高电池能量密度的正极材料组合物、正极片和钠离子电池的制作方法

本申请属于电池，尤其涉及一种高电池能量密度的正极材料组合物、正极片和钠离子电池。

背景技术：

1、钠离子电池的原料资源丰富，价格便宜，且与锂离子电池具有相似的工作原理，因此备受广泛关注。由于全球锂资源总量有限和分布不均，并随着锂离子电池在电动车领域的大批量应用，锂资源短缺将成为制约其发展的重要因素，作为主要原料的碳酸锂的价格出现了大幅度增长，使得产业链企业的生产成本也大幅度增加，在这种环境下，钠离子电池的优势逐渐显现。

2、目前，钠离子电池正极材料的研究主要集中于层状氧化物、聚阴离子类以及普鲁士蓝类三种正极技术路线。其中，层状氧化物是钠离子电池研究中使用最为广泛的材料，其主要分为o3型和p2型材料，o3型层状结构为八面体，储钠量丰富、容量高，但其电压低；而p2型层状结构为三棱柱，由于材料本身的结构特点使其电压高，但其钠含量低、容量低。因此，现有的钠离子层状氧化物正极材料难以同时兼顾高电压和高容量，从而导致钠离子电池整体的能量密度较低。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种高电池能量密度的正极材料组合物、正极片和钠离子电池，旨在解决现有的钠离子层状氧化物正极材料存在电压低或容量低而导致钠离子电池的能量密度较低的问题。

2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

3、第一方面，本申请提供一种高电池能量密度的正极材料组合物，该正极材料组合物包括质量比为(1～9):(2～8)的o3型钠离子层状氧化物和p2型钠离子层状氧化物，且o3型钠离子层状氧化物的粒径大于p2型钠离子层状氧化物的粒径。

4、第二方面，本申请提供一种正极片，该正极片包含有本申请提供的高电池能量密度的正极材料组合物。

5、第三方面，本申请提供一种钠离子电池，包括正极片和负极片，该正极片为本申请提供的正极片。

6、与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

7、本申请第一方面提供的高电池能量密度的正极材料组合物，由于含有o3型钠离子层状氧化物和p2型钠离子层状氧化物，并使o3型钠离子层状氧化物的粒径大于p2型钠离子层状氧化物的粒径，有助于这两种类型的钠离子层状氧化物混合均匀，使高钠含量的o3型钠离子层状氧化物可以弥补低钠含量的p2型钠离子层状氧化物的缺陷而提升容量，而p2型钠离子层状氧化物可以升高o3型钠离子层状氧化物中过渡金属离子的平均价态，促使结构中最低氧化价态过渡金属向高价态转变而提升电压，因此，本申请通过将o3型钠离子层状氧化物和p2型钠离子层状氧化物复配使用，使钠离子电池可以同时兼顾较高的充放电压和较大的容量，从而进一步提升电池的能量密度。

8、本申请第二方面提供的正极片，由于含有本申请提供的高电池能量密度的正极材料组合物，因此，本申请正极片可以同时兼顾较高的充放电压和较大的容量，从而可以进一步提升电池的能量密度。

9、本申请第三方面提供钠离子电池，由于含有本申请提供的正极片，因此，本申请钠离子电池可以同时兼顾较高的充放电压、较大的容量以及较大的能量密度。

技术特征：

1.一种高电池能量密度的正极材料组合物，其特征在于，所述正极材料组合物包括质量比为(1～9):(2～8)的o3型钠离子层状氧化物和p2型钠离子层状氧化物，且所述o3型钠离子层状氧化物的粒径大于所述p2型钠离子层状氧化物的粒径。

2.如权利要求1所述的高电池能量密度的正极材料组合物，所述o3型钠离子层状氧化物包含锰和铁元素；和/或

3.如权利要求2所述的高电池能量密度的正极材料组合物，其特征在于，所述o3型钠离子层状氧化物的化学通式为naa1mnx1fey1t1-x1-y1o2，其中，0.5≤a1≤1，0＜x1＜1，0＜y1＜1，t包括铜、铬、锌、铅、钙、钴、镍、锶、钛元素中的至少一种；和/或

4.如权利要求3所述的高电池能量密度的正极材料组合物，其特征在于，所述o3型钠离子层状氧化物包括镍铁锰酸钠、铜铁锰酸钠、镍铜铁锰酸钠、铁锰酸钠中的至少一种；和/或

5.如权利要求1～4任一项所述的高电池能量密度的正极材料组合物，所述o3型钠离子层状氧化物的粒径比所述p2型钠离子层状氧化物粒径高出60％以上。

6.如权利要求5所述的高电池能量密度的正极材料组合物，其特征在于，所述o3型钠离子层状氧化物的粒径dv50为5μm～12μm；和/或

7.如权利要求5所述的高电池能量密度的正极材料组合物，其特征在于，所述o3型钠离子层状氧化物的压实密度为3.0g/cm3～3.3g/cm3；和/或

8.如权利要求5所述的高电池能量密度的正极材料组合物，其特征在于，所述正极材料组合物还包括导电剂和粘结剂，且所述o3型钠离子层状氧化物、所述p2型钠离子层状氧化物、所述导电剂和所述粘结剂的质量比为(1～9):(2～8):(0.25～1.0):(0.125～0.5)。

9.一种正极片，其特征在于，所述正极片包含有权利要求1～8任一项所述的高电池能量密度的正极材料组合物。

10.一种钠离子电池，包括正极片和负极片，其特征在于，所述正极片为权利要求9所述的正极片。

技术总结
本申请涉及钠离子电池技术领域，提供了一种高电池能量密度的正极材料组合物、正极片和钠离子电池。其中，该正极材料组合物包括质量比为(1～9):(2～8)的O3型钠离子层状氧化物和P2型钠离子层状氧化物，且O3型钠离子层状氧化物的粒径大于P2型钠离子层状氧化物的粒径。本申请提供的正极材料组合物含有O3型和P2型钠离子层状氧化物，并使O3型钠离子层状氧化物的粒径大于P2型的粒径，有助于二者均匀混合，从而高钠含量的O3型钠离子层状氧化物可以弥补低钠含量的P2型钠离子层状氧化物的缺陷，而P2型可升高O3型中过渡金属离子的平均价态，促使结构中最低氧化价态过渡金属向高价态转变，成功实现较高的电压和较大的容量。

技术研发人员：林新丽,徐家樑,吕江英
受保护的技术使用者：无锡盘古新能源有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1