[发明专利]正极材料、正极极片、钠离子二次电池和用电装置

说明书

本申请提供了一种正极材料、正极极片、钠离子二次电池和用电装置，正极材料包括基体材料Na₂Fe₂(SO₄)₃，基体材料的表面具有聚阴离子材料和碳材料，聚阴离子材料包括磷酸盐类化合物、NASICON类化合物、焦磷酸盐类化合物或氟化磷酸盐类化合物中的至少一种，基体材料与聚阴离子材料的摩尔比为（1‑a）∶a，其中，0＜a≤0.1；基于正极材料的质量，碳材料的质量百分含量为C%，0.5≤C≤5。本申请提供的钠离子二次电池中的正极材料满足上述特征，能够提升钠离子二次电池的电化学性能。

技术领域

本申请涉及电化学技术领域，特别是涉及一种正极材料、正极极片、钠离子二次电池和用电装置。

背景技术

近年来二次电池如钠离子二次电池体系由于具有资源丰富、价格低廉、环境友好以及与锂离子二次电池相近的电化学性质，受到广泛关注，为电化学储能尤其是大规模储能提供了新的选择。

Na₂Fe₂(SO₄)₃（简称NFSO）材料具有3.8V的高工作电压，是一种理想的钠离子二次电池正极材料。但NFSO材料具有空气敏感性问题，材料表面易吸水、易被氧化。因此，亟需一种新的基于NFSO的正极材料，以尽可能降低其吸水和被氧化的风险，从而提升钠离子二次电池的电化学性能。

发明内容

本申请的目的在于提供一种正极材料、正极极片、钠离子二次电池和用电装置，以提升钠离子二次电池的电化学性能。具体技术方案如下：

本申请的第一方面提供了一种正极材料，其包括基体材料Na₂Fe₂(SO₄)₃，所述基体材料的表面具有聚阴离子材料和碳材料，所述聚阴离子材料包括磷酸盐类化合物、NASICON类化合物、焦磷酸盐类化合物或氟化磷酸盐类化合物中的至少一种，所述基体材料与所述聚阴离子材料的摩尔比为（1-a）∶a，其中，0＜a≤0.1；基于所述正极材料的质量，所述碳材料的质量百分含量为C%，0.5≤C≤5。通过调控正极材料中的基体材料和聚阴离子材料的种类，以及协同调控基体材料与聚阴离子材料的摩尔比、正极材料中碳材料的质量百分含量在本申请范围内，能够使正极材料具有较高的比容量和稳定性，从而提升钠离子二次电池的电化学性能。

在本申请的一些实施方案中，所述基体材料至少部分表面被所述聚阴离子材料和碳材料包覆，所述聚阴离子材料和碳材料对所述基体材料的包覆度≥50%，能够使包覆后的NFSO对空气的稳定性越好，NFSO的放电比容量越高。

在本申请的一些实施方案中，所述正极材料的比表面积为BET m²/g，0.5≤BET≤15，能够一方面减少正极材料与空气的接触面积，从而降低正极材料的吸湿性，另一方面可以减少正极材料与电解液的接触面积，减少正极材料与电解液之间的副反应，从而减少钠离子二次电池的产气。

在本申请的一些实施方案中，所述正极材料的粒径Dv50为2μm至8μm，有利于正极材料的比容量和倍率性能的发挥，同时有利于提升加工性能，颗粒太小搅拌分散困难，颗粒太大不利于比容量和倍率性能的发挥。

在本申请的一些实施方案中，所述正极材料的振实密度为ρ g/cm³，ρ≥0.8，能够提升正极材料的压实密度，达到提升钠离子二次电池能量密度的目的。