[发明专利]一种钠离子电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钠离子电池及其制备方法，所述钠离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极包括正极活性材料和正极补钠添加剂，所述负极包括微孔金属箔，本发明通过控制电芯内部膨胀力和金属钠质地软的特点，抑制钠枝晶形成，利用微孔金属箔材作为负极，可吸纳金属钠在微孔中，减少形成刺穿隔膜的枝晶，控制电池隔膜的孔径，调整钠离子的迁移速率，使得钠能够在负极上进行均匀沉积，从而避免形成枝晶。

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及其制备方法。

背景技术

近年来全球新能源汽车发展迅猛，带动了动力锂离子电池的高速增长。然而，受锂资源不足的影响，最近的动力锂离子电池市场也受到了原料涨价和供应紧张的影响。因此，市场迫切急需一种可替代的二次电池技术出现。其中，钠的资源非常丰富。钠二次电池的工作原理和制造工艺流程与锂离子电池非常相似，因此被人们寄予厚望。然而目前的钠二次电池能量密度还无法达到锂离子电池的水平，因此在新能源汽车上还无法替代锂离子电池。

目前高能量密度的钠二次电池研究集中在金属钠负极。但采用金属钠作为负极易产生枝晶刺穿隔膜，发生内部微短路或者短路，从而导致循环性能差，并且引发安全风险。为此人们一直在不断研究并改善这些缺陷。

CN113451546A公开了一种钠金属电池、电化学装置，所述电池包括正极极片和负极极片，所述负极极片为负极集流体，所述电池在首次充放电后在所述负极集流体上原位沉积钠层的厚度≥30nm。

CN114156543A公开了一种钠离子电池电解液、钠离子电池及制备方法，其中钠离子电池电解液包括有机溶剂、电解质钠盐和添加剂，采用的醚基溶剂优异的还原稳定性以及较低的去溶剂化能，能够在负极表面形成较薄的SEI膜，提高钠离子电池界面稳定性的同时，保证钠离子较快的界面反应动力学；碳酸酯类电解液添加剂能够在正极和负极表面参与SEI膜的形成，提升醚基电解液的氧化稳定性，提高电池循环稳定性和循环效率；另外醚基溶剂在电池循环过程中几乎不产气，减少由电池胀气引起的安全问题。

上述方案所述钠离子电池存在有循环性能差或负极产生枝晶的问题，因此，开发一种抑制钠枝晶，改善循环寿命的钠离子电池是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钠离子电池及其制备方法，本发明通过控制电芯内部膨胀力和金属钠质地软的特点，抑制钠枝晶形成，利用微孔金属箔材作为负极，可吸纳金属钠在微孔中，减少形成刺穿隔膜的枝晶，控制电池隔膜的孔径，调整钠离子的迁移速率，使得钠能够在负极上进行均匀沉积，从而避免形成枝晶。

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，所述钠离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极包括正极活性材料和正极补钠添加剂，所述负极包括微孔金属箔。

本发明通过在钠离子电池正极中掺杂正极补钠添加剂控制电芯内部膨胀力，利用金属钠质地软的特点，抑制钠枝晶形成，正极补钠添加剂提供大量的钠，负极原位沉积出5～20μm的金属钠层，利用微孔金属箔材作为负极，金属钠可大量沉积在微孔中，减少形成刺穿隔膜的枝晶。

优选地，所述正极活性材料包括聚阴离子正极材料、层状氧化物或普鲁士蓝衍生物中的任意一种或至少两种的组合，优选为聚阴离子正极材料。

优选地，所述聚阴离子正极材料包括Na₄Fe₃(PO₄)₂P₂O₇和/或Na₂Fe₂(SO₄)₃。