本發(fā)明屬于鈉離子電池領(lǐng)域，涉及一種具有吸水緩沖結(jié)構(gòu)的復(fù)合鈉離子電池正極的制備方法及其應(yīng)用，具體涉及一種具有吸水緩沖層結(jié)構(gòu)的高空氣穩(wěn)定復(fù)合正極的制備方法及包含該復(fù)合正極的高穩(wěn)定鈉離子電池。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池由于具有高能量密度和大倍率充放電等特性已經(jīng)在日常生活中得到廣泛應(yīng)用，但是鋰元素在地殼中的含量?jī)H為0.0065％，面臨枯竭的危險(xiǎn)，因此，鈉離子電池應(yīng)運(yùn)而生，鈉元素在地殼中的含量高達(dá)2.74％，并具有和鋰元素相似的物理化學(xué)性質(zhì)，所以鈉離子電池被認(rèn)為是鋰離子電池具有潛力的替代電池。

2、然而，鈉離子電池正極材料對(duì)空氣較為敏感，裝配和應(yīng)用環(huán)境濕度要求較高。與鋰離子正極材料不同，鈉離子正極材料表面吸附水分子后，材料內(nèi)部的鈉離子與吸附水中的質(zhì)子交換速率快，誘導(dǎo)材料本體鈉離子析出，導(dǎo)致體相晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。鈉離子電池制備與使用過程中，由于環(huán)境與季節(jié)因素影響，總會(huì)有微量水分被吸附，導(dǎo)致鈉離子電池性能衰減和不一致，阻礙鈉離子電池的進(jìn)一步工業(yè)化應(yīng)用。

3、因此，亟待開發(fā)一種成本低廉、具有導(dǎo)電吸水緩沖結(jié)構(gòu)的鈉離子電池，以改善水分對(duì)鈉離子電池正極的影響，提高鈉離子電池的耐水性和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有抗水分影響、緩解體積膨脹、循環(huán)穩(wěn)定、高電化學(xué)穩(wěn)定的鈉電池正極。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明的第一方面是提供一種具有導(dǎo)電吸水緩沖結(jié)構(gòu)的鈉電池正極，包括：依次設(shè)置的金屬集流體、第一正極材料層、導(dǎo)電吸水緩沖層以及第二正極材料層；

4、其中，所述第一正極材料層以及所述第二正極材料層包括：鈉離子電池正極材料、第一導(dǎo)電碳以及第一粘結(jié)劑；

5、所述導(dǎo)電吸水緩沖層包括：吸水劑、第二導(dǎo)電碳以及第二粘結(jié)劑。

6、優(yōu)選地，所述金屬集流體選自鋁片、銅片或鋼片。

7、優(yōu)選地，所述鈉離子電池正極材料為層狀正極材料naxmo2、聚陰離子材料、普魯士藍(lán)材料中的至少一種。

8、更優(yōu)選地，層狀正極材料naxmo2中的m為ni、co、mn、fe、cu中的至少一種。

9、優(yōu)選地，所述吸水劑包括：氧化鈣、氯化鈣、氫氧化鈉中的至少一種。

10、優(yōu)選地，所述第一導(dǎo)電碳包括：碳納米管、super?p、kb中的至少一種；

11、所述第二導(dǎo)電碳包括：碳納米管、super?p、kb中的至少一種。

12、優(yōu)選地，所述第一正極材料層以及所述第二正極材料層中，所述鈉離子電池正極材料、所述第一導(dǎo)電碳與所述第一粘結(jié)劑的質(zhì)量比為6-9.6：0.2-2：0.2-2；所述導(dǎo)電吸水緩沖層中，所述吸水劑、所述第二導(dǎo)電碳與所述第二粘結(jié)劑的質(zhì)量比為3-6：3-6：0.2-2。

13、本發(fā)明的第二方面是提供一種上述鈉電池正極的制備方法步驟包括：

14、s1、將所述鈉離子電池正極材料、所述第一導(dǎo)電碳以及所述第一粘結(jié)劑混合，制得正極漿料；將所述正極漿料涂覆至所述金屬集流體一側(cè)，干燥后得到由所述第一正極材料層和所述金屬集流體組成的單層極片；

15、s2、將所述吸水劑、所述第二導(dǎo)電碳以及所述第二粘結(jié)劑混合，制得導(dǎo)電吸水漿料；將所述導(dǎo)電吸水漿料涂覆至所述第一正極材料層一側(cè)，干燥后得到由所述導(dǎo)電吸水緩沖層、所述第一正極材料層以及所述金屬集流體組成的雙層極片；

16、s3、將步驟s1中的所述正極漿料涂覆至所述導(dǎo)電吸水緩沖層一側(cè)，干燥后得到由所述第二正極材料層、所述導(dǎo)電吸水緩沖層、所述第一正極材料層以及所述金屬集流體組成的所述鈉電池正極。

17、更優(yōu)選地，所述正極漿料的涂覆厚度為20μm-60μm，所述導(dǎo)電吸水漿料的涂覆厚度為10μm-50μm。

18、更優(yōu)選地，步驟s1-步驟s3中，干燥的溫度為60℃-120℃。

19、本發(fā)明的第三方面是提供一種上述鈉電池正極在制備鈉離子二次電池中的應(yīng)用。

20、本發(fā)明的第四方面是提供一種鈉離子二次電池，包括：鈉電池負(fù)極、電解液以及鈉電池正極；其中，所述鈉電池負(fù)極包括：鈉片、硬碳、過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物中的至少一種；所述電解液包括：酯類電解液、醚類電解液中的至少一種；所述鈉電池正極為上述鈉電池正極。

21、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

22、(1)導(dǎo)電吸水緩沖層含有固體吸水劑，可以吸收正極材料層中的水分，避免水分對(duì)正極材料的影響。

23、(2)導(dǎo)電吸水緩沖層含有大量導(dǎo)電碳，可以形成網(wǎng)絡(luò)緩沖結(jié)構(gòu)，緩解正極材料層循環(huán)過程中的體積膨脹。

24、(3)導(dǎo)電吸水緩沖層處于兩層正極材料層的中間，可同時(shí)吸收上下兩層的水分，提高吸水效率。

25、(4)導(dǎo)電吸水緩沖層含有大量導(dǎo)電碳和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以快速傳輸電子和離子，提高電池倍率性能。

26、(5)本發(fā)明裝配的鈉離子電池具有較好的抗水分影響和抗體積膨脹影響的能力，具有較高的循環(huán)穩(wěn)定性，具有實(shí)際工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種具有導(dǎo)電吸水緩沖結(jié)構(gòu)的鈉電池正極，其特征在于，包括：依次設(shè)置的金屬集流體、第一正極材料層、導(dǎo)電吸水緩沖層以及第二正極材料層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉電池正極，其特征在于，所述金屬集流體選自鋁片、銅片或鋼片。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉電池正極，其特征在于，所述鈉離子電池正極材料為層狀正極材料naxmo2、聚陰離子材料、普魯士藍(lán)材料中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈉電池正極，其特征在于，層狀正極材料naxmo2中的m為ni、co、mn、fe、cu中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉電池正極，其特征在于，所述吸水劑包括：氧化鈣、氯化鈣、氫氧化鈉中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉電池正極，其特征在于，所述第一導(dǎo)電碳包括：碳納米管、super?p、kb中的至少一種；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉電池正極，其特征在于，所述第一正極材料層以及所述第二正極材料層中，所述鈉離子電池正極材料、所述第一導(dǎo)電碳與所述第一粘結(jié)劑的質(zhì)量比為6-9.6：0.2-2：0.2-2；所述導(dǎo)電吸水緩沖層中，所述吸水劑、所述第二導(dǎo)電碳與所述第二粘結(jié)劑的質(zhì)量比為3-6：3-6：0.2-2。

8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述鈉電池正極的制備方法，其特征在于，步驟包括：

9.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述鈉電池正極在制備鈉離子二次電池中的應(yīng)用。

10.一種鈉離子二次電池，其特征在于，包括：鈉電池負(fù)極、電解液以及鈉電池正極；其中，所述鈉電池負(fù)極包括：鈉片、硬碳、過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物中的至少一種；所述電解液包括：酯類電解液、醚類電解液中的至少一種；所述鈉電池正極為如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述鈉電池正極。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于鈉離子電池領(lǐng)域，涉及一種具有吸水緩沖結(jié)構(gòu)的復(fù)合鈉離子電池正極的制備方法及其應(yīng)用，鈉電池正極，包括：依次設(shè)置的金屬集流體、第一正極材料層、導(dǎo)電吸水緩沖層以及第二正極材料層；導(dǎo)電吸水緩沖層含有固體吸水劑，可以吸收正極材料層中的水分，避免水分對(duì)正極材料的影響；導(dǎo)電吸水緩沖層含有大量導(dǎo)電碳，可以形成網(wǎng)絡(luò)緩沖結(jié)構(gòu)，緩解正極材料層循環(huán)過程中的體積膨脹；導(dǎo)電吸水緩沖層處于兩層正極材料層的中間，可同時(shí)吸收上下兩層的水分，提高吸水效率；本發(fā)明裝配的鈉離子電池具有較好的抗水分影響和抗體積膨脹影響的能力，具有較高的循環(huán)穩(wěn)定性，具有實(shí)際工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡先玉,王家鈞,鐘義華,楊銳,楊寶峰,李恩雨,劉興爽,蔣金林,王俊紅,邱星棋,趙蕓珠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：雙登集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6