本發(fā)明屬于鈉離子電池領域，涉及一種具有吸水緩沖結構的復合鈉離子電池正極的制備方法及其應用，具體涉及一種具有吸水緩沖層結構的高空氣穩(wěn)定復合正極的制備方法及包含該復合正極的高穩(wěn)定鈉離子電池。

背景技術：

1、鋰離子電池由于具有高能量密度和大倍率充放電等特性已經在日常生活中得到廣泛應用，但是鋰元素在地殼中的含量僅為0.0065％，面臨枯竭的危險，因此，鈉離子電池應運而生，鈉元素在地殼中的含量高達2.74％，并具有和鋰元素相似的物理化學性質，所以鈉離子電池被認為是鋰離子電池具有潛力的替代電池。

2、然而，鈉離子電池正極材料對空氣較為敏感，裝配和應用環(huán)境濕度要求較高。與鋰離子正極材料不同，鈉離子正極材料表面吸附水分子后，材料內部的鈉離子與吸附水中的質子交換速率快，誘導材料本體鈉離子析出，導致體相晶體結構發(fā)生變化。鈉離子電池制備與使用過程中，由于環(huán)境與季節(jié)因素影響，總會有微量水分被吸附，導致鈉離子電池性能衰減和不一致，阻礙鈉離子電池的進一步工業(yè)化應用。

3、因此，亟待開發(fā)一種成本低廉、具有導電吸水緩沖結構的鈉離子電池，以改善水分對鈉離子電池正極的影響，提高鈉離子電池的耐水性和穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中的不足，提供一種具有抗水分影響、緩解體積膨脹、循環(huán)穩(wěn)定、高電化學穩(wěn)定的鈉電池正極。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是：

3、本發(fā)明的第一方面是提供一種具有導電吸水緩沖結構的鈉電池正極，包括：依次設置的金屬集流體、第一正極材料層、導電吸水緩沖層以及第二正極材料層；

4、其中，所述第一正極材料層以及所述第二正極材料層包括：鈉離子電池正極材料、第一導電碳以及第一粘結劑；

5、所述導電吸水緩沖層包括：吸水劑、第二導電碳以及第二粘結劑。

6、優(yōu)選地，所述金屬集流體選自鋁片、銅片或鋼片。

7、優(yōu)選地，所述鈉離子電池正極材料為層狀正極材料naxmo2、聚陰離子材料、普魯士藍材料中的至少一種。

8、更優(yōu)選地，層狀正極材料naxmo2中的m為ni、co、mn、fe、cu中的至少一種。

9、優(yōu)選地，所述吸水劑包括：氧化鈣、氯化鈣、氫氧化鈉中的至少一種。

10、優(yōu)選地，所述第一導電碳包括：碳納米管、super?p、kb中的至少一種；

11、所述第二導電碳包括：碳納米管、super?p、kb中的至少一種。

12、優(yōu)選地，所述第一正極材料層以及所述第二正極材料層中，所述鈉離子電池正極材料、所述第一導電碳與所述第一粘結劑的質量比為6-9.6：0.2-2：0.2-2；所述導電吸水緩沖層中，所述吸水劑、所述第二導電碳與所述第二粘結劑的質量比為3-6：3-6：0.2-2。

13、本發(fā)明的第二方面是提供一種上述鈉電池正極的制備方法步驟包括：

14、s1、將所述鈉離子電池正極材料、所述第一導電碳以及所述第一粘結劑混合，制得正極漿料；將所述正極漿料涂覆至所述金屬集流體一側，干燥后得到由所述第一正極材料層和所述金屬集流體組成的單層極片；

15、s2、將所述吸水劑、所述第二導電碳以及所述第二粘結劑混合，制得導電吸水漿料；將所述導電吸水漿料涂覆至所述第一正極材料層一側，干燥后得到由所述導電吸水緩沖層、所述第一正極材料層以及所述金屬集流體組成的雙層極片；

16、s3、將步驟s1中的所述正極漿料涂覆至所述導電吸水緩沖層一側，干燥后得到由所述第二正極材料層、所述導電吸水緩沖層、所述第一正極材料層以及所述金屬集流體組成的所述鈉電池正極。

17、更優(yōu)選地，所述正極漿料的涂覆厚度為20μm-60μm，所述導電吸水漿料的涂覆厚度為10μm-50μm。

18、更優(yōu)選地，步驟s1-步驟s3中，干燥的溫度為60℃-120℃。

19、本發(fā)明的第三方面是提供一種上述鈉電池正極在制備鈉離子二次電池中的應用。

20、本發(fā)明的第四方面是提供一種鈉離子二次電池，包括：鈉電池負極、電解液以及鈉電池正極；其中，所述鈉電池負極包括：鈉片、硬碳、過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物中的至少一種；所述電解液包括：酯類電解液、醚類電解液中的至少一種；所述鈉電池正極為上述鈉電池正極。

21、本發(fā)明采用以上技術方案，與現(xiàn)有技術相比，具有如下技術效果：

22、(1)導電吸水緩沖層含有固體吸水劑，可以吸收正極材料層中的水分，避免水分對正極材料的影響。

23、(2)導電吸水緩沖層含有大量導電碳，可以形成網絡緩沖結構，緩解正極材料層循環(huán)過程中的體積膨脹。

24、(3)導電吸水緩沖層處于兩層正極材料層的中間，可同時吸收上下兩層的水分，提高吸水效率。

25、(4)導電吸水緩沖層含有大量導電碳和網絡結構，可以快速傳輸電子和離子，提高電池倍率性能。

26、(5)本發(fā)明裝配的鈉離子電池具有較好的抗水分影響和抗體積膨脹影響的能力，具有較高的循環(huán)穩(wěn)定性，具有實際工業(yè)應用價值。

技術特征：

1.一種具有導電吸水緩沖結構的鈉電池正極，其特征在于，包括：依次設置的金屬集流體、第一正極材料層、導電吸水緩沖層以及第二正極材料層；

2.根據權利要求1所述的鈉電池正極，其特征在于，所述金屬集流體選自鋁片、銅片或鋼片。

3.根據權利要求1所述的鈉電池正極，其特征在于，所述鈉離子電池正極材料為層狀正極材料naxmo2、聚陰離子材料、普魯士藍材料中的至少一種。

4.根據權利要求3所述的鈉電池正極，其特征在于，層狀正極材料naxmo2中的m為ni、co、mn、fe、cu中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的鈉電池正極，其特征在于，所述吸水劑包括：氧化鈣、氯化鈣、氫氧化鈉中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的鈉電池正極，其特征在于，所述第一導電碳包括：碳納米管、super?p、kb中的至少一種；

7.根據權利要求1所述的鈉電池正極，其特征在于，所述第一正極材料層以及所述第二正極材料層中，所述鈉離子電池正極材料、所述第一導電碳與所述第一粘結劑的質量比為6-9.6：0.2-2：0.2-2；所述導電吸水緩沖層中，所述吸水劑、所述第二導電碳與所述第二粘結劑的質量比為3-6：3-6：0.2-2。

8.一種如權利要求1-7任一項所述鈉電池正極的制備方法，其特征在于，步驟包括：

9.一種如權利要求1-7任一項所述鈉電池正極在制備鈉離子二次電池中的應用。

10.一種鈉離子二次電池，其特征在于，包括：鈉電池負極、電解液以及鈉電池正極；其中，所述鈉電池負極包括：鈉片、硬碳、過渡金屬氧化物、過渡金屬硫化物中的至少一種；所述電解液包括：酯類電解液、醚類電解液中的至少一種；所述鈉電池正極為如權利要求1-7任一項所述鈉電池正極。

技術總結
本發(fā)明屬于鈉離子電池領域，涉及一種具有吸水緩沖結構的復合鈉離子電池正極的制備方法及其應用，鈉電池正極，包括：依次設置的金屬集流體、第一正極材料層、導電吸水緩沖層以及第二正極材料層；導電吸水緩沖層含有固體吸水劑，可以吸收正極材料層中的水分，避免水分對正極材料的影響；導電吸水緩沖層含有大量導電碳，可以形成網絡緩沖結構，緩解正極材料層循環(huán)過程中的體積膨脹；導電吸水緩沖層處于兩層正極材料層的中間，可同時吸收上下兩層的水分，提高吸水效率；本發(fā)明裝配的鈉離子電池具有較好的抗水分影響和抗體積膨脹影響的能力，具有較高的循環(huán)穩(wěn)定性，具有實際工業(yè)應用價值。

技術研發(fā)人員：蔡先玉,王家鈞,鐘義華,楊銳,楊寶峰,李恩雨,劉興爽,蔣金林,王俊紅,邱星棋,趙蕓珠
受保護的技術使用者：雙登集團股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6