述na2cxoynz中的x=0~4、y=0~4、z=0~4，且x、y、z中至少有1个不为0，所述添加剂为负载有金属单原子或金属双原子的金属氮掺杂碳材料，且所述金属氮掺杂碳材料中的金属原子包括co、ni、fe、sn或cu中的单原子或双原子。

2.根据权利要求1所述的补钠组合物，其特征在于， 所述添加剂的质量百分数为1%~2%。

3.根据权利要求1或2所述的补钠组合物，其特征在于，所述补钠组合物还包括质量百分数为3%~9.5%的粘结剂。

4.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括如权利要求1至3任一项所述的补钠组合物。

5.根据权利要求4所述的正极极片，其特征在于，所述正极极片包括第一集流体以及依次叠设于所述第一集流体至少一侧表面的第一活性材料层、补钠层，所述第一活性材料层包括活性材料，所述补钠层包括所述补钠组合物。

6.根据权利要求4所述的正极极片，其特征在于，所述正极极片包括第二集流体以及设于所述第二集流体至少一侧表面的第二活性材料层，所述第二活性材料层包括活性材料和所述补钠组合物。

7.根据权利要求5或6所述的正极极片，其特征在于，所述补钠组合物中的所述补钠剂与所述活性材料的质量比为5:100~20:100。

8.一种正极极片的制备方法，其特征在于，所述正极极片的制备方法包括以下步骤：

9.一种正极极片的制备方法，其特征在于，所述正极极片的制备方法包括以下步骤：

10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述隔膜设于所述正极极片和所述负极极片之间组成电芯，所述电解液注液在所述电芯内，其中所述正极极片包括如权利要求1至3任一项所述的补钠组合物。

技术总结
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种补钠组合物、正极极片及其制备方法、钠离子电池。以质量百分数计，补钠组合物包括90%~95%补钠剂、0.5%~2%添加剂、余量为助剂，补钠剂包括Na<subgt;2</subgt;C<subgt;x</subgt;O<subgt;y</subgt;N<subgt;z</subgt;、Na<subgt;2</subgt;S、Na<subgt;3</subgt;P、NaNiO<subgt;2</subgt;、NaCrO<subgt;2</subgt;、NaFeO<subgt;2</subgt;或Na<subgt;3</subgt;C<subgt;6</subgt;H<subgt;5</subgt;O<subgt;7</subgt;的至少一种，x=0~4、y=0~4、z=0~4，且x、y、z中至少有1个不为0，添加剂为负载有金属单原子或金属双原子的金属氮掺杂碳材料，金属原子包括Co、Ni、Fe、Sn或Cu中的单原子或双原子。本申请实施例通过上述特点补钠剂和添加剂的协同作用，既能提升补钠剂的补钠效果、又能解决补钠剂残留而导致电池循环阶段的产气问题。

技术研发人员：文佳琪,黄汉川,王巍
受保护的技术使用者：深圳海辰储能控制技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15