一种补钠粘结剂、其制备方法及钠离子电池与流程

本发明涉及钠离子电池，特别是涉及一种补钠粘结剂、其制备方法及钠离子电池。

背景技术：

1、钠离子电池自发展以来，以其和锂离子电池相似的电化学性能得到了大量研究。但是，由于钠离子电池的比能量密度较低，在以数码类电池为主的应用中受到了较大的限制。近几年，随着锂离子电池在电动车领域的大批量应用，使得锂资源越来越匮乏，锂离子电池的主要原材料碳酸锂的价格出现大幅度增长，使得产业链企业的生产成本也大幅度上升。钠离子电池由于其原材料资源丰富，且价格便宜稳定，再次被产业界关注并研究。

2、目前，行业内大部分钠离子电池还是采用锂离子电池的体系，存在较多的问题，如最明显的就是正负极的匹配的问题。钠电池需要大量的钠元素才能在负极表面形成sei膜，而只有正极提供钠电池正负极所需的钠离子，这样容易消耗掉来自正极的钠元素，导致钠离子电池整体的体积能量密度较低，影响钠离子电池的循环性能和使用寿命。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供一种补钠粘结剂、其制备方法及钠离子电池，旨在解决现有钠电池容易消耗掉来自正极的钠元素，导致钠离子电池整体的体积能量密度较低，影响钠离子电池的循环性能和使用寿命等问题。本申请的补钠粘结剂可以加入到钠电池的正极和负极，通过电化学反应形成稳定的sei膜，让多余的钠离子可以在钠电池中穿梭，从而增加钠电池的循环性能和寿命。

2、为实现上述目的，一方面，本发明实施例提供一种补钠粘结剂(pnna)，由如下按质量比计的组分制备得到：聚氧化乙烯(peo)：聚乙烯吡咯烷酮(pvp)：nano3＝(6～8):(2～1):(2～1)；所述聚氧化乙烯的分子量(mw)为200000～5000000；所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量(mw)为20000～100000；所述nano3的纯度为99.0％～99.9％。

3、另一方面，本发明实施例还提供所述补钠粘结剂的制备方法，包括如下步骤：将聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和nano3按质量比(6～8):(2～1):(2～1)加入溶剂中，于10℃～100℃搅拌混合，得到凝胶态物；将所述凝胶态物置于真空中烘干，得到补钠粘结剂(pnna)。

4、作为优选的实施方式，所述溶剂为nmp(n-甲基吡咯烷酮)、甲醇、乙醇、dmf(二甲基甲酰胺)或乙腈中的一种或至少两种的混合物；所述聚氧化乙烯、所述聚乙烯吡咯烷酮和所述nano3的质量之和为所述溶剂质量的5.0％～15.0％。

5、作为优选的实施方式，所述搅拌混合的时间为30分钟～150分钟。这样，能够很好的保证凝胶态物的均一性。

6、作为优选的实施方式，所述烘干的温度为40℃～120℃。

7、作为优选的实施方式，所述烘干的时间为12小时～36小时。这样，能够很好的保证补钠粘结剂形成稳定的固态状。

8、再一方面，本发明实施例还提供一种钠离子电池，所述钠离子电池含有所述补钠粘结剂。

9、作为优选的实施方式，所述钠离子电池的n/p比为1.0～1.3。

10、作为优选的实施方式，所述钠离子电池的正极材料含有如下按质量比计的组分：三元铁镍锰钠正极：碳黑：所述补钠粘结剂：聚偏二氟乙烯(pvdf,电池级)＝(8.0～9.5)：(1.0～0.25)：(0.5～0.125)：(0.5～0.125)。

11、作为优选的实施方式，所述钠离子电池的负极材料含有如下按质量比计的组分：硬碳：碳黑：所述补钠粘结剂：cmc＝(9.0～9.5)：(0.4～0.25)：(0.3～0.125)：(0.3～0.125)。

12、本申请的补钠粘结剂可以加入到钠电池的正极和负极，通过电化学反应形成稳定的se i膜，让多余的钠离子可以在钠离子电池中穿梭，从而增加钠离子电池的循环性能和寿命，能够有效解决现有钠电池容易消耗掉来自正极的钠元素，使得钠离子不足而导致钠离子电池整体的体积能量密度较低、电池容量和循环性能下降，影响钠离子电池的循环性能和使用寿命等问题。本申请的补钠粘结剂制备成本低，可以通用于钠电池的正极和负极。通过实验发现，在钠离子电池的正负极加入本申请的补钠粘结剂，其全电池的循环性能有很大的提升，其首次库伦效率和平均库伦效率明显提升。

13、本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例做进一步说明。

技术特征：

1.一种补钠粘结剂，其特征在于，由如下按质量比计的组分制备得到：聚氧化乙烯：聚乙烯吡咯烷酮：nano3＝(6～8):(2～1):(2～1)；所述聚氧化乙烯的分子量为200000～5000000；所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为20000～100000；所述nano3的纯度为99.0％～99.9％。

2.权利要求1所述的补钠粘结剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和nano3按质量比(6～8):(2～1):(2～1)加入溶剂中，于10℃～100℃搅拌混合，得到凝胶态物；将所述凝胶态物置于真空中烘干，得到补钠粘结剂。

3.根据权利要求2所述的补钠粘结剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂为nmp、甲醇、乙醇、dmf或乙腈中的一种或至少两种的混合物；所述聚氧化乙烯、所述聚乙烯吡咯烷酮和所述nano3的质量之和为所述溶剂质量的5.0％～15.0％。

4.根据权利要求2所述的补钠粘结剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合的时间为30分钟～150分钟。

5.根据权利要求4所述的补钠粘结剂的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为40℃～120℃。

6.根据权利要求2所述的补钠粘结剂的制备方法，其特征在于，所述烘干的时间为12小时～36小时。

7.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池含有权利要求1所述的补钠粘结剂。

8.根据权利要求7所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池的n/p比为1.0～1.3。

9.根据权利要求8所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池的正极材料含有如下按质量比计的组分：三元铁镍锰钠正极：碳黑：所述补钠粘结剂：聚偏二氟乙烯＝(8.0～9.5)：(1.0～0.25)：(0.5～0.125)：(0.5～0.125)。

10.根据权利要求9所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池的负极材料含有如下按质量比计的组分：硬碳：碳黑：所述补钠粘结剂：cmc＝(0.4～0.25)：(0.3～0.125)：(0.3～0.125)。

技术总结
本发明提供的一种补钠粘结剂，由如下按质量比计的组分制备得到：聚氧化乙烯：聚乙烯吡咯烷酮：NaNO<subgt;3</subgt;＝(6～8):(2～1):(2～1)；所述聚氧化乙烯的分子量为200000～5000000；所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为20000～100000；所述NaNO<subgt;3</subgt;的纯度为99.0％～99.9％。本发明还提供所述补钠粘结剂的制备方法以及由含有所述补钠粘结剂的钠离子电池。本申请的补钠粘结剂可以加入到钠电池的正负极，通过电化学反应形成稳定的SEI膜，让多余的钠离子可以在钠离子电池中穿梭，从而增加钠离子电池的循环性能和寿命，能使钠电池的循环性能、首次库伦效率和平均库伦效率得到明显提升。

技术研发人员：徐家樑
受保护的技术使用者：深圳盘古钠祥新能源有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12