复合补钠材料及其制备方法、正极极片、钠离子电池与流程

本申请涉及钠离子电池领域，具体而言，涉及一种复合补钠材料及其制备方法、正极极片、钠离子电池。

背景技术：

1、钠离子储能器件在首次循环过程中由于负极界面处形成固体电解质界面(sei)，导致产生不可逆容量损失，活性钠含量降低会造成钠离子储能器件能量密度的下降。钠离子电池中负极材料选用硬碳，其硬碳化程度较低，孔隙率大，导致其首次库伦效率较低，造成钠离子电池首周容量损失较大，需要通过原位预钠化技术来提升其能量密度。

2、现有钠离子电池补钠技术主要有正极预钠化和负极预钠化两种方式，其中负极预钠化需要使用金属钠，金属钠相比金属锂活性更高，空气稳定性更差，更加危险，这导致负极预钠化工艺复杂、操作环境要求高，安全隐患大。

3、现有正极预钠化技术通过在钠离子电池正极添加钠的化合物，如钠的氧化物：氧化钠、过氧化钠、超氧化钠；钠的有机化合物：氰尿酸三钠，抗坏血酸钠，尿酸钠；现有技术中选用的钠的化合物中，钠的氧化物活性很高，空气稳定性很差，安全风险大，很难在现有钠离子电池工艺下实现规模化应用。钠的有机化合物脱钠比容量较低，用作预钠化材料对钠离子电池能量密度提升较小，同时钠的有机化合物在脱钠分解过程中会产生co2、o2等气体，钠离子电池造成负面影响。

4、另有的一些复合补钠材料其补钠容量有限，有待进一步提高。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种复合补钠材料及其制备方法、正极极片、钠离子电池。本发明提供的补钠材料拥有更高na的摩尔比，使得补钠容量更高，对钠离子电池容量提升效果更佳。

2、第一方面，本申请提供一种用于钠离子电池正极补钠的复合补钠材料，复合补钠材料包括第一组分和第二组分；

3、第一组分为naxmoz，其中5≤x≤8，4≤z≤6，m为fe、mo、mn、ni、co、sn、cr、zr中的一种或多种；

4、第二组分为用于使第一组分分解的还原剂。

5、本申请提供的复合补钠材料，其包括高含钠过渡金属氧化物和还原剂，在还原剂的作用下，可降低高含钠过渡金属氧化物分解电位，提升补钠容量，同时吸收高含钠过渡金属氧化物分解产生的活性氧，避免氧气产生。该复合补钠材料应用于钠离子电池，在电池充电过程中，该复合补钠材料能够分解释放活性钠离子，补充正极sei生长导致的活性钠损失，从而提升钠离子电池能量密度和循环寿命的效果。并且本申请提供的复合补钠材料，具有良好的空气稳定性、成本低、易于大规模制造等优势。相对于本领域常见的氧化钠、过氧化钠等钠的氧化物补钠化合物，其活性较低，空气稳定性好，因为更适用于钠离子电池的工业应用。进一步地，本申请的复合补钠材料，相对于本领域常见的钠的有机化合物补钠材料，不会在补钠(脱钠)过程中产生co2、o2等气体，因此，不会对钠离子电池造成负面影响。

6、进一步地，相对于其他过渡金属氧化物作为正极补钠材料，例如化学式为naxmyoz的化合物，其中3≤x≤7，1≤y≤2，4≤z≤7，m为nb、ta或v中的一种或多种，本申请提供的复合补钠材料中，化学式为naxmyoz，(其中5≤x≤8，4≤z≤6，m为fe、mo、mn、ni、co、sn、cr、zr中的一种或多种)的第一组分，其na的摩尔比更高，补钠容量更高，对钠离子电池容量提升效果更佳。

7、在本申请的其他实施例中，上述的第二组分包括金属硼化物、硫化物、磷化物或者还原性单质中的至少一种；

8、硼化物包括：硼化钴、硼化钼、硼化钙、硼化铝，硼化镁、硼化钛、硼化锆、硼化硅或者硼化镧中的至少一个；

9、硫化物包括：硫化钠、硫化铁、硫化钴、硫化钼、硫化钨、硫化钛、硫化镁、硫化钙、硫化铜、硫化镧、硫化锌、硫化锡、硫化镍、硫化硅中的至少一个；

10、磷化物包括：磷化铁、磷化硼、磷化镍、磷化钠或者磷化锌中的至少一个；

11、所述还原性单质包括：单质硫、单质磷、单质硼、单质硅、单质铝、单质锗、单质砷、单质碘、单质铁、单质钴、单质镍或者单质锡中的至少一个。

12、在本申请的其他实施例中，上述的第二组分和第一组分的质量比为：(2：100)-(1:1)。

13、在本申请的其他实施例中，上述的复合补钠材料还包括碳包覆层；碳包覆层包覆在第一组分的表面；或者碳包覆层包覆在第一组分和第二组分的混合物的表面。

14、在本申请的其他实施例中，上述的碳包覆层的厚度为1nm-10μm。

15、在本申请的其他实施例中，上述的碳包覆层包括石墨化碳、无定型碳、硬碳、软碳、石墨烯、碳纳米管或者碳纤维中的一种或多种。

16、第二方面，本申请提供一种复合补钠材料的制备方法，制备方法包括：

17、将第一组分和第二组分混合；

18、第一组分为naxmoz，其中5≤x≤8，4≤z≤6，m为fe、mo、mn、ni、co、sn、cr、zr中的一种或多种；

19、第二组分为用于使第一组分分解的还原剂。

20、在本申请的其他实施例中，复合补钠材料的制备方法，包括：

21、将第一组分、第二组分、碳源混合或者混合后再烧结，以使碳源形成碳包覆层，包覆于第一组分和第二组分的混合物的表面；或者

22、复合补钠材料的制备方法包括：

23、将第一组分、碳源混合或者混合后再烧结，以使碳源形成碳包覆层，包覆于第一组分的表面；然后将包覆有碳包覆层的第一组分与第二组分混合。

24、第三方面，本申请提供一种正极极片，正极极片包括前述任一项的复合补钠材料。

25、第四方面，本申请提供一种钠离子电池，钠离子电池包括前述任一项的正极极片。

技术特征：

1.一种用于钠离子电池正极补钠的复合补钠材料，其特征在于，所述复合补钠材料包括第一组分和第二组分；

2.根据权利要求1所述的复合补钠材料，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的复合补钠材料，其特征在于，

4.根据权利要求1-3任一项所述的复合补钠材料，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的复合补钠材料，其特征在于，

6.根据权利要求4所述的复合补钠材料，其特征在于，

7.权利要求1-3任一项所述的复合补钠材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

8.根据权利要求4-6任一项所述的复合补钠材料的制备方法，其特征在于，

9.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包括权利要求1-8任一项所述的复合补钠材料。

10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括权利要求9所述的正极极片。

技术总结本申请涉及钠离子电池领域，涉及一种复合补钠材料及其制备方法、正极极片、钠离子电池。复合补钠材料包括第一组分和第二组分；第一组分为NaxMOz，其中5≤x≤8，4≤z≤6，M为Fe、Mo、Mn、Ni、Co、Sn、Cr、Zr中的一种或多种；第二组分为用于使第一组分分解的还原剂。在还原剂的作用下，可降低高含钠过渡金属氧化物分解电位，提升补钠容量，吸收高含钠过渡金属氧化物分解产生的活性氧，避免氧气产生。在电池充电过程中，该材料能够分解释放活性钠离子，补充正极SEI生长导致的活性钠损失，可达到提升钠离子电池能量密度和循环寿命的效果。技术研发人员：闫勇,黄学杰,田孟羽,李文超,石磊受保护的技术使用者：东莞市嘉锂材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25