钠金属电池的正极活性材料、正极极片、电池单体、钠金属电池及用电装置的制作方法

    技术2026-07-11  18


    本申请涉及电池领域,更为具体地,涉及一种钠金属电池的正极活性材料、正极极片、电池单体、钠金属电池及用电装置。


    背景技术:

    1、近年来,二次电池被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域,从而得到了极大的发展。

    2、钠金属电池是将金属钠直接作为负极活性材料的二次电池,由于钠元素在地球上丰富的储量,使得钠金属电池成为了极具发展潜力的储能装置。因此,如何提高钠金属电池的能量密度成为一项亟待解决的技术问题。


    技术实现思路

    1、本申请是鉴于上述技术问题而进行的,其目的在于,提供一种钠金属电池的正极活性材料、正极极片、电池单体、钠金属电池及用电装置,该正极活性材料应用于钠金属电池中时,能够提高钠金属电池的能量密度。

    2、第一方面,提供一种钠金属电池的正极活性材料,包括:钠过渡金属氧化物和聚阴离子型化合物;其中,所述钠过渡金属氧化物的比表面积满足:0.4m2/g≤bet1≤4.0m2/g,所述聚阴离子型化合物的比表面积满足:10m2/g≤bet2≤20m2/g。

    3、本申请的实施例中,正极活性材料包括钠过渡金属氧化物和聚阴离子型化合物,其中,钠过渡金属氧化物的容量较高而聚阴离子型化合物的功率性能较好。通过在聚阴离子型化合物中复配钠过渡金属氧化物,使得钠金属电池具有较高的容量以及较高的功率。通过控制两种材料的比表面积在合适的范围内,能够提升复配的正极活性材料的粉末压实密度,由此,在提高钠金属电池的能量密度的同时,还有助于提高钠金属电池的容量和功率性能。

    4、在一些实施例中,所述正极活性材料在29400n压力下的粉末压实密度满足:1.8g/cm3≤ρ≤2.8g/cm3。

    5、在一些实施例中,所述正极活性材料中,所述钠过渡金属氧化物的质量m1与所述聚阴离子型化合物的质量m2的比值满足:1/9≤m1/m2≤1。

    6、在一些实施例中,所述钠过渡金属氧化物的质量m1与所述正极活性材料的质量m的比值满足:0.1≤m1/m≤0.5。

    7、在一些实施例中,所述聚阴离子型化合物的质量m2与所述正极活性材料的质量m的比值满足:0.5≤m2/m≤0.9,且0<(m1+m2)/m≤1。

    8、在一些实施例中,所述聚阴离子型化合物中的阴离子包括磷酸根、焦磷酸根、氟代焦磷酸根、硫酸根中的至少一种。

    9、在一些实施例中,所述聚阴离子型化合物包括naxm1ypmon;其中,m1表示金属元素,所述金属元素包括mn、fe、co、cu、al、ti、v中的至少一种,1≤x≤2,0<y≤1,0<m≤2,4≤n≤8,且0<x/m≤1。

    10、在一些实施例中,所述钠过渡金属氧化物包括naam2boc;其中,m2表示过渡金属元素,0.3≤a≤1.2,0<b≤1,2≤c≤2.1。

    11、在一些实施例中,所述过渡金属元素包括ni、mn、fe、co、cu、ti、cr、v、zn中的至少一种。

    12、第二方面,提供一种钠金属电池的正极极片,所述正极极片包括如第一方面任一实施例中的正极活性材料。

    13、第三方面,提供一种钠金属电池的电池单体,所述电池单体包括如第二方面任一实施例中的正极极片。

    14、第四方面,提供一种钠金属电池,所述钠金属电池包括第三方面任一实施例中的电池单体。

    15、第五方面,提供一种用电装置,所述用电装置包括第三方面任一实施例中的电池单体,和/或第四方面任一实施例中的钠金属电池。



    技术特征:

    1.一种钠金属电池的正极活性材料,其特征在于,所述正极活性材料包括:

    2.根据权利要求1所述的正极活性材料,其特征在于,所述正极活性材料在29400n压力下的粉末压实密度满足:1.2g/cm3≤ρ≤2.8g/cm3。

    3.根据权利要求1或2所述的正极活性材料,其特征在于,所述正极活性材料中,所述钠过渡金属氧化物的质量m1与所述聚阴离子型化合物的质量m2的比值满足:1/9≤m1/m2≤1。

    4.根据权利要求1-3中任一项所述的正极活性材料,其特征在于,所述钠过渡金属氧化物的质量m1与所述正极活性材料的质量m的比值满足:0.1≤m1/m≤0.5。

    5.根据权利要求1-4中任一项所述的正极活性材料,其特征在于,所述聚阴离子型化合物的质量m2与所述正极活性材料的质量m的比值满足:0.5≤m2/m≤0.9,且0<(m1+m2)/m≤1。

    6.根据权利要求1-5中任一项所述的正极活性材料,其特征在于,所述聚阴离子型化合物中的阴离子包括磷酸根、焦磷酸根、氟代焦磷酸根、硫酸根中的至少一种。

    7.根据权利要求6所述的正极活性材料,其特征在于,所述正极活性材料聚阴离子型化合物包括naxm1ypmon;其中,m1表示金属元素,所述金属元素包括mn、fe、co、cu、al、ti、v中的至少一种,1≤x≤2,0<y≤1,0<m≤2,4≤n≤8,且0<x/m≤1。

    8.根据权利要求1-7中任一项所述的正极活性材料,其特征在于,所述钠过渡金属氧化物包括naam2boc;其中,m2表示过渡金属元素,0.3≤a≤1.2,0<b≤1,2≤c≤2.1。

    9.根据权利要求8所述的正极活性材料,其特征在于,所述过渡金属元素包括ni、mn、fe、co、cu、ti、cr、v、zn中的至少一种。

    10.一种钠金属电池的正极极片,其特征在于,所述正极极片包括如权利要求1-9中任一项所述的正极活性材料。

    11.一种钠金属电池的电池单体,其特征在于,所述电池单体包括如权利要求10所述的正极极片。

    12.一种钠金属电池,其特征在于,所述钠金属电池包括如权利要求11所述的电池单体。

    13.一种用电装置,其特征在于,所述用电装置包括如权利要求11所述的电池单体和/或如权利要求12所述的钠金属电池。


    技术总结
    本申请提供了一种钠金属电池的正极活性材料、正极极片、电池单体、钠金属电池及用电装置,该正极活性材料包括钠过渡金属氧化物和聚阴离子型化合物;其中,钠过渡金属氧化物的比表面积满足:0.4m<supgt;2</supgt;/g≤BET<subgt;1</subgt;≤4m<supgt;2</supgt;/g,聚阴离子型化合物的比表面积满足:10m<supgt;2</supgt;/g≤BET<subgt;2</subgt;≤20m<supgt;2</supgt;/g。该正极活性材料有助于在实现高功率钠金属电池的同时,提高钠金属电池的能量密度。

    技术研发人员:唐正,叶永煌
    受保护的技术使用者:宁德时代新能源科技股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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