钠离子电池补钠剂及其制备方法、钠离子电池及其正极活性材料与流程

    专利查询2025-05-15  2


    本发明属于钠离子电池,具体涉及补钠剂。


    背景技术:

    1、锂离子电池虽然是便携式设备和电动汽车的主要储能技术,但锂资源的稀缺和分布不均限制了其市场扩展。相比之下,钠资源丰富且成本低,钠离子电池成为具有吸引力的锂离子电池的替代。在钠离子电池的初始循环中,负极侧不可逆地消耗从正极释放的有限钠源,导致首圈库伦效率降低,从而降低能量密度。在全电池系统中,释放正极材料固有的全部容量是一项复杂且具有挑战性的工作。特别是当与主流硬碳负极结合使用时,其相对较低的首圈库伦效率不可避免地会引发活性钠的不可逆消耗,导致全电池容量的大量损失。基于钠的消耗和损失,发展补钠技术势在必行。


    技术实现思路

    1、本发明的第一目的是提供一种钠离子电池补钠剂及其制备方法。

    2、本发明的第二目的是提供一种钠离子电池正极活性材料。

    3、本发明的第三目的是提供一种钠离子电池。

    4、为实现上述目的,本发明提供以下具体的技术方案。

    5、首先,本发明提供na4casi3o9作为钠离子电池正极补钠剂的应用。

    6、其次,本发明提供钠离子电池正极补钠剂na4casi3o9的制备方法,包括:

    7、按照na:ca:si=4:1:3的摩尔比称取钠源、钙源、硅源为原料,原料经研磨混合后烧结,即得。

    8、在进一步的优选方案中,所述钠源为碳酸钠、醋酸钠、草酸钠中的至少一种;所述钙源为氧化钙、碳酸钙、草酸钙、乙酸钙中的至少一种;所述硅源为二氧化硅。

    9、在进一步的优选方案中,在研磨混合的过程中加入助熔剂。进一步优选助熔剂为氯化铵。进一步优选助熔剂的加入量为钠源、钙源、硅源的总质量的5%-12%。

    10、在进一步的优选方案中,所述研磨混合的过程中,加入无水乙醇作为研磨液。

    11、在进一步的优选方案中,所述研磨混合得到的物料经烘干后再烧结。

    12、在进一步的优选方案中,所述烧结的温度为900~1200℃;所述烧结的时间为4~8h。

    13、基于同样的发明构思,本发明提供一种钠离子电池正极活性材料,包括钠离子电池正极材料和na4casi3o9。

    14、在进一步的优选方案中,所述钠离子电池正极活性材料中钠离子电池正极材料与na4casi3o9的摩尔比为1:0.05~0.1。

    15、在进一步的优选方案中,所述钠离子电池正极材料的化学通式为na0.67mnxni1-xo2,0<x<1;进一步优选为na0.67mn0.67ni0.33o2。钠离子电池正极材料可通过氢氧化物前驱体混钠后烧结制得,也可以直接购买得到。

    16、此外,本发明提供一种钠离子电池,包括前述钠离子电池正极活性材料。

    17、本发明的上述一个或多个技术方案能至少实现以下有益效果之一:

    18、本发明提供了一种新型的钠离子电池正极补钠剂。

    19、本发明提供的钠离子电池正极补钠剂的制备方法简单,易操作,可大规模工业化应用。

    20、本发明含有前述钠离子电池正极补钠剂的正极活性材料使得钠离子电池的首次库伦效率较高,且具有优良的循环稳定性。



    技术特征:

    1.na4casi3o9作为钠离子电池正极补钠剂的应用。

    2.一种钠离子电池正极补钠剂na4casi3o9的制备方法,其特征在于,包括:

    3.如权利要求2 所述的制备方法,其特征在于,所述钠源为碳酸钠、醋酸钠、草酸钠中的至少一种;所述钙源为氧化钙、碳酸钙、草酸钙、乙酸钙中的至少一种;所述硅源为二氧化硅。

    4.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,在研磨混合的过程中加入助熔剂;所述助熔剂为氯化铵;所述助熔剂的加入量为钠源、钙源、硅源的总质量的5%~12%。

    5.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述研磨混合的过程中,加入无水乙醇作为研磨液。

    6.如权利要求2~5任一项所述的制备方法,其特征在于,所述烧结的温度为900~1200℃;所述烧结的时间为4~8h。

    7.一种钠离子电池正极活性材料,其特征在于,包括钠离子电池正极材料和na4casi3o9。

    8.如权利要求7所述的钠离子电池正极活性材料,其特征在于,所述钠离子电池正极材料与na4casi3o9的摩尔比为1:0.05~0.1。

    9.如权利要求7所述的钠离子电池正极活性材料,其特征在于,所述钠离子电池正极材料的化学通式为na0.67mnxni1-xo2,0<x<1。

    10.一种钠离子电池,其特征在于,包括权利要求7~9任一项所述的钠离子电池正极活性材料。


    技术总结
    本发明属于钠离子电池技术领域,公开了Na<subgt;4</subgt;CaSi<subgt;3</subgt;O<subgt;9</subgt;作为钠离子电池正极补钠剂的应用。将钠离子电池正极材料和Na<subgt;4</subgt;CaSi<subgt;3</subgt;O<subgt;9</subgt;混合后作为钠离子电池正极活性材料,组装得到的钠离子电池的首次库伦效率高,且具有优良的循环稳定性。此外,本发明公开了钠离子电池正极补钠剂Na<subgt;4</subgt;CaSi<subgt;3</subgt;O<subgt;9</subgt;的制备方法。

    技术研发人员:张宝,程磊,陈伟鹏,徐宝和,邓鹏,林可博
    受保护的技术使用者:浙江帕瓦新能源股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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