[發明專利]鈉離子電池用正極添加劑、電池正極、鈉離子電池及應用

在審

• 申請號: 201911056370.6
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110783525A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 孟婧珂;戚興國;鞠學成;任瑜;唐堃
• 申請（專利權）人: 溧陽中科海鈉科技有限責任公司;北京中科海鈉科技有限責任公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 11539 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 李楠

本發明實施例涉及一種鈉離子電池用正極添加劑、電池正極、鈉離子電池及應用，鈉離子電池正極包括：正極活性材料和正極添加劑；所述正極添加劑為犧牲鹽，化學式為Li_xM_yO_z；其中，M為元素周期表中的第三、第四及第五周期中的一種或多種元素組合；x，y及z滿足電荷平衡，并且滿足x≥1，y≥1，z≥2；所述正極添加劑與所述正極活性材料的質量比小于等于1：5。

技術領域

本發明涉及電池材料技術領域，尤其涉及一種鈉離子電池用正極添加劑、鈉離子電池正極、鈉離子電池及應用。

背景技術

鈉離子電池因其成本優勢而在儲能領域有著廣泛的應用前景，其工作原理與鋰離子電池類似，利用鈉離子在正負極之間可逆的嵌入脫出來實現能量的存儲與釋放。目前，常見的鈉離子電池正極材料如層狀過渡金屬氧化物、隧道結構氧化物、聚陰離子化合物等，僅當金屬鈉片作為電池對電極時表現出較高的能量密度。然而，當組裝成全電池時，在首次充電過程中，負極片會形成固態電解質膜(SEI膜)，消耗一部分鈉離子，造成正極材料鈉的損失，從而降低了電池的能量密度。

針對上述問題，人們提出“補償”的概念，即通過各種方法補充在首次充放電過程中形成SEI膜時離子的消耗。目前采用補鈉的方法主要有冷壓鈉片法、電沉積法及使用添加劑法等進行補鈉。使用鈉箔或者電化學方法等工藝繁瑣，設備成本比較高，很難保證電池的一致性。采用添加劑方法則無需改變現有的生產工藝，只需在混料的過程中將添加劑加入至漿料中，操作簡單。目前常用的補償劑都是使用犧牲型鈉鹽，在鈉離子全電池充電的過程中脫出大量的鈉離子來補充形成SEI膜時鈉離子的消耗，從而提高電池的首次效率。

而本發明旨在尋求一種新的補償劑，脫離鈉離子體系，同樣可以實現減少鈉離子的消耗，提高鈉離子電池的能量密度。

發明內容

本發明的目的是提供一種鈉離子電池用正極添加劑、電池正極、鈉離子電池及應用，通過使用具有較高不可逆容量的含鋰正極材料犧牲鹽添加劑參與SEI膜的形成，從而減少鈉離子的消耗，提高鈉離子電池的能量密度。

為實現上述目的，在第一方面，本發明提供了一種鈉離子電池正極，包括：

正極活性材料和正極添加劑；

所述正極添加劑為犧牲鹽，化學式為Li_xM_yO_z；

其中，M為元素周期表中的第三、第四及第五周期中的一種或多種元素組合；x，y及z滿足電荷平衡，并且滿足x≥1，y≥1，z≥2；

所述正極添加劑與所述正極活性材料的質量比小于等于1：5。

優選的，所述鈉離子電池正極還包括：粘接劑和導電劑；

所述正極活性材料、正極添加劑、粘接劑及導電劑由溶劑調成漿料，涂覆在集流體的表面干燥后，形成所述鈉離子電池正極；或者，所述正極活性材料、正極添加劑、粘接劑及導電劑混合，搟壓成正極極片，形成所述鈉離子電池正極；或者，所述正極活性材料、正極添加劑、粘接劑及導電劑混合，壓合于所述集流體的表面，形成所述鈉離子電池正極。

優選的，所述正極活性材料包括：層狀過渡金屬氧化物或聚陰離子化合物；所述正極活性物質占所述鈉離子電池正極的比例大于等于70wt％；其中，所述層狀過渡金屬氧化物為缺鈉P2-Na_0.67MO₂或O3-NaMO₂；所述聚陰離子化合物為Na_jM_pV_q(PO₄)₃F_n；j≥1,p≥0,q≥0,n≥0,且滿足電荷平衡；

所述導電劑為碳納米管、乙炔黑、導電碳黑、導電石墨、炭纖維、石墨烯中的一種或多種；所述導電劑占所述鈉離子電池正極的比例小于等于20wt％；