[发明专利]一种钠离子电池用复合正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及新能源材料技术领域，公开了一种钠离子电池用复合正极材料及其制备方法，所述正极材料包括以下重量份的原料：复合活性材料70‑80份、乙炔黑10‑20份和复配粘结剂5‑15份，通过对富钠铜锰活性物质进行包覆，再与聚吡咯/聚苯胺进行复合，制得复合活性材料，这种复合活性材料具有良好的导电性，并且体积膨胀问题也可以得到良好的缓解，同时将糊化淀粉与海藻酸钠进行交联复配，制得复配粘结剂，将复合活性材料、乙炔黑和复配胶黏剂混合，制得的正极材料具有良好的导电性、倍率性能和循环稳定性等电化学活性。

技术领域

本发明涉及新能源材料技术领域，具体为一种钠离子电池用复合正极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，具有高工作电压、低自放电率和长寿命等优点的钠离子电池在电子产品和轻量级交通工具等需要使用可充电电池的领域中占据着主导地位，但是锂元素在地壳中含量极少，不断的开采和使用最终会导致锂元素枯竭，相比于锂元素，钠元素储量非常丰富，并且价格低廉、易于开采，并且钠与锂是同主族元素，具有相似的物理和化学性质，因此钠离子电池被认为是最具潜力的下一代二次电池储能体系之一，而正极材料作为钠离子电池的重要组件，决定了钠离子电池性能的优劣，因此正极材料需要具有良好的导电性，较高的比容量和优异的结构稳定性等性能。

目前，钠离子电池正极材料体系主要包括过渡金属氧化物、聚阴离子类材料、普鲁士蓝类化合物、有机分子和聚合物等，而层状过渡金属氧化物价格低廉，能量密度高，成为了正极材料的研究热点，但是现有的层状过渡金属氧化物的导电性较差，而且结构并不稳定，在脱钠/嵌钠过程中容易发生体积变化，导致电极材料的循环性能无法得到保障，公开号为CN114725364A的中国发明专利申请公开了一种层状过渡金属氧化物正极材料及其制备方法，通过使用石墨烯与过渡金属氧化物进行复合，使得制备的正极材料具有良好的导电性，并且结构稳定性良好，有利于提高正极材料的比容量和循环稳定性，因此，可以利用包覆改性的方式，对过渡金属氧化物正极材料进行改进，以提高其电化学性能，此外，现有电极材料中使用的粘结剂粘性不强，无法承受电极材料的体积变化，导致电极材料中活性物质脱离集流体进入电解液中，严重损害钠离子电池的使用寿命，因此需要开发新型电极材料粘合剂，弥补现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钠离子电池用复合正极材料及其制备方法，解决了以下技术问题：

（1）解决了层状过渡金属氧化物容易发生体积变化，导致电极材料循环稳定性不佳的问题。

（2）解决了层状过渡金属氧化物导电性较差的问题。

（3）解决了粘结剂粘结力不强，电极材料中活性物质脱离集流体，导致电池寿命降低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种钠离子电池用复合正极材料包括以下重量份的原料：复合活性材料70-80份、导电剂10-20份和复配粘结剂10-20份；所述复合活性材料通过活性物质与聚吡咯复合，再与聚苯胺进行化学连接制备；所述活性物质是通过使用模板法制得富钠铜锰活性物质，并在其表面包覆氧化钌制备；所述复配粘结剂是通过将淀粉糊化，再与海藻酸钠进行交联制备。

进一步地，所述活性物质的制备方法包括以下步骤：

（1）将葡萄糖溶解在去离子水中，在200-400r/min的转速下磁力搅拌30-60min，倒入反应釜中，在170-190℃下反应4-12h，产物冷却后，真空抽滤，使用乙醇进行分散-洗涤-抽滤2-3次，真空干燥，得到碳球；

（2）向将步骤（1）制备的碳球加入浓度为0.05mol/L的醋酸钠、0.05mol/L的醋酸铜和0.05mol/L的醋酸锰混合溶液中，超声分散20-40min，转移至40-50℃的水浴锅中，搅拌6-18h，产物用去离子水和乙醇进行洗涤，真空干燥，得到富钠铜锰活性物质前驱体；