一种钠离子二次电池及其制备方法与流程

本发明属于电池材料，具体涉及一种钠离子二次电池及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池因为其具有高能量密度和高功率密度已经在3c领域获得了大规模应用，暴露出的锂资源稀缺问题逐渐得到人们的重视。钠和锂的物理化学性质相近，而钠的储量丰富且分布均匀，因此钠离子电池被认为是下一代储能电池的“候选人”。

2、目前钠离子电池能量密度的提升手段之一，是提高正极材料的充电电压，以获得更高得电池能量密度。然而随着充电电压的提高，导致电解液分解加剧造成电池的快速恶化。此外通过提高充电电压提高能量密度的同时，也会降低电池的使用安全性能。

3、目前提高电解液的耐压性能主要是通过向电解液中添加功能性添加剂实现的，此外，还可对正极材料进行修饰改善电极与电解液界面，以提升电池的循环性能，但得到的电池性能均较差，且使用安全性较差。

技术实现思路

1、基于上述技术背景，本发明的主要目的在于提供一种钠离子二次电池及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、本发明第一方面在于提供一种钠离子二次电池，所述钠离子二次电池包括钠离子电池正极片、负极片、电解质和隔膜，隔膜位于钠离子电池正极片和负极片之间，钠离子电池正极片中涂覆功能涂层的一侧与隔膜接触；

4、所述钠离子电池正极片包括正极层和功能涂层，功能涂层涂覆在正极层的表面，所述功能涂层包括钠离子固态电解质粉末和粘结剂；

5、所述钠离子固态电解质粉末和粘结剂的质量比为（1～200）：1；

6、所述功能涂层厚度为1～10μm；

7、电解质包括双氟磺酰亚胺钠。

8、优选地，所述钠离子固态电解质粉末选自通式为na2o.yal2o3的材料和通式为na1+xz2sixp3-xo12的材料中的一种或两种；和/或，

9、所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶乳液、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯腈和聚丙烯酸酯中的一种或几种。

10、优选地，所述通式为na2o.yal2o3的材料中，5≤y≤11。

11、优选地，所述通式为na1+xz2sixp3-xo12的材料中，0≤x≤3；z选自zr、as、cd、co、cr、fe、ga、ge、mg、mn、mo、nb、ni、v、y、zn中的一种或多种，si/p位具有取代元素as和/或ge。

12、进一步优选地，所述通式为na1+xz2sixp3-xo12的材料为na3zr2si2po12。

13、优选地，钠离子固态电解质粉末的粒径为2nm～5μm；

14、所述功能涂层的厚度为1～10μm。

15、优选地，所述正极层由正极活性材料、导电剂和粘结剂制得，所述正极活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为（90～95）：（1～5）：（4～6）；

16、所述正极活性材料选自层状金属氧化物、聚阴离子类正极材料或普鲁士蓝类材料中的一种或几种；

17、所述导电剂选自乙炔黑、炭黑、石墨烯和碳纳米管中的一种或几种。

18、优选地，所述负极片由负极活性物质、导电剂和粘结剂制得，所述负极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比为（90～95）：（1～5）：（4～6）。

19、本发明第二方面在于提供一种制备本发明第一方面所述钠离子二次电池的方法，所述钠离子二次电池包括钠离子电池正极片、负极片、电解质和隔膜，所述方法包括以下步骤：

20、步骤1、将固态电解质粉末和粘结剂混合均匀，得到浆料，将浆料涂覆在正极层表面，即得钠离子电池正极片；

21、步骤2、将负极活性物质、导电剂和粘结剂混合均匀，压制得到负极片；

22、步骤3、将钠离子电池正极片、负极片、电解质和隔膜进行组装，隔膜和电解质位于钠离子电池正极片和负极片之间，确保钠离子电池正极片中涂覆功能涂层的一侧与隔膜接触，即得钠离子二次电池。

23、本发明所具有的有益效果：

24、（1）所述钠离子二次电池包括钠离子电池正极片、负极片、电解质和隔膜，本发明所述的钠离子电池正极片包括正极层和功能涂层，功能涂层涂覆在正极层的表面，所述功能涂层包括钠离子固态电解质粉末和粘结剂。本发明所述功能涂层可以提高钠离子电池的高电压循环稳定性和高温循环稳定性，同时，该功能涂层提高了电解液的耐压性能，抑制了副反应的发生，从而提高了电池高压下的循环稳定性、高温性能和倍率性能。

25、此外，该功能涂层不易燃，热稳定性高，因而还提升了钠离子电池的使用安全性。

26、（2）所述钠离子二次电池中的正极片搭配含有nafsi的电解质，使得所述钠离子二次电池在1.5-4.2v电压下循环的平均库仑效率大于99.99%，该二次电池在45℃高温下的循环次数超过2000周，且使用安全性高，赋予该钠离子二次电池极高的工业利用价值。

技术特征：

1.一种钠离子二次电池，其特征在于，所述钠离子二次电池包括钠离子电池正极片、负极片、电解质和隔膜，隔膜位于钠离子电池正极片和负极片之间，钠离子电池正极片中涂覆功能涂层的一侧与隔膜接触；

2.根据权利要求1所述的钠离子二次电池，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的钠离子二次电池，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的钠离子二次电池，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的钠离子二次电池，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的钠离子二次电池，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的钠离子二次电池，其特征在于，

8.一种制备权利要求1至7之一所述的钠离子二次电池的方法，其特征在于，所述钠离子二次电池包括钠离子电池正极片、负极片、电解质和隔膜，所述方法包括以下步骤：

技术总结本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种钠离子二次电池及其制备方法。所述钠离子二次电池包括钠离子电池正极片、负极片、电解质和隔膜，所述钠离子电池正极片包括正极层和功能涂层，功能涂层涂覆在正极层的表面，所述功能涂层包括钠离子固态电解质粉末和粘结剂；所述钠离子固态电解质粉末和粘结剂的质量比为（1～200）：1。本发明通过使用具有钠离子电导材料的涂层，提升了钠离子电池中电解液的耐压性能，抑制了副反应。功能涂层中的粘结剂可以和隔膜紧密粘连从而提升电池的循环性能。搭配含有NaFSI盐的电解质可实现高电压4.2V循环。此外，该功能涂层不易燃，热稳定性高，还可有效提升钠离子电池的使用安全性。技术研发人员：周权受保护的技术使用者：钠思科（溧阳）新材料有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29