钠离子电池的化成方法和钠离子电池与流程

本发明涉及电池，具体而言，涉及一种钠离子电池的化成方法和钠离子电池。

背景技术：

1、钠与锂具有类似的物理和化学特性，也即钠离子电池工作原理与锂离子电池相似，相较于锂离子电池而言，钠资源丰富且不受地域条件的限制，因此低温性能好、安全性高、成本低、资源丰富、可长期大规模存储的钠离子电池在储能领域有着广泛的应用前景，有望在储能领域替代锂离子电池而被广泛应用。但是钠离子电池中，由于钠络合物的路易斯酸度较低，生成的固体电解质界面膜(sei膜)不稳定，特别是在高温下，会溶解在碳酸酯类溶剂中，sei膜遭到破坏，电解液与负极界面直接接触，会发生负反应，产生大量的气体，从而导致电池性能的恶化及活性钠的快速消耗。

2、为了缓解上述问题，相关技术中提出一种钠离子电池电解液，通过在电解液中加入锂盐添加剂，利用锂盐化成过程中，在负极表面还原形成锂的无机化合物，以在负极表面形成稳定坚固的无机sei层的方式，解决sei高温溶解的问题，以改善钠离子电池的高温性能及循环性能。但是，采用上述方法还存在一定的不足之处，一方面，电解液加入的锂盐添加剂较多时，生成了较为致密的锂无机化合物sei膜，势必会影响钠离子的传输，提高电池的界面阻抗，对电池的充、放电性能造成不利的影响；另一方面，由于本身钠电电位较高，锂盐成膜的同时，锂离子也会进行负极的嵌入，进而阻碍化成阶段负极钠离子的嵌入，从而影响负极材料的活化和整体性能。此外，在电解液中添加的锂盐添加剂成本较高，与钠离子电池市场定位也存在一定的冲突，并且锂盐的加入并没有直接起到补充钠源的作用。

3、鉴于此，特提出本技术。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供一种钠离子电池的化成方法和钠离子电池，可以缓解钠离子电池中sei膜不稳定的问题，提高sei膜的稳定性，从而利于提升钠离子电池的循环性能。

2、为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：

3、根据本技术的一个方面，本技术实施例提供了一种钠离子电池的化成方法，所述钠离子电池包括正极片，所述正极片包括钠离子正极材料和锂离子正极材料，所述锂离子正极材料包括磷酸铁锂和/或磷酸锰铁锂；

4、所述化成方法包括以下步骤：

5、根据第一充放电条件对待化成的钠离子电池进行恒流充放电循环，完成第一化成阶段；

6、根据第二充放电条件对完成第一化成阶段的钠离子电池进行恒流充放电循环，完成第二化成阶段；

7、其中，所述第一充放电条件中的电压≤所述第二充放电条件中的电压。

8、另外，根据本技术的钠离子电池的化成方法，还可以具有如下附加的技术特征：

9、在其中的一些实施方式中，所述第一充放电条件中，电压的范围为1.5v～3v，优选为2v～3v。

10、在其中的一些实施方式中，所述第二充放电条件中，电压的范围为3v～3.4v。

11、在其中的一些实施方式中，所述第一充放电条件中，下限电压为v1，上限电压为v2，所述v1满足：1.5v≤v1≤2v，所述v2满足：2.9v≤v2＜3v。优选的，所述v1为2v。

12、在其中的一些实施方式中，所述第二充放电条件中，下限电压为v3，上限电压为v4，所述v3满足：3v≤v3＜3.3v，所述v4满足：3.3v≤v4＜3.4v。优选的，所述v3为3v，

13、在其中的一些实施方式中，所述第一充放电条件中，充电电流和放电电流均为i1，所述i1满足：0.1c＜i1≤0.3c。

14、在其中的一些实施方式中，所述第二充放电条件中，充电电流和放电电流均为i2，所述i2满足：i2≤0.1c。

15、在其中的一些实施方式中，所述第一充放电条件中，循环的圈数为c1，所述c1满足：2≤c1≤4。

16、在其中的一些实施方式中，所述第二充放电条件中，循环的圈数为c2，所述c2满足：4≤c2≤6。

17、在其中的一些实施方式中，在所述第一充放电条件时的环境温度为t1，所述t1满足：t1≤45℃。

18、在其中的一些实施方式中，在所述第二充放电条件时的环境温度为t2，所述t2满足：t2≥60℃。

19、在其中的一些实施方式中，所述第一化成阶段具体包括：

20、s10、将待化成的钠离子电池在t1温度下进行第一次静置；

21、s20、将第一次静置完成后的钠离子电池在t1温度下，以电流i1恒流充电至电压v2，然后进行第二次静置；

22、s30、将第二次静置完成后的钠离子电池在t1温度下，以电流i1恒流放电至电压v1，然后进行第三次静置；

23、上述步骤s10至s30循环c1圈，完成第一化成阶段。

24、在其中的一些实施方式中，所述第二化成阶段具体包括：

25、s40、将完成第一化成阶段的钠离子电池在t2温度下进行第四次静置；

26、s50、将第四次静置完成后的钠离子电池在t2温度下，以电流i2恒流充电至电压v4，然后进行第五次静置；

27、s60、将第五次静置完成后的钠离子电池在t2温度下，以电流i2恒流放电至电压v3，然后进行第六次静置；

28、上述步骤s40至s60循环c2圈，完成第二化成阶段。

29、根据本技术的另一个方面，本技术实施例提供了一种钠离子电池，所述钠离子电池包括如前所述的钠离子电池的化成方法制得的电池。

30、在其中的一些实施方式中，所述钠离子电池中的正极片包括集流体和设于所述集流体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括钠离子正极材料和锂离子正极材料，所述锂离子正极材料在所述正极活性物质层中的质量占比为0.3％～5％。

31、在其中的一些实施方式中，所述正极活性物质层还包括导电剂和粘结剂，所述钠离子正极材料、导电剂和粘结剂的质量比为(85～99)：(0.5～5)：(0.5～5)。

32、在其中的一些实施方式中，所述钠离子正极材料包括层状氧化物类钠离子正极材料。

33、在其中的一些实施方式中，所述层状氧化类钠离子正极材料的化学式为naxtmo2，其中的tm代表ti、ni、mn、fe、v、cr、co、cu、zn或li中的至少一种元素，x≥1/3。

34、实施本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：

35、在本技术实施例中，所提供的钠离子电池的化成方法可用于钠离子电池的化成中，该钠离子电池中的正极片包含钠离子正极材料和锂离子正极材料，锂离子正极材料包括磷酸铁锂和/或磷酸锰铁锂，且该化成包含两个阶段，第一化成阶段的电压不超过第二化成阶段的电压。由此，本发明在钠离子电池的正极片中加入锂离子正极材料，由于锂离子正极材料如磷酸铁锂和/或磷酸锰铁锂的脱锂电位本身高于钠离子正极材料，故该锂离子正极材料会在钠离子正极材料部分脱钠后释放锂离子，从而，通过设定两个化成阶段，并使第一化成阶段的化成电压小于等于第二化成阶段的化成电压，可以在第一化成阶段正极侧只释放钠离子，锂离子释放较少，钠离子同时参与成膜和负极嵌钠活化，从而在第一化成阶段预构建不稳定的sei膜和负极活化；进一步，在第二化成阶段，其电压相对较高，在该阶段正极侧主要释放锂离子，从而在钠电体系原位提供锂源，并在原不稳定的sei进行自修复，从而形成高稳定的sei层，且不会影响负极嵌钠活化；与此同时，sei溶解出的钠离子会结合来自锂离子正极材料正极释放的电子进行嵌入负极，从而达成原位自修复补钠及高稳定sei构建。从而，提升了钠离子电池的sei膜的稳定性，利于提升钠离子电池的循环性能。

36、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。