聚阴离子型正极材料及其制备方法、钠离子电池与流程

本申请涉及钠离子电池，尤其涉及一种聚阴离子型正极材料及其制备方法、钠离子电池。

背景技术：

1、钠离子电池具有自放电小、比能量高、循环寿命长、环保无污染等优点，在便携式电子类产品、电动汽车、储备电源、航空领域等应用日益广泛。随着各行业科学技术的高速发展，对钠离子电池的能量密度、倍率性能、循环性能等提出了越来越高的要求，其中，电池的正极材料对钠离子电池的各项性能有着重要的影响。

2、聚阴离子型正极材料由于其自身材料的结构稳定性，使得其循环性能优异；但该材料也存在压实密度较低的缺点，进而导致采用聚阴离子型正极材料的钠离子电池能量密度低。

3、上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种聚阴离子型正极材料及其制备方法、钠离子电池，旨在解决常规的聚阴离子型正极材料的压实密度低，造成电池能量密度低的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供一种聚阴离子型正极材料，所述聚阴离子型正极材料由以下组份组成：

3、单晶搭多晶聚阴离子化合物、导电剂、聚偏二氟乙烯和有机溶剂；

4、按质量比计，单晶搭多晶聚阴离子化合物：导电剂：聚偏二氟乙烯＝(8-9.5)：(0.25-1)：(0.25-1)；所述有机溶剂占聚阴离子型正极材料总体固含量的50％；

5、所述单晶搭多晶聚阴离子化合物包括单晶大颗粒聚阴离子化合物、单晶小颗粒聚阴离子化合物、多晶大颗粒聚阴离子化合物、多晶小颗粒聚阴离子化合物和类单晶聚阴离子化合物。

6、可选地，所述单晶搭多晶聚阴离子化合物按粒径分布比计，包括单晶大颗粒聚阴离子化合物：单晶小颗粒聚阴离子化合物：多晶大颗粒聚阴离子化合物：多晶小颗粒聚阴离子化合物：类单晶聚阴离子化合物＝(0.1-6)：(0.1-6)：(0.1-7)：(0.1-6)：(0.1-7)。

7、可选地，所述单晶大颗粒聚阴离子化合物的中位粒径大于或等于2μm，所述单晶小颗粒聚阴离子化合物的中位粒径小于2μm。

8、可选地，所述多晶大颗粒聚阴离子化合物的中位粒径大于或等于5μm，所述多晶小颗粒聚阴离子化合物的中位粒径小于5μm。

9、可选地，所述单晶搭多晶聚阴离子化合物包括：磷酸铁钠、焦磷酸铁钠、磷酸钒钠和硫酸铁钠中的一种或多种。

10、可选地，所述导电剂包括：石墨烯、碳纳米管、炭纤维、乙炔黑、导电碳黑和导电石墨中的一种或多种。

11、可选地，所述有机溶剂包括：无水乙醇、n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。

12、本申请还提供一种聚阴离子型正极材料的制备方法，用于制备上述聚阴离子型正极材料，所述制备方法包括如下步骤：

13、将聚偏二氟乙烯和导电剂依次加入有机溶剂中，搅拌至均匀，制得混合溶液a；

14、将单晶搭多晶聚阴离子化合物加入所述混合溶液a中，搅拌至均匀，制得聚阴离子型正极材料，其中，所述单晶搭多晶聚阴离子化合物包括单晶大颗粒聚阴离子化合物、单晶小颗粒聚阴离子化合物、多晶大颗粒聚阴离子化合物、多晶小颗粒聚阴离子化合物和类单晶聚阴离子化合物。

15、本申请还提供一种钠离子电池，所述钠离子电池包括：正极极片、负极极片和电解液，所述正极极片包括集流体和涂布在所述集流体上的正极材料，所述正极材料为权利要求1-7任一项所述聚阴离子型正极材料。

16、可选地，所述钠离子电池的负极容量和正极容量之比为1-1.3。

17、本申请公开了一种聚阴离子型正极材料，基于单晶颗粒聚阴离子化合物相较于多晶颗粒聚阴离子化合物，具有更小的比表面积，各颗粒之间的空隙也更多，进而将单晶颗粒聚阴离子化合物和多晶颗粒聚阴离子化合物相结合，能够使多晶颗粒聚阴离子化合物填充单晶颗粒聚阴离子化合物中的间隙，提升正极材料的压实密度，进而通过不同粒径的单晶颗粒聚阴离子化合物和多晶颗粒聚阴离子化合物之间的搭配而形成单晶搭多晶聚阴离子化合物，能够极大提升正极材料的压实密度和所制备电池的电池能量密度；进而导电剂的加入，进一步提升了正极材料的导电性能，并使所制备的电池具有较高的能量密度和较好的循环稳定性。

技术特征：

1.一种聚阴离子型正极材料，其特征在于，所述聚阴离子型正极材料由以下组份组成：

2.如权利要求1所述的聚阴离子型正极材料，其特征在于，按粒径分布比计所述单晶搭多晶聚阴离子化合物包括：单晶大颗粒聚阴离子化合物：单晶小颗粒聚阴离子化合物：多晶大颗粒聚阴离子化合物：多晶小颗粒聚阴离子化合物：类单晶聚阴离子化合物＝(0.1-6)：(0.1-6)：(0.1-7)：(0.1-6)：(0.1-7)。

3.如权利要求1所述的聚阴离子型正极材料，其特征在于，所述单晶大颗粒聚阴离子化合物的中位粒径大于或等于2μm，所述单晶小颗粒聚阴离子化合物的中位粒径小于2μm。

4.如权利要求1所述的聚阴离子型正极材料，其特征在于，所述多晶大颗粒聚阴离子化合物的中位粒径大于或等于5μm，所述多晶小颗粒聚阴离子化合物的中位粒径小于5μm。

5.如权利要求1所述的聚阴离子型正极材料，其特征在于，所述单晶搭多晶聚阴离子化合物包括：磷酸铁钠、焦磷酸铁钠、磷酸钒钠和硫酸铁钠中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的聚阴离子型正极材料，其特征在于，所述导电剂包括：石墨烯、碳纳米管、炭纤维、乙炔黑、导电碳黑和导电石墨中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的聚阴离子型正极材料，其特征在于，所述有机溶剂包括：无水乙醇、n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。

8.一种聚阴离子型正极材料制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-7任一项所述的聚阴离子型正极材料，所述制备方法包括如下步骤：

9.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括：正极极片、负极极片和电解液，所述正极极片包括集流体和涂布在所述集流体上的正极材料，所述正极材料为权利要求1-7任一项所述聚阴离子型正极材料。

10.如权利要求9所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池的负极容量和正极容量之比为1-1.3。

技术总结
本申请公开了一种聚阴离子型正极材料及其制备方法、钠离子电池，属于钠离子电池技术领域。所述聚阴离子型正极材料由以下组份组成：单晶搭多晶聚阴离子化合物、导电剂、聚偏二氟乙烯和有机溶剂；按质量比计，单晶搭多晶聚阴离子化合物：导电剂：聚偏二氟乙烯＝(8‑9.5)：(0.25‑1)：(0.25‑1)；所述有机溶剂占聚阴离子型正极材料总体固含量的50％；所述单晶搭多晶聚阴离子化合物包括单晶大颗粒聚阴离子化合物、单晶小颗粒聚阴离子化合物、多晶大颗粒聚阴离子化合物、多晶小颗粒聚阴离子化合物和类单晶聚阴离子化合物。本申请解决了常规的聚阴离子型正极材料的压实密度低，造成电池能量密度低的技术问题。

技术研发人员：林新丽,徐家樑,吕江英
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：2024/1/14