[发明专利]一种混合活性材料及锂钠混用离子电池

说明书

本发明涉及二次电池技术领域，具体涉及一种混合活性材料及锂钠混用离子电池，其中混合活性材料由高镍正极材料和硫酸铁钠正极材料混合而成；锂钠混用离子电池包括正极极片、负极极片、电解液及隔膜，其中所述正极极片包括正极集流体及正极材料；正极材料则包括混合活性材料，导电剂及粘结剂；由于高镍正极材料的能量密度显著优于硫酸铁钠正极材料，但是其耐低温性能、高倍率性能和循环稳定性能均较差，本发明基于硫酸铁钠正极材料与高镍正极材料具有匹配的工作电压区间和电压平台，将两者按一定质量比混合，得到混合活性材料，使得制备得到的锂钠混用离子电池既保证了电池的高工作电压和能量密度，又提升了电池的高倍率、长循环与低温工作性能。

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，特别涉及一种混合活性材料及锂钠混用离子电池。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、使用寿命长、便携轻便、可回收且低碳环保等特点，成为消费类电子产品、新能源汽车和储能系统等领域所需的主流电池产品。我国锂电池产业得到了国家政策的大力支持，其产业链已高度成熟并持续进入高速发展阶段。其中，以镍钴锰酸锂氧化物为正极材料的锂电池俗称高镍三元锂电池，与磷酸铁锂电池相比，高镍三元锂电池的工作电压和能量密度更高，其作为动力电池，已经在新能源乘用车上得到了广泛的应用。工作电压平台是电池能量密度的重要指标，决定着电池的基本效能和成本，工作电压平台越高，比能量就越大。所以，在同样体积和重量甚至同样安时条件下的电池，工作电压平台比较高的三元材料锂电池续航时间更长。但是，在低温环境下，三元锂电池容量衰减过快，而且常温工作环境下的高倍率和长循环寿命均不理想，制约了其实际应用，亟需一种解决上述问题的技术方案。

钠离子电池工作原理与锂离子电池相似，其低温性能、循环安全性、高倍率性能及规模量产成本等方面具有明显的优势，其能量密度介于锂离子电池和铅酸电池之间，在锂资源有限的背景下，钠离子电池因其独特优势得到市场关注。硫酸铁钠材料结构稳定，在钠离子的嵌入和脱出过程中晶体结构体积变化小且无相变，因此长期循环稳定性好，安全性高，且低温和倍率性能同样具有优势。此外，硫酸铁钠正极材料宽的工作电压（2.0-4.5 Vvs. Na+/Na）能完全覆盖与高镍正极材料的工作电压（2.7-4.3 V vs. Li+/Li），并且两种正极材料具有相近的工作电压平台，使得硫酸铁钠材料与高镍材料在材料层面上的混合使用提供了可能性，有望解决上述高镍电池的实际应用难题，获得兼具高能量密度和优异循环、倍率及低温性能的锂钠混用离子电池；因此，本发明研制了一种混合活性材料及锂钠混用离子电池，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的是：提供一种混合活性材料及锂钠混用离子电池，以解决现有技术中在低温环境下，高镍锂电池容量衰减过快，常温工作环境下的高倍率和长循环寿命均不理想，制约了其实际应用的问题。

本发明的技术方案是：一种混合活性材料，包括高镍正极材料和硫酸铁钠正极材料，并混合而成。

优选的，所述高镍正极材料的分子式为LiNi_1-xTM_xO₂，其中，0≤x≤0.5，TM选用Co，Mn，Al，Fe中的一种或多种的组合；

所述硫酸铁钠正极材料的分子式为Na_mFe(SO₄)_n，其中，n＝(m+2)/2，1.0≤m≤3.0。

优选的，设定所述硫酸铁钠正极材料占所述混合活性材料的质量百分数为Qwt%，Q与x呈正相关，Q∈[0.1，99.9]。

基于一种正极材料，本发明还研制了一种锂钠混用离子电池，包括正极极片、负极极片、电解液及隔膜，其特征在于：所述正极极片包括正极集流体，以及形成于所述正极集流体上的正极材料；所述正极材料包括所述的一种混合活性材料，以及导电剂、粘结剂；

所述负极极片采用锂金属负极，或者采用负极集流体与负极材料的组合，所述负极材料形成于所述负极集流体上，所述负极材料包括负极活性材料、导电剂和粘结剂；