[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。

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

钠离子电池是一种类似锂离子电池的摇椅式二次电池。相比于锂离子电池，其钠离子第一电离能更低，这使得钠离子更稳定，在低温下不易析出枝晶，为钠离子电池带来更加优异的安全性、稳定性与低温性能。其二，钠离子摩尔电导率更高，钠离子电池电化学性能也略优于锂离子电池。钠资源供需关系稳定，价格波动小。钠离子固态电池是一种电池科技，其采用不可燃的钠离子固态电池电解质替换了可燃性的有机液态电解质，大幅提升了电池系统的安全性，同时能够更好地适配高能量正负极并减轻系统重量，实现能量密度同步提升。

目前钠离子固态电池中的固态正极极片通常采用匀浆、涂布的工艺制作而成，为了保证电解质膜能够连续，在匀浆步骤中需要将粘结剂、溶剂与固态电解质颗粒进行混合。

CN114023921A公开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，其使用聚三苯胺和/或聚三苯胺衍生物作为正极活性材料，聚三苯胺及其衍生物具备聚对苯导电聚合物的快速充放电传输骨架而表现出优异的功率特性，同时兼具聚苯胺的高能量氧化还原基团而具有较高的能量密度。

CN110429329A公开了一种全固态钠离子电池的制备方法，包括：将钠盐、有机溶剂、添加剂和引发剂混合，得到液态混合液；在正极极片和/或负极极片的表面上涂覆形成固态电解质层；封装，得到钠离子电芯；将钠离子电芯烘烤后注入液态混合液，静置；加热钠离子电芯，得到未活化的固态钠离子电池；将固态钠离子电池经过化成、除气、真空封装，得到全固态钠离子电池。

上述方案所述钠离子电池均采用常规的粘结剂，其使用的粘结剂不具有离子导电性，且当粘结剂溶解于溶剂中再干燥之后，粘结剂会包覆于固态电解质的颗粒表面，导致离子在颗粒之间传输不顺畅，从而使得固体正极极片的离子电导率显著下降，最终造成电池的倍率性能与容量发挥的严重损失。且由于粘结剂会包覆于固态电解质的颗粒表面，从而加大了粘结剂的使用量；此外，溶剂的添加增加了烘干、溶剂回收处理等工序，增加了成本且可能造成环境污染。

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，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。

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^-。