一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115132961A(43)申请公布日2022.09.30(21)申请号202210743116.9H01M4/62(2006.01)(22)申请日2022.06.27H01M10/054(2010.01)(71)申请人蜂巢能源科技（无锡）有限公司地址214100江苏省无锡市锡山经济开发区东部园大成路1066号(72)发明人陈少杰李瑞杰张琪袁文森王志文曹晓菊(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659专利代理师牛海燕(51)Int.Cl.H01M4/13(2010.01)H01M4/137(2010.01)H01M4/139(2010.01)H01M4/1399(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用，所述钠离子电池正极极片包括集流体和设置于所述集流体表面的活性物质层，所述活性物质层包括钠离子活性物质、钠离子固态电解质、导电剂和可纤化聚合物，所述可纤化聚合物的主链包含‑[CF2‑CF2]n‑，所述可纤‑化聚合物的支链包括‑SO3，本发明所述正极极片以可纤维化、可传导钠离子的聚合物作为粘结剂，通过细丝状的可纤维化聚合物将固态电解质颗粒连接起来，所述粘结剂在能够在颗粒之间起到传导钠离子的作用，通过该方法所制备的固态正极极片具有比使用非离子导体所制备的固态正极极片具有更低的传输阻抗，因此通过其制备得到的固体电池具有优异的倍率性能。CN115132961ACN115132961A权利要求书1/2页1.一种钠离子电池正极极片，其特征在于，所述钠离子电池正极极片包括集流体和设置于所述集流体表面的活性物质层，所述活性物质层包括钠离子活性物质、钠离子固态电解质、导电剂和可纤化聚合物，所述可纤化聚合物的主链包含‑[CF2‑CF2]n‑，所述可纤化聚‑合物的支链包括‑SO3。2.如权利要求1所述的钠离子电池正极极片，其特征在于，所述可纤化聚合物的电导率＞5×10‑6S/cm。3.如权利要求1或2所述的钠离子电池正极极片，其特征在于，所述可纤维化聚合物呈细丝状；优选地，所述可纤化聚合物与固态电解质颗粒之间为点对点接触。4.如权利要求1‑3任一项所述的钠离子电池正极极片，其特征在于，所述正极极片的厚度为30～200μm；优选地，所述集流体的厚度＜20μm。5.如权利要求1‑4任一项所述的钠离子电池正极极片，其特征在于，所述钠离子活性物质包括层状氧化物材料、聚阴离子型正极材料或普鲁士蓝正极材料中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述层状氧化物材料的化学式为NaxMO2，其中，x≤1，M为Ni、Mn、Fe、Co或Cu中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述聚阴离子型正极材料的化学式为NaxMy(AO4)z(P2O7)w，其中，2≤x≤4，1≤y≤4，0≤z≤4，0≤w≤1，M包括Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn中的任意一种或至少两种的组合，A包括Al、Si、P、S、Ti、V或W中的任意一种或至少两种的组合，M为电活性过渡金属；优选地，所述普鲁士蓝正极材料的化学式为AxM[Fe(CN)6]y·zH2O，其中，0<x<2，0<y<1，A包括Li、Na或K中的任意一种或至少两种的组合，M包括Fe、Mn、Co、Ni或Cu中的任意一种或至少两种的组合。6.如权利要求1‑5任一项所述的钠离子电池正极极片，其特征在于，所述钠离子固态电解质包括Na‑β‑Al2O3、Na3PS4、Na3SbS4或Na11Sn2PS12中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述导电剂包括乙炔黑、Super‑P、碳纳米管、碳纤维、科琴黑、石墨导电剂或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，以所述活性物质层的质量为100％计，所述钠离子活性物质的质量分数为55～90％，优选为70～85％；优选地，所述导电剂的质量分数为0.1～5％，优选为1～2.5％；优选地，所述可纤化聚合物的质量分数为0.1～5％，优选为0.5～3％。7.一种如权利要求1‑6任一项所述钠离子电池正极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)对可纤化聚合物进行钠离子交换处理，将钠离子正极活性物质、固态电解质颗粒、导电剂和可纤化聚合物搅拌混合，得到混合料；(2)对步骤(1)得到的混合料进行高速混合，经剪切和热压处理得到正极活性物质层；(3)将步骤(2)得到的正极活性物质层压覆在集流体表面得到所述钠离子电池正极极片。8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述钠离子交换处理的方式包括以下步2CN115132961A权利要求书2/2页骤：(A)将可纤化聚合物和盐酸溶液混合浸泡后洗