一种正极复合浆料及其制备方法与流程

本申请属于钠离子电池，具体涉及一种正极复合浆料及其制备方法。

背景技术：

1、钠离子电池凭借资源丰富、成本低廉、低温性能优良等优势，在大规模储能、低速动力电池、备用电源等领域具备重要应用价值。层状氧化物正极材料因其可逆容量高、倍率性能好、制备工艺成熟，是目前产业化进度最快的钠离子正极体系，其中以o3型与p2型应用最为广泛。

2、然而，层状氧化物正极在高温烧结过程中需过量钠盐补钠，粉体表面及孔隙易残留未反应钠盐；同时材料表面活性位点丰富，易吸附空气中的水与二氧化碳，生成naoh、na2co3、nahco3等碱性杂质，造成粉体表面碱性偏高。在nmp浆料体系中，碱性杂质持续游离，使浆料ph值大于10，形成强碱性环境。强碱性浆料会持续破坏pvdf粘结剂的c-f键，引发粘结剂脱氟、链段交联，进而出现浆料增稠、颗粒团聚、凝胶化等问题，极易造成涂布断涂、面密度不均、极片掉粉分层等工艺缺陷，严重影响电池生产合格率与批次一致性。

3、目前行业普遍采用草酸、柠檬酸、马来酸等有机酸作为浆料助剂，通过酸碱中和降低浆料ph、抑制凝胶。但该类酸性助剂存在多项固有技术缺陷，无法从根本上解决行业痛点。比如，有机酸在极片烘烤阶段易热分解，生成co、co2等气体，导致极片内部产生微孔、表面鼓包，引发电池自放电增大、循环产气失效，降低电池安全性与使用寿命；酸性残留会腐蚀正极表层晶体结构，加速充放电过程中过渡金属溶解，恶化电极界面稳定性，造成电池首次库伦效率偏低、循环容量快速衰减；此外，现有单一功能助剂难以同时兼顾浆料流变稳定性、抗凝胶能力与电极界面性能，各类常规复配体系功能单一，无法从根源上同步解决浆料加工性能与电池电化学性能两大核心问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种正极复合浆料及其制备方法，旨在解决正极浆料中添加有机酸浆料助剂存在易产气、浆料易返碱凝胶、电极界面稳定性差、极片力学性能弱的技术问题。

2、本申请第一方面提供一种正极复合浆料，包括下述质量份的原料：正极材料93-96份、导电剂1-4份、粘结剂1-4份、复合添加剂0.1-1份和溶剂20-100份；

3、所述复合添加剂包括下述质量份的原料：氨基膦酸盐30-60份、分散剂30-60份、硼酸酯偶联剂5-15份。

4、根据本申请所述正极复合浆料的一些实施方式，所述复合添加剂中氨基膦酸盐和分散剂的质量比为1:0.8-1.25。

5、根据本申请所述正极复合浆料的一些实施方式，所述正极材料包括钠电层状过渡金属氧化物；优选地，所述钠电层状过渡金属氧化物包括o3型层状氧化物或 p2型层状氧化物。

6、根据本申请所述正极复合浆料的一些实施方式，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。

7、根据本申请所述正极复合浆料的一些实施方式，所述粘结剂包括聚偏二氟乙烯。

8、根据本申请所述正极复合浆料的一些实施方式，所述溶剂包括nmp。

9、根据本申请所述正极复合浆料的一些实施方式，所述氨基膦酸盐包括乙二胺四亚甲基膦酸钠、氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸和二乙烯三胺五亚甲基膦酸钠中的一种或多种。

10、根据本申请所述正极复合浆料的一些实施方式，所述分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮（pvp）。

11、根据本申请所述正极复合浆料的一些实施方式，所述硼酸酯偶联剂包括碳原子数小于8的短碳链直链烷基硼酸酯，环状螯合型硼酸酯及氟代短碳链硼酸酯中的一种或多种。

12、根据本申请所述正极复合浆料的一些实施方式，所述硼酸酯偶联剂包括硼酸三异丙酯、硼酸三丁酯、丙二醇环硼酸酯、乙二醇环硼酸酯、三氟乙基硼酸酯和三氟异丙基硼酸酯中的一种或多种。

13、本申请第二方面提供一种本申请第一方面所述正极复合浆料的制备方法，包括以下步骤：

14、（1）将粘结剂、氨基膦酸盐、分散剂、导电剂、正极材料和溶剂混合，得到混合料；

15、（2）向混合料中加入硼酸酯偶联剂混合，使硼酸酯偶联剂吸附于正极颗粒表面并预键合，得到所述正极复合浆料。

16、根据本申请所述正极复合浆料的制备方法的一些实施方式，还包括将加有硼酸酯偶联剂的混合料进行脱泡处理；优选地，所述脱泡处理包括将混合料在-0.09至-0.1mpa 真空条件下搅拌30-60min脱除气泡。

17、根据本申请所述正极复合浆料的制备方法的一些实施方式，步骤（1）中，所述混合的温度为20-45℃，时间为6-10h。

18、本申请第三方面提供一种钠离子电池，包括本申请第一方面所述正极复合浆料或本申请第二方面所述制备方法得到的正极复合浆料。

19、本申请有益效果包括：本申请所述正极复合浆料具有较强的抗凝胶能力，且粘度稳定性好；由其制备的钠离子电池界面性能好、在充放电过程中不产气，循环性能优异。

1.一种正极复合浆料，其特征在于，包括下述质量份的原料：正极材料93-96份、导电剂1-4份、粘结剂1-4份、复合添加剂0.1-1份和溶剂20-100份；

2.根据权利要求1所述正极复合浆料，其特征在于，所述复合添加剂中氨基膦酸盐和分散剂的质量比为1:0.8-1.25。

3.根据权利要求1所述正极复合浆料，其特征在于，所述正极材料包括钠电层状过渡金属氧化物；

4.根据权利要求1所述正极复合浆料，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种；

5.根据权利要求1所述正极复合浆料，其特征在于，所述氨基膦酸盐包括乙二胺四亚甲基膦酸钠、氨基三亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸和二乙烯三胺五亚甲基膦酸钠中的一种或多种；

6.根据权利要求1所述正极复合浆料，其特征在于，所述硼酸酯偶联剂包括碳原子数小于8的短碳链直链烷基硼酸酯，环状螯合型硼酸酯及氟代短碳链硼酸酯中的一种或多种，

7.权利要求1-6任一项所述正极复合浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述正极复合浆料的制备方法，其特征在于，还包括步骤将加有硼酸酯偶联剂的混合料进行脱泡处理；

9.根据权利要求7所述正极复合浆料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述混合的温度为20-45℃，时间为6-10h。

10.一种钠离子电池，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述正极复合浆料或权利要求7-9任一项所述制备方法得到的正极复合浆料。