[發(fā)明專利]一種鈉正極活性材料及其制備方法、鈉離子電池和用電裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310030633.6
• 申請(qǐng)日: 2023-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN115986086A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳福洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 欣旺達(dá)電動(dòng)汽車電池有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/054
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 王姣

本發(fā)明提供一種鈉正極活性材料及其制備方法、鈉離子電池和用電裝置。本發(fā)明的鈉正極活性材料滿足如下條件：pHsubgt;1/subgt;?pHsubgt;2/subgt;≤1.0，且pHsubgt;1/subgt;和pHsubgt;2/subgt;均小于等于13.0；其中，pHsubgt;1/subgt;為所述鈉正極活性材料溶解在水中測(cè)試得到的pH值；pHsubgt;2/subgt;為所述鈉正極活性材料溶解在醇類有機(jī)溶劑中測(cè)試得到的pH值。本發(fā)明選用鈉正極活性材料在水和醇類有機(jī)溶劑中的pH差值來進(jìn)行篩選，可以更加精準(zhǔn)地篩選得到層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、與水的反應(yīng)較少、有利于電池加工的正極活性材料，能夠制備得到循環(huán)性能和初始放電比容量均較好的鈉離子電池材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種鈉正極活性材料及其制備方法、鈉離子電池和用電裝置。

背景技術(shù)

隨著新能源汽車與電網(wǎng)儲(chǔ)能的快速發(fā)展，鋰資源消耗量在不斷增大，在此背景下，與鋰離子電池具有相同工作原理和相似電池構(gòu)件的鈉離子電池再次受到關(guān)注。鈉離子電池不僅具有鈉資源儲(chǔ)量豐富、分布廣泛、成本低廉、環(huán)境友好和兼容鋰離子電池現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，還具有較好的功率特性、寬溫度范圍適應(yīng)性、安全性能和無過放電問題等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)借助于正負(fù)極均可采用鋁箔集流體構(gòu)造雙極性電池這一特點(diǎn)，可進(jìn)一步提升鈉離子電池的能量密度，使鈉離子電池向著低成本、長壽命、高比能和高安全的方向邁進(jìn)，因此，在部分領(lǐng)域鈉離子電池是替代鋰離子電池比較理想的能源技術(shù)，近年來在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都是研究的熱點(diǎn)。

在鈉離子電池正極活性材料中，層狀材料擁有二維傳輸通道，鈉離子傳輸較快，且層狀材料的壓實(shí)密度較高，使鈉離子電池能擁有更高的能量密度，應(yīng)用的范圍更廣，是比較理想的正極材料。

但是鈉離子電池層狀材料也存在一些問題，合成后的材料在空氣中的穩(wěn)定性較差，特別是潮濕的空氣中影響會(huì)進(jìn)一步加劇，主要是不穩(wěn)定的層狀材料會(huì)與水發(fā)生Na-H交換反應(yīng)生成較多的NaOH，由于生成的堿性雜質(zhì)較多，材料的pH會(huì)顯著增大，吸水會(huì)變嚴(yán)重，導(dǎo)致漿料在加工過程中出現(xiàn)凝膠使其難以涂布，后續(xù)在電化學(xué)反應(yīng)過程中雜質(zhì)與電解液會(huì)發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)氣增加，嚴(yán)重影響循環(huán)性能和安全性能。

因此，需要提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易吸水的鈉正極活性材料，來改善電池的加工性能和電化學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的鈉正極活性材料的層狀結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易吸水導(dǎo)致難以涂布，以及在充放電過程中易產(chǎn)氣影響電池的循環(huán)性能和安全性能的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易吸水的鈉正極活性材料。本發(fā)明的鈉正極活性材料，溶解在水中測(cè)得的pH值和溶解在醇類有機(jī)溶劑中測(cè)得的pH值的差值在1.0以內(nèi)，且溶解在醇類有機(jī)溶劑中和溶解在水中測(cè)得的pH13，滿足上述條件的正極材料的層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，與水的反應(yīng)較少，有利于電池加工，且能提升循環(huán)穩(wěn)定性，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還能夠進(jìn)一步提升其制備得到的電池的初始放電比容量。

本發(fā)明的另一目的在于，提供所述鈉正極活性材料的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于，提供由所述鈉正極活性材料制備得到的鈉離子電池。

本發(fā)明的另一目的在于，提供包括上述鈉離子電池的用電裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鈉正極活性材料，所述鈉正極活性材料包括層狀金屬氧化物，所述鈉正極活性材料滿足如下條件：

pH₁-pH₂≤1.0，且pH₁和pH₂均小于等于13.0；

其中，pH₁為所述鈉正極活性材料溶解在水中測(cè)試得到的pH值；pH₂為所述正極活性材料溶解在醇類有機(jī)溶劑中測(cè)試得到的pH值。