本發(fā)明屬于電池材料，其涉及一種ptfe包覆的鈉離子電池活性材料及其制備方法。

背景技術：

1、鋰離子電池具有比能量高、循環(huán)壽命長以及自放電率低等優(yōu)勢，被廣泛應用于便攜式電子設備和電動車輛等領域。雖然，目前市場上用于商業(yè)化的電池主要是鋰離子電池，但是其在使用過程中也存在許多明顯的缺點：(1)安全性和熱管理：鋰離子電池在過度充電、過度放電、高溫等條件下存在安全隱患，容易造成電池的失效甚至爆炸引發(fā)火災。(2)成本和材料可持續(xù)性：鋰離子電池的成本仍然較高，主要是由于鋰金屬的稀缺及鋰的大量使用和其他材料在制造過程的復雜性。(3)內(nèi)部阻抗高，由于鋰電池電解液為有機溶劑，其電導率比鎳鎘電池和金屬氫化物鎳電池電解液的要低得多，所以鋰電池的內(nèi)部阻抗比鎳氫電池和鎳鎘電池高。

2、鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池類似。由于鈉資源豐富、價格低廉，因此，鈉離子電池具有低成本的優(yōu)勢。此外，鈉離子電池還具有高安全性和高能量密度的特點，所以鈉離子電池逐漸成為廣泛研究的對象。然而，目前鈉離子電池的反應動力學和循環(huán)壽命仍低于鋰離子電池；鈉離子電池在循環(huán)過程中易形成不穩(wěn)定的sei，造成電解液的浪費和鈉離子的消耗。因此，設計和構(gòu)建具有高離子傳輸速率和高機械強度的sei界面層對于實現(xiàn)鈉離子電池商業(yè)化具有重要意義。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種ptfe包覆的鈉離子電池活性材料及其制備方法，能有效解決現(xiàn)有鈉離子電池正負極材料在循環(huán)過程中電子電導率低、電荷轉(zhuǎn)移電阻高、容量性能穩(wěn)定性差和循環(huán)不穩(wěn)定等問題。

2、本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

3、一方面，本申請實施例提供一種ptfe包覆的鈉離子電池活性材料，包括聚四氟乙烯(ptfe)和活性物，所述聚四氟乙烯和所述活性物的質(zhì)量比為(0.02～0.09):1或(0.2～0.3):1。

4、作為優(yōu)選的實施方式，所述活性物為硬碳或磷酸釩鈉。當所述活性物為硬碳時，所述ptfe包覆的鈉離子電池活性材料為鈉離子電池負極活性材料；當所述活性物為磷酸釩鈉時，所述ptfe包覆的鈉離子電池活性材料為鈉離子電池正極活性材料。

5、作為優(yōu)選的實施方式，當所述活性物為硬碳時，所述聚四氟乙烯和所述活性物的質(zhì)量比為(0.02～0.09):1；

6、當所述活性物為磷酸釩鈉時，所述聚四氟乙烯和所述活性物的質(zhì)量比為(0.2～0.3):1。

7、作為優(yōu)選的實施方式，當所述活性物為硬碳時，所述聚四氟乙烯和所述活性物的質(zhì)量比為0.06:1；

8、當所述活性物為磷酸釩鈉時，所述聚四氟乙烯和所述活性物的質(zhì)量比為0.24:1。

9、另一方面，本申請實施例還提供所述ptfe包覆的鈉離子電池活性材料的制備方法，包括如下步驟：

10、s01、將活性物添加至溶劑(每1g～2.5g活性物加入50ml溶劑)中，分散均勻，得到第一混合物；

11、s02、將聚四氟乙烯加入步驟s01的第一混合物中，攪拌均勻，得到第二混合物；所述聚四氟乙烯和所述活性物的質(zhì)量比為(0.02～0.09):1或(0.2～0.3):1；

12、s03、將步驟s02的第二混合物干燥，得到混合前驅(qū)體；

13、s04、在惰性氣體中，將步驟s03的混合前驅(qū)體進行加熱處理，得到ptfe包覆的鈉離子電池活性材料。

14、作為優(yōu)選的實施方式，步驟s01中，

15、所述溶劑為去離子水和無水乙醇中的至少一種，優(yōu)選為無水乙醇和去離子水的混合溶劑。

16、所述分散通過超聲波細胞粉碎機實現(xiàn)。

17、作為優(yōu)選的實施方式，步驟s02中，

18、所述攪拌的時間為4h～8h，優(yōu)選為6h。

19、當所述活性物為硬碳時，所述攪拌為水浴加熱攪拌。

20、所述水浴較熱攪拌的溫度為60℃～100℃，優(yōu)選為80℃。

21、作為優(yōu)選的實施方式，步驟s03中，

22、所述干燥為烘箱烘干(一般于80℃烘12h)或凍干，優(yōu)選為烘箱烘干。

23、作為優(yōu)選的實施方式，步驟s04中，

24、所述惰性氣體為氬氣或氮氣。

25、當所述活性物為硬碳時，所述加熱處理的條件為于300℃～500℃加熱4h～6h。

26、優(yōu)選的，當所述活性物為硬碳時，所述惰性氣體為氮氣；所述加熱處理的條件為于400℃加熱5h。

27、當所述活性物為磷酸釩鈉時，所述加熱處理的條件為于400℃～800℃加熱6h～10h。

28、優(yōu)選的，當所述活性物為磷酸釩鈉時，所述惰性氣體為氮氣；所述加熱處理的條件為于600℃加熱8h。

29、本發(fā)明的技術方案與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果：

30、本申請采用ptfe修飾鈉離子電池的活性物，通過控制ptfe與活性物的用量比例，使得本申請ptfe包覆的鈉離子電池活性材料具有高離子傳輸速率和高機械強度的sei界面層。本申請的制備方法簡單快捷，制備成本較低，對于實現(xiàn)鈉離子電池商業(yè)化具有重要意義。通過本申請，能夠有效解決現(xiàn)有鈉離子電池正負極材料在循環(huán)過程中電子電導率低、電荷轉(zhuǎn)移電阻高、容量性能穩(wěn)定性差和循環(huán)不穩(wěn)定等問題。

技術特征：

1.一種ptfe包覆的鈉離子電池活性材料，其特征在于，包括聚四氟乙烯和活性物，所述聚四氟乙烯和所述活性物的質(zhì)量比為(0.02～0.09):1或(0.2～0.3):1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ptfe包覆的鈉離子電池活性材料，其特征在于，所述活性物為硬碳或磷酸釩鈉。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ptfe包覆的鈉離子電池活性材料，其特征在于，當所述活性物為硬碳時，所述聚四氟乙烯和所述活性物的質(zhì)量比為(0.02～0.09):1；

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ptfe包覆的鈉離子電池活性材料，其特征在于，當所述活性物為硬碳時，所述聚四氟乙烯和所述活性物的質(zhì)量比為0.06:1；

5.權(quán)利要求1至4任一項所述的ptfe包覆的鈉離子電池活性材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的所述的ptfe包覆的鈉離子電池活性材料的制備方法，其特征在于，步驟s01中，

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的所述的ptfe包覆的鈉離子電池活性材料的制備方法，其特征在于，步驟s02中，所述攪拌的時間為4h～8h。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的所述的ptfe包覆的鈉離子電池活性材料的制備方法，其特征在于，步驟s02中，當所述活性物為硬碳時，所述攪拌為水浴加熱攪拌；

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的所述的ptfe包覆的鈉離子電池活性材料的制備方法，其特征在于，步驟s04中，所述惰性氣體為氬氣或氮氣。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的所述的ptfe包覆的鈉離子電池活性材料的制備方法，其特征在于，步驟s04中，

技術總結(jié)
本發(fā)明適用于電池材料領域，提供了一種PTFE包覆的鈉離子電池活性材料，包括聚四氟乙烯和活性物，所述聚四氟乙烯和所述活性物的質(zhì)量比為(0.02～0.09):1或(0.2～0.3):1。本申請實施例還提供所述PTFE包覆的鈉離子電池活性材料的制備方法。本申請采用PTFE修飾鈉離子電池的活性物，通過控制PTFE與活性物的用量比例，使得本申請PTFE包覆的鈉離子電池活性材料具有高離子傳輸速率和高機械強度的SEI界面層。本申請的制備方法簡單快捷，制備成本較低，對于實現(xiàn)鈉離子電池商業(yè)化具有重要意義。

技術研發(fā)人員：鄭程,李瑞廣,劉德見,詹子健,梅雨琪,鐘家銳
受保護的技術使用者：廣東工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2