本申請涉及鈉離子電池正極材料，具體涉及一種涂層改性的鈉離子電池正極極片及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨笕找嬖鲩L以及電子設(shè)備和電動汽車等行業(yè)的快速發(fā)展，高效、可靠且成本低廉的能源存儲技術(shù)變得至關(guān)重要。鋰離子電池在過去幾十年中取得了巨大的成功，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。然而，鋰資源的有限性和分布不均導(dǎo)致其成本逐漸上升，并且在大規(guī)模儲能應(yīng)用中面臨一些挑戰(zhàn)。鈉離子電池因其鈉資源豐富、分布廣泛且成本較低，成為了一種具有潛力的替代能源存儲技術(shù)。

2、然而，現(xiàn)有的鈉離子電池在性能方面與鋰離子電池還有著一定差距。常用的鈉離子電池正極材料，如磷酸亞鐵鈉、磷酸釩鈉和焦磷酸亞鐵鈉在循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能和導(dǎo)電性等方面存在不足。例如，上述正極材料在充放電過程中容易發(fā)生結(jié)構(gòu)坍塌，導(dǎo)致電池容量快速衰減；部分材料的電導(dǎo)率較低，限制了電池在高倍率充放電時的性能表現(xiàn)。

3、基于此，如何提高鈉離子電池正極材料的循環(huán)性能和倍率性能，對于推動鈉離子電池的商業(yè)化應(yīng)用至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N涂層改性的鈉離子電池正極極片及其制備方法和應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有的鈉離子電池正極材料循環(huán)性能及倍率性能較差的問題。

2、為了達到上述目的，本申請采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

3、本申請的第一方面，提供一種涂層改性的鈉離子電池正極極片，包括集流體、包覆在集流體表面的正極材料層以及包覆在正極材料層表面的功能涂層；

4、所述功能涂層通過將功能涂層漿料涂覆于正極材料層表面，經(jīng)加熱固化而形成。

5、優(yōu)選的，所述功能涂層漿料按重量份計，其原料包括涂層材料80～95份、分散劑2～15份和粘結(jié)劑3～5份；

6、所述涂層材料包括用于提供鈉離子位點的導(dǎo)電高分子聚合物。

7、進一步優(yōu)選的，所述導(dǎo)電高分子聚合物包括聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚對苯撐、聚苯乙炔中的至少一種。

8、進一步優(yōu)選的，所述分散劑包括n-甲基吡咯烷酮、丙酮、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基纖維素中的至少一種。

9、進一步優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚吡咯中的一種或多種。

10、優(yōu)選的，所述功能涂層的厚度為1～15μm。

11、優(yōu)選的，所述正極材料包括活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘合劑；

12、所述活性物質(zhì)包括磷酸亞鐵鈉、焦磷酸亞鐵鈉、磷酸焦磷酸鐵鈉或磷酸釩鈉。

13、優(yōu)選的，所述活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘合劑的質(zhì)量比為(7～9):(0.5～2):(0.5～1)。

14、本申請的第二方面，提供上述涂層改性的鈉離子電池正極極片的制備方法，包括：

15、s1，將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘合劑混合均勻，得到正極材料；將涂層材料、分散劑和粘結(jié)劑混合均勻，得到功能涂層漿料；

16、s2，將所述正極材料粘結(jié)在集流體表面，干燥，得到中間極片；

17、s3，將所述功能涂層漿料涂覆于中間極片表面，經(jīng)干燥固化，即得。

18、本申請的第三方面，提供上述涂層改性的鈉離子電池正極極片在鈉離子電池中的應(yīng)用。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的有益效果為：

20、本發(fā)明通過對正極極片表面涂覆一層功能涂層漿料，在電池極片表面形成一層包含導(dǎo)電高分子聚合物的功能涂層，從而提高正極極片的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。本申請的功能涂層，一方面能夠更有效地促進電子在電極材料中的傳輸，降低電池的內(nèi)阻，從而提高電池的倍率性能和充放電效率；另一方面功能涂層能夠儲備一定量的鈉離子，電極反應(yīng)類似于超級電容器中的離子在電極表面的吸附與解離，能夠快速可逆的進行，從而提高了電池的放電比容量和放電比能量；此外，功能涂層具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性，可以在電極表面形成均勻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在電池充放電過程中，電極材料會經(jīng)歷體積膨脹和收縮等變化，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)能起到緩沖和支撐的作用，減少電極材料的結(jié)構(gòu)破壞，提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性；最后，功能涂層可在電極材料表面形成一層保護膜，阻止電極與電解液之間的直接接觸，從而抑制副反應(yīng)的發(fā)生。

21、采用本發(fā)明的正極極片的鈉離子電池，其與正極極片未改性的普通鈉離子電池相比，0.1c循環(huán)壽命200次容量保持率從80％等級提高到90％等級，循環(huán)性能改善效果良好，倍率性能提升顯著。

技術(shù)特征：

1.一種涂層改性的鈉離子電池正極極片，其特征在于，包括集流體、包覆在集流體表面的正極材料層以及包覆在正極材料層表面的功能涂層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層改性的鈉離子電池正極極片，其特征在于，所述功能涂層漿料按重量份計，其原料包括涂層材料80～95份、分散劑2～15份和粘結(jié)劑3～5份；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂層改性的鈉離子電池正極極片，其特征在于，所述導(dǎo)電高分子聚合物包括聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚對苯撐、聚苯乙炔中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂層改性的鈉離子電池正極極片，其特征在于，所述分散劑包括n-甲基吡咯烷酮、丙酮、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基纖維素中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂層改性的鈉離子電池正極極片，其特征在于，所述粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚吡咯中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層改性的鈉離子電池正極極片，其特征在于，所述功能涂層的厚度為1～15μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層改性的鈉離子電池正極極片，其特征在于，所述正極材料包括活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘合劑；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的涂層改性的鈉離子電池正極極片，其特征在于，所述活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘合劑的質(zhì)量比為(7～9):(0.5～2):(0.5～1)。

9.權(quán)利要求1所述的涂層改性的鈉離子電池正極極片的制備方法，其特征在于，包括：

10.權(quán)利要求1-8任一項所述的涂層改性的鈉離子電池正極極片在鈉離子電池中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及鈉離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種涂層改性的鈉離子電池正極極片及其制備方法和應(yīng)用。所述涂層改性的鈉離子電池正極極片，包括集流體、包覆在集流體表面的正極材料層以及包覆在正極材料層表面的功能涂層；所述功能涂層通過將功能涂層漿料涂覆于正極材料層表面，經(jīng)加熱固化而形成。本發(fā)明通過對鈉離子電池正極極片表面涂覆一層功能涂層漿料，在正極極片表面形成一層包含導(dǎo)電高分子聚合物的功能涂層，從而提高正極極片的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高其循環(huán)性能和倍率性能。采用本發(fā)明的正極極片的鈉離子電池，其與普通鈉離子電池相比，0.1C循環(huán)壽命200次容量保持率從80％等級提高到90％等級，循環(huán)性能改善效果良好，倍率性能提升顯著。

技術(shù)研發(fā)人員：李喜飛,馬永濤,楊慧娟,楊子皓,王江濤,劉東柱,黃偉,王廣進,莫治波,鄒建,徐紹霞
受保護的技術(shù)使用者：西安理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15