本公開涉及鈉離子電池制造，尤其涉及一種溫度響應型補鈉材料及其制備方法、二次電池。

背景技術：

1、鋰離子電池由于能量效率高、循環(huán)壽命長、技術相對成熟等優(yōu)勢，在規(guī)模儲能領域占據(jù)主導地位。但鋰資源有限且分布不均，導致其應用受限。na和li同屬第ia族元素，物理化學性質(zhì)相近，兩種電池的生產(chǎn)工藝和設備也大多兼容，并且鈉離子電池因原材料資源豐富、價格低廉、安全性高等優(yōu)點，使其在大規(guī)模應用中具有較大的優(yōu)勢和發(fā)展前景。

2、然而，鈉離子電池的商業(yè)化仍然受制于較低的能量密度，如果電池的能量密度越低，相應的輔材和制造成本占比就會越高，鈉離子電池反而會失去原有的價格優(yōu)勢。因此，提高能量密度是進一步降低鈉離子電池成本的重要途徑，也是鈉離子電池邁向商業(yè)化之路的關鍵。

3、對于鈉離子電池(sodium-ion?battery簡稱sibs)而言，正極材料作為全電池中唯一的可逆的鈉離子(na+)源，為電池提供充放電過程所需的活性na+，然而在電池首次激活及循環(huán)過程中，不可逆反應會不斷消耗活性na+，從而導致電池可逆能量密度降低及循環(huán)壽命縮短。目前常用的避免na+損失的方法是預鈉化，通過預鈉化的方法，可以為鈉離子電池體系提供額外的活性na+，以避免na+的損失而導致的能量密度下降的問題，然而當前的預鈉化的方法大部分發(fā)生在首次充電激活階段，側(cè)重在如何提高鈉離子電池的初始能量密度，對于鈉離子電池在運行過程中如何定時、定量補充na+所述甚少。

4、因此，需要提供一種新的補鈉方法以滿足要求。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術問題，本公開提供了一種溫度響應型補鈉材料及其制備方法。

2、第一方面，本公開提供了一種溫度響應型補鈉材料，所述溫度響應型補鈉材料包括溫度響應型微納米材料倉，以及，位于所述溫度響應型微納米材料倉中的補鈉劑。

3、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，所述溫度響應型微納米材料倉在70℃以下為球形或類球形結構，且在70-80℃下發(fā)生形變釋放內(nèi)部補鈉劑。

4、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，所述溫度響應型微納米材料倉發(fā)生形變的時間為1-60s。

5、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，在70℃以下，所述溫度響應型微納米材料倉的尺寸為5-40μm，優(yōu)選為10-20μm。

6、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，在70℃以下，所述溫度響應型微納米材料倉的厚度為0.5-2μm。

7、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，所述溫度響應型微納米材料倉的材質(zhì)包括乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、聚乙烯-甲基丙烯酸甲酯離聚物、聚己內(nèi)酯、聚乳酸、聚降冰片烯、聚苯乙烯-丁二烯共聚物、聚甲基丙烯酸酯共聚物、聚己內(nèi)酯-聚二甲基硅氧烷-聚己內(nèi)酯、聚氨酯或聚乳酸-己內(nèi)酯共聚物中的任意一種或至少兩種的組合，進一步優(yōu)選為乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和聚乙烯-甲基丙烯酸甲酯離聚物的組合。

8、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，所述溫度響應型微納米材料倉的材質(zhì)為乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和聚乙烯-甲基丙烯酸甲酯離聚物的組合，以所述溫度響應型微納米材料倉的總質(zhì)量為100％計，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的含量為10-50％，優(yōu)選為30％。

9、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，所述補鈉劑選自改性或未改性的草酸鈉、改性或未改性的方酸鈉、聯(lián)苯鈉、改性或未改性的檸檬酸鈉或鈉粉中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選所述改性為導電碳包覆改性。

10、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，所述補鈉劑的平均粒徑為0.2-2μm，優(yōu)選為0.5-1μm。

11、第二方面，本公開提供了一種第一方面所述的溫度響應型補鈉材料的制備方法，所述制備方法包括：

12、制備溫度響應型微納米材料倉的漿料，將漿料與補鈉劑進行加工，得到所述溫度響應型補鈉材料。

13、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，所述加工的方法包括溶液混合、熱塑加工、熔融共混、原位聚合、3d打印或納米微射流中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選為熔融共混和3d打印的組合。

14、第三方面，本公開提供了一種二次電池，包括第一方面所述的溫度響應型補鈉材料。

15、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，所述溫度響應型補鈉材料設置于所述二次電池的隔膜表面或電解液中。

16、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，所述溫度響應型補鈉材料為固體，所述溫度響應型補鈉材料點涂設置于所述二次電池的隔膜表面。

17、作為本公開的一種優(yōu)選技術方案，所述溫度響應型補鈉材料為液體，所述溫度響應型補鈉材料點涂設置于所述二次電池的隔膜表面和/或添加至電解液中。

18、第四方面，本公開提供了一種對第三方面所述的二次電池進行補鈉的方法，所述方法包括：對所述二次電池進行加熱至70-80℃，保持1-60s，完成對所述二次電池的補鈉。

19、第五方面，本公開提供了一種另外的二次電池，所述二次電池為鋰離子電池(補鋰)、鉀離子電池(補鉀)、鋅離子電池(補鋅)或鎂離子電池(補鎂)。

20、本公開實施例提供的技術方案與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

21、(1)本公開提供的溫度響應型補鈉材料可以快速實現(xiàn)溫度響應型微納米材料倉在熱響應刺激信號下的開啟，釋放補鈉劑，進而能夠定時、定量按需的實現(xiàn)鈉源補充。

22、(2)本公開提供的溫度響應型微納米材料倉具有較低的熱響應溫度，可在70℃左右實現(xiàn)秒級的響應變化，高溫環(huán)境對電池自身性能影響較小，同時該材料倉在低于70℃不會發(fā)生刺激開啟，電芯在全天候溫度下的運行不會受到影響，具有明顯的實用性。

23、(3)本公開提供的制備方法工藝簡單、較易操作，有利于實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，為后續(xù)補鈉操作提供新的思路。

技術特征：

1.一種溫度響應型補鈉材料，其特征在于，所述溫度響應型補鈉材料包括溫度響應型微納米材料倉，以及，位于所述溫度響應型微納米材料倉中的補鈉劑。

2.根據(jù)權利要求1所述的溫度響應型補鈉材料，其特征在于，所述溫度響應型微納米材料倉在70℃以下為球形或類球形結構，且在70-80℃下發(fā)生形變釋放內(nèi)部補鈉劑；

3.根據(jù)權利要求1或2所述的溫度響應型補鈉材料，其特征在于，在70℃以下，所述溫度響應型微納米材料倉的尺寸為5-40μm，優(yōu)選為10-20μm；

4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的溫度響應型補鈉材料，其特征在于，所述溫度響應型微納米材料倉的材質(zhì)包括乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、聚乙烯-甲基丙烯酸甲酯離聚物、聚己內(nèi)酯、聚乳酸、聚降冰片烯、聚苯乙烯-丁二烯共聚物、聚甲基丙烯酸酯共聚物、聚己內(nèi)酯-聚二甲基硅氧烷-聚己內(nèi)酯、聚氨酯或聚乳酸-己內(nèi)酯共聚物中的任意一種或至少兩種的組合，進一步優(yōu)選為乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和聚乙烯-甲基丙烯酸甲酯離聚物的組合。

5.根據(jù)權利要求4所述的溫度響應型補鈉材料，其特征在于，所述溫度響應型微納米材料倉的材質(zhì)為乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和聚乙烯-甲基丙烯酸甲酯離聚物的組合，以所述溫度響應型微納米材料倉的總質(zhì)量為100％計，所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物的含量為10-50％，優(yōu)選為30％。

6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的溫度響應型補鈉材料，其特征在于，所述補鈉劑選自改性或未改性的草酸鈉、改性或未改性的方酸鈉、聯(lián)苯鈉、改性或未改性的檸檬酸鈉或鈉粉中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選所述改性為導電碳包覆改性；

7.一種權利要求1-6中任一項所述的溫度響應型補鈉材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

8.一種二次電池，其特征在于，包括權利要求1-6中任一項所述的溫度響應型補鈉材料。

9.根據(jù)權利要求8所述的二次電池，其特征在于，所述溫度響應型補鈉材料設置于所述二次電池的隔膜表面或電解液中；

10.一種對權利要求8或9所述的二次電池進行補鈉的方法，其特征在于，所述方法包括：對所述二次電池進行加熱至70-80℃，保持1-60s，完成對所述二次電池的補鈉。

技術總結
本公開涉及一種溫度響應型補鈉材料及其制備方法和二次電池，所述溫度響應型補鈉材料包括溫度響應型微納米材料倉，以及，位于所述溫度響應型微納米材料倉中的補鈉劑。本公開提供的溫度響應型補鈉材料，可以快速實現(xiàn)溫度響應型微納米材料倉在熱響應刺激信號下的開啟，定時、定量按需的實現(xiàn)鈉源補充；且工藝簡單、較易操作，有利于實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，為后續(xù)補鈉操作提供新的思路。

技術研發(fā)人員：武立強,周賓,楊道均,李夢龍
受保護的技術使用者：北京希倍動力科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15