[发明专利]一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用

说明书

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的活性材料包括聚三苯胺和/或聚三苯胺衍生物，本发明利用聚三苯胺及其衍生物优异的功率和循环性能，解决了目前无机类钠离子正极材料普遍存在的低功率性能问题。本发明所述钠离子电池制备工艺简单、成本低、绿色环保，具有非常高的经济价值和研究意义。

技术领域

本发明属于钠离子电池技术领域，涉及一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用。

背景技术

随着电动汽车及规模化储能技术的推广应用，锂的需求量逐年递增，然而锂在地壳的储量不高(0.0065％)，70％的锂集中于南美洲。而目前我国80％的锂资源供应依赖进口，存在卡脖子的风险。钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，性能相近，但相比锂离子电池具有原材料储量丰富、分布广泛、成本低廉、环境友好和兼容锂离子电池现有生产设备的优势，因此被普遍认为是成为大规模储能和动力电池的重要可选路径。目前钠离子电池正极材料，主要分为晶态材料和非晶态材料两大类，包括过渡金属氧化物、聚阴离子化合物和普鲁士蓝类化合物。对于非晶态正极材料的研究较少，主要集中于玻璃态FePO₄、V₂O₅-P₂O₅体系玻璃。但是这些钠离子正极材料普遍存在能量密度较低、功率性能差、循环稳定性不强等问题，未来短时间内很难有全面替换电动车锂电池的可能。

CN105399073A公开了一种空心非晶态NaFePO₄纳米球的制备方法，所述制备方法包括：在H₂和Ar的混合气氛下，将NaFePO₄和油酸钠加热至380℃形成混合熔盐，再加入硬脂酸亚铁，产物多次水洗和醇洗去除其他盐分；在100℃下干燥12小时。本发明提供的空心非晶态NaFePO₄纳米球的制备方法，采用一步盐熔法，将硬脂酸亚铁加入NaFePO₄和油酸钠的混合熔盐中，通过原位-硬模板的方法，制备出空心非晶态NaFePO₄纳米球，该产物用于钠离子电池正极材料，其所述NaFePO₄纳米球应用于钠离子电池正极材料的能量密度较低且功率性能较差。

CN112310385A公开了一种二氧化钼纳米颗粒镶嵌碳纳米片组装银耳状纳米球材料及其制备和在钠离子电池中的应用。所述材料中，MoO₂纳米颗粒镶嵌于非晶态碳纳米片内，碳纳米片交织组装成银耳状纳米球，碳纳米片之间存在大量介孔等孔隙。制备方法：首先通过钼酸铵和盐酸多巴胺的聚合形成前驱体，再通过煅烧进行分解和碳化获得最终产物，其所述方法复杂且制得材料的能量密度较低。

上述方案存在有制备方法复杂或能量密度较低的问题，因此，开发一种制备方法简单且能量密度较高的钠离子电池正极极片是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供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使用聚三苯胺及其衍生物作为正极活性材料，利用聚三苯胺及其衍生物优异的功率和循环性能，解决了目前无机类钠离子正极材料普遍存在的低功率性能问题。本发明所述钠离子电池正极极片制备工艺简单、成本低、绿色环保，具有非常高的经济价值和研究意义。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种钠离子电池正极极片，所述钠离子电池正极极片的活性材料包括聚三苯胺和/或聚三苯胺衍生物，所述聚三苯胺的结构式如式I所示，所述聚三苯胺衍生物的结构式如式II所示：

其中，R为-H、-CN、-NO₂或-SO₃中的任意一种或至少两种的组合，n为40～400，例如：40、50、80、100、200或400等。