本发明涉及储能装置,尤其涉及一种复合补钠剂、正极片及其制备方法、用电设备。
背景技术:
1、由于钠离子储能装置的正极片存在钠损失的问题,故可以通过补钠技术对损失掉的钠进行一定补充。然而,目前的补钠技术要么产业化应用困难,要么补钠功能较为单一,钠离子储能装置难以在初始化成阶段到后续循环充放电阶段,实现全阶段的补钠,进而难以从化成到循环充放电的整个过程来提高钠离子储能装置的电化学性能。
技术实现思路
1、本发明实施例公开了一种复合补钠剂、正极片及其制备方法、用电设备,该复合补钠剂能够产业化应用,且能够实现梯度补钠,在初始化成阶段到后续循环充放电阶段,实现全阶段的补钠,能够从化成到循环充放电的整个过程来提高钠离子储能装置的电化学性能。
2、为了实现上述目的,第一个方面,本发明公开了一种复合补钠剂,该复合补钠剂设于钠离子储能装置的正极片,该复合补钠剂包括:第一补钠剂和第二补钠剂,所述第一补钠剂具有第一氧化电位,所述第二补钠剂具有第二氧化电位,所述第一氧化电位小于3.9v,所述第二氧化电位为3.9v~4.4v。
3、作为一种可选的实施方式,在本发明的实施例中,所述第一氧化电位小于或等于3.8v,和/或,所述第二氧化电位为3.9v~4.1v。
4、作为一种可选的实施方式,在本发明的实施例中,所述第一补钠剂包括nanio2、nacro2、na2mno2、nafeo2、naxfe(1-y)alyo2、naxfe(1-y)tiyo2(0.8≤x≤2,y≧0)中的一种或多种的混合,和/或,所述第二补钠剂包括na2o2、na2o、na3p、na2c2o2、na2c2o4的一种或多种的混合。
5、作为一种可选的实施方式,在本发明的实施例中,所述第一补钠剂与所述第二补钠剂的摩尔比为(2~5):1。
6、第二个方面,本发明公开了一种钠离子储能装置的正极片,所述钠离子储能装置的工作电压为1.5v~4.1v,所述正极片包括如第一个方面所述的复合补钠剂。
7、作为一种可选的实施方式,在本发明的实施例中,所述正极片包括正极集流体、以及设于所述正极集流体上的正极活性材料层和补钠层,所述正极活性材料层包括所述第二补钠剂,所述补钠层包括所述第一补钠剂。
8、作为一种可选的实施方式,在本发明的实施例中,所述补钠层还包括第一导电剂和第一溶剂,其中,所述第一补钠剂、所述第一导电剂以及所述第一溶剂的质量比为80:(10~15):150。
9、作为一种可选的实施方式,在本发明的实施例中,所述正极活性材料层还包括正极活性物质、第二导电剂和第二溶剂,其中,所述第二补钠剂和所述正极活性物质的质量比为(1~5):100。
10、作为一种可选的实施方式,在本发明的实施例中,所述补钠层还包括所述第二补钠剂,和/或,所述正极活性材料层还包括所述第一补钠剂。
11、作为一种可选的实施方式,在本发明的实施例中,所述正极片由正极集流体以及设于所述正极集流体上的正极活性材料层组成,所述正极活性材料层包括所述第一补钠剂和所述第二补钠剂。
12、作为一种可选的实施方式,在本发明的实施例中,所述正极片包括正极集流体、以及依次设于所述正极集流体上的正极活性材料层和补钠层,所述补钠层包括所述第一补钠剂和所述第二补钠剂。
13、第三个方面,本发明公开了如第二个方面的正极片的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
14、提供正极集流体;
15、将所述第二补钠剂、正极活性物质、第二导电剂和第二溶剂混合涂覆至所述正极集流体上并烘干以得到正极活性材料层;
16、将所述第一补钠剂、第一导电剂和第一溶剂混合加工至所述正极活性材料层的表面以得到补钠层。
17、作为一种可选的实施方式,在本发明的实施例中,所述将所述第一补钠剂、第一导电剂和第一溶剂混合加工至所述正极片基底并烘干以得到所述补钠层的步骤中,采用静电喷涂或静电纺丝进行加工。
18、第四个方面,本申请还公开了一种用电设备,所述用电设备包括用电设备本体及设置于所述用电设备本体内的钠离子储能装置,所述钠离子储能装置包括如第二个方面所述的正极片,所述钠离子储能装置用于为所述用电设备本体供电。
19、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
20、本发明实施例提供的复合补钠剂通过具有不同氧化电位的第一补钠剂和第二补钠剂形成一定的氧化电位梯度,可实现对钠离子储能装置的梯度补钠效果。不仅如此,由于复合补钠剂设置于钠离子储能装置的正极片,具有易于操作加工、可减少处理工序、无苛刻加工条件等优势,故适合产业化应用。其中,第一补钠剂的第一氧化电位小于或等于3.9v,第二补钠剂的第二氧化电位为3.9v~4.4v。
21、钠离子储能装置在初始化成(英文名:formation,指对通过对高温老化后的钠离子储能装置进行首次充电,用于激活电池,初始化成阶段会在负极片的表面形成sei膜(solidelectrolyteinter face,固体电解质界面膜))阶段的充电电压较低,一般不高于3.9v,且soc(state of charge,荷电状态)在60%以内,而第一补钠剂具有小于3.9v的较低第一氧化电位,能够先于第二补钠剂进行钠补偿,从而可以弥补化成阶段形成sei膜造成的钠损失,提高钠离子储能装置的首次充放电效率。钠离子储能装置后续多次充放电的循环阶段的氧化电位较高,设置第二氧化电位为3.9v~4.4v的第二补钠剂,由于其氧化电位较高,能够补充充放电循环过程中的钠损失,从而能够提升钠离子的循环性能。由此,钠离子储能装置在初始化成阶段到后续循环充放电阶段,能够实现全阶段的补钠,从而化成阶段到循环充放电的整个过程都能够提高钠离子储能装置的电化学性能。
1.一种复合补钠剂,其特征在于,所述复合补钠剂用于钠离子储能装置的正极片,所述复合补钠剂包括:第一补钠剂和第二补钠剂,所述第一补钠剂具有第一氧化电位,所述第二补钠剂具有第二氧化电位,所述第一氧化电位小于3.9v,所述第二氧化电位为3.9v~4.4v。
2.根据权利要求1所述的复合补钠剂,其特征在于,所述第一氧化电位小于或等于3.8v,和/或,所述第二氧化电位为3.9v~4.1v。
3.根据权利要求1所述的复合补钠剂,其特征在于,所述第一补钠剂包括nanio2、nacro2、na2mno2、nafeo2、naxfe(1-y)alyo2、naxfe(1-y)tiyo2(0.8≤x≤2,y≧0)中的一种或多种的混合,和,所述第二补钠剂包括na2o2、na2o、na3p、na2c2o2、na2c2o4的一种或多种的混合。
4.根据权利要求1至3所述的复合补钠剂,其特征在于,所述第一补钠剂与所述第二补钠剂的摩尔比为(2~5):1。
5.一种钠离子储能装置的正极片,其特征在于,所述钠离子储能装置的工作电压为1.5v~4.1v,所述正极片包括如权利要求1至4任一项所述的复合补钠剂。
6.根据权利要求5所述的正极片,其特征在于,所述正极片包括正极集流体、以及设于所述正极集流体上的正极活性材料层和补钠层,所述正极活性材料层包括所述第二补钠剂,所述补钠层包括所述第一补钠剂。
7.根据权利要求6所述的正极片,其特征在于,所述补钠层还包括第一导电剂和第一溶剂,其中,所述第一补钠剂、所述第一导电剂、以及所述第一溶剂的质量比为80:(10~15):150。
8.根据权利要求6所述的正极片,其特征在于,所述正极活性材料层还包括正极活性物质、第二导电剂和第二溶剂,其中,所述第二补钠剂和所述正极活性物质的质量比为(1~5):100。
9.根据权利要求5所述的正极片,其特征在于,所述正极片由正极集流体以及设于所述正极集流体上的正极活性材料层组成,所述正极活性材料层包括所述第一补钠剂和所述第二补钠剂。
10.根据权利要求5所述的正极片,其特征在于,所述正极片包括正极集流体、以及依次设于所述正极集流体上的正极活性材料层和补钠层,所述补钠层包括所述第一补钠剂和所述第二补钠剂。
11.一种如权利要求5至10任一项所述的正极片的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
12.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述将所述第一补钠剂、第一导电剂和第一溶剂混合加工至所述正极片基底并烘干以得到所述补钠层的步骤中,采用静电喷涂或静电纺丝进行加工。
13.一种用电设备,其特征在于,所述用电设备包括用电设备本体及设置于所述用电设备本体内的钠离子储能装置,所述钠离子储能装置包括如权利要求5至10任一项所述的正极片,所述钠离子储能电池用于为所述用电设备本体供电。
