CN111799437A - 正极极片及钠离子电池 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种正极极片及钠离子电池，正极极片包括正极集流体以及设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极活性物质层，所述正极活性物质层背向所述正极集流体的表面的粗糙度R1为0.5μm～15μm。本申请提供的正极极片及钠离子电池，通过将正极活性物质层的表面粗糙度R1控制在预定范围内，使得正极极片及钠离子电池具有良好的倍率性能。

Description

正极极片及钠离子电池
技术领域
本申请属于储能装置技术领域，尤其涉及一种正极极片及钠离子电池。
背景技术
目前，锂离子电池占据动力电池的核心地位，同时锂离子电池也面临着极大的挑战，如锂资源分布不均且日益紧缺、上游材料价格不断攀升、循环回收技术开发滞后、老旧电池循环回收利用率低下等问题。钠离子电池能够利用钠离子在正负极之间的脱嵌过程实现充放电，而且钠资源的储量远比锂丰富、分布更为广泛、成本远比锂低，因此钠离子电池成为很有潜能替代锂离子电池的新一代电化学体系。
然而，由于钠离子半径较大，导致钠离子在极片中的迁移速度较慢，这就造成了钠离子电池的倍率性能较差。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本申请提供一种正极极片及钠离子电池，旨在使正极极片及钠离子电池具有良好的倍率性能。
为了达到上述目的，本申请第一方面提供一种正极极片，正极极片包括正极集流体以及设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性物质层，正极活性物质层背向正极集流体的表面的粗糙度R1(简称为正极活性物质层的表面粗糙度R1)为0.5μm～15μm。
本申请第二方面提供一种钠离子电池，钠离子电池包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解液，其中正极极片为根据本申请第一方面的正极极片。
相对于现有技术，本申请至少具有以下有益效果：
本申请提供的正极极片及钠离子电池，通过将正极活性物质层的表面粗糙度R1控制在预定范围内，使得正极极片及钠离子电池具有良好的倍率性能。
进一步地，通过同时将正极活性物质层的表面粗糙度R1和正极活性材料的平均粒径Dv50控制在预定范围内，能够更好地改善正极极片及钠离子电池的倍率性能。
具体实施方式
为了使本申请的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合具体实施例对本申请进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或几种”中“几种”的含义是两个以上。
本申请的上述发明内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
正极极片
首先说明根据本申请第一方面的正极极片。本申请的第一方面提供的一种正极极片包括正极集流体以及层叠设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性材料。
所述正极活性物质层背向正极集流体的表面的粗糙度R1(简称为正极活性物质层的表面粗糙度R1)优选为0.5μm～15μm。
其中，正极活性物质层的表面粗糙度R1在上述范围内，有利于使正极极片具有较大的活化面积，增大正极反应速率，从而提高正极极片的倍率性能；并有利于使正极表面的电流密度分布均匀，提高正极极片大电流下的容量性能。另外，正极活性物质层的表面粗糙度R1在上述范围内，还防止了正极活性物质层因过大的表面粗糙度刺穿钠离子电池隔离膜而造成的电池内短路，保证钠离子电池具有较高的安全性能。
因此，本申请提供的正极极片，通过将正极活性物质层的表面粗糙度R1控制在上述范围内，使得正极极片及采用该正极极片的钠离子电池具有良好的倍率性能。
在一些可选的实施例中，正极活性物质层的表面粗糙度R1的上限值可以选自15μm、13μm、12μm、10μm、9μm、8μm、7μm、6μm，下限值可以选自0.5μm、1μm、2μm、2.5μm、3μm、4μm、4.5μm、5μm。正极活性物质层的表面粗糙度R1的范围可以由前述任意上限值和任意下限值组成。
优选地，正极活性物质层的表面粗糙度R1为3μm～10μm，更好地发挥上述效果。
进一步地，正极活性材料的平均粒径Dv50优选为0.3μm～15μm，进一步优选为0.5μm～13μm，更优选为1μm～10μm。正极活性材料的平均粒径Dv50在上述范围内，有利于使正极活性物质层的表面粗糙度R1控制在上述范围内；以及，使得钠离子和电子在正极活性材料中的迁移路径较短，提高正极活性材料的导离子性和导电子性，从而提高正极极片在充放电过程中的电化学动力学性能及倍率性能，并能够减小正极极化，提高正极极片在充放电循环过程中的容量保持率。正极活性材料的平均粒径Dv50在上述范围内，还有利于使正极活性材料具有优化的活性比表面积，保证正极活性材料具有较高的电化学活性的同时，减少颗粒表面的副反应，从而使正极极片具有较高的电化学性能。
本申请提供的正极极片，通过同时将正极活性物质层的表面粗糙度R1和正极活性材料的平均粒径Dv50控制在上述范围内，使得正极极片及采用该正极极片的钠离子电池具有更好的倍率性能。
进一步地，正极活性材料的比表面积优选为0.5m2/g～20m2/g，进一步优选为0.8m2/g～12m2/g，更优选为1m2/g～10m2/g。正极活性材料的比表面积在上述范围内，使得正极活性材料具有较大的活性比表面积，从而保证材料具有较高的电化学性能；并且确保正极活性材料的活性比表面积不会过大，过大的活性比表面积容易导致颗粒表面的副反应增多，增加产气，降低材料的电化学性能；过大的活性比表面积还容易造成正极活性材料颗粒与颗粒之间的团聚，降低循环性能。
正极活性材料的比表面积在上述的范围内，还能够减少正极浆料制备过程中的吸液现象，提高正极浆料中的固含量及颗粒分散均匀性，从而能够提高正极活性物质层的颗粒分散均匀性和压实密度，进而提高钠离子电池的比容量和能量密度，并改善钠离子电池的倍率性能及循环性能。
本申请提供的正极极片，正极活性物质层的厚度优选为50μm～300μm，更优选为100μm～200μm。若正极活性物质层的厚度过大，则会增加钠离子及电子迁移路径的迂曲度及长度，降低钠离子及电子在正极极片中的扩散能力，使正极极片的倍率性能下降；当正极活性材料通过粘结剂粘结于正极集流体至少一个表面上时，过大的正极活性物质层的厚度还可能降低正极活性物质层与正极集流体之间的粘结力，从而影响正极极片性能的发挥。若正极活性物质层的厚度过小，则会使得钠离子电池的比容量及能量密度较低。
在本文中，正极活性物质层的表面粗糙度、厚度、以及下文提及中的正极活性物质层的面密度均指的是正极极片中单面的正极活性物质层的表面粗糙度、厚度、面密度数值范围。
本申请提供的正极极片中，正极活性物质层的面密度优选为5mg/cm2～30mg/cm2，更优选为15mg/cm2～25mg/cm2。正极活性物质层的面密度过大，通常意味着正极活性物质层的厚度越大，钠离子及电子的迁移路径迂曲度增大、迁移距离增长，钠离子及电子受到来自正极活性材料颗粒、界面及粘结剂等的阻碍越多，则正极极片的倍率性能变差；当正极活性材料通过粘结剂粘结于正极集流体至少一个表面上时，过大的面密度还可能降低正极活性物质层与正极集流体之间的粘结力，从而影响正极极片性能的发挥。而正极活性物质层的面密度过小，则钠离子电池的比容量及能量密度较低。
在本文中，正极活性物质层的面密度可以通过公式ca＝ma/sa计算得出，其中ca为正极活性物质层的面密度，ma为正极活性物质层的质量，sa为正极活性物质层的面积。
本申请提供的正极极片的电阻优选为500mΩ以下，进一步优选为5mΩ～500mΩ，更优选为5mΩ～200mΩ。正极极片的电阻优选为500mΩ以下，更优选为200mΩ以下，能够更好地改善钠离子电池的倍率性能及安全性能；考虑到正极极片的制备难度，正极极片的电阻优选为5mΩ以上。
本申请提供的正极极片，对正极活性材料的种类不做具体限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。作为示例，正极活性材料可选自钠过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物及普鲁士蓝类化合物中的一种或几种，优选包括钠过渡金属氧化物。
上述钠过渡金属氧化物例如为NaxM1O2，其中M1可以选自Ti、V、Mn、Co、Ni、Fe、Cr及Cu的一种或几种，0<x≤1。上述聚阴离子型化合物例如为NaFePO4、Na3V2(PO4)3、NaM2PO4F及Na3(VOy)2(PO4)2F3-2y中的一种或几种，其中M2可以选自V、Fe、Mn及Ni中的一种或几种，0≤y≤1。上述普鲁士蓝类化合物例如为NazM3M4(CN)6，其中M3、M4可以选自Ni、Cu、Fe、Mn、Co及Zn中的一种或几种，0<z≤2。
正极活性物质层中还可选的包括粘结剂和/或导电剂，对粘结剂、导电剂的种类不做具体限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。
作为示例，上述粘结剂可以是聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的一种或几种；上述导电剂可以是石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或几种。
正极集流体的材质不受具体限制，可根据实际需求进行选择，优选采用铝箔。
可以按照本领域常规方法制备上述正极极片。通常将正极活性材料及可选的导电剂和粘结剂分散于溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮，简称为NMP)中，形成均匀的正极浆料，将正极浆料涂覆在正极集流体至少一个表面上，经烘干、冷压等工序后，得到正极极片。在制备过程中，可以通过调整冷压步骤轧辊的表面粗糙度及正极活性材料的平均粒径Dv50中的一种或几种，来获得预设的正极活性物质层的表面粗糙度R1。
钠离子电池
本申请的第二方面提供一种钠离子电池，包括本申请第一方面的正极极片。
由于采用了本申请第一方面的正极极片，本申请的钠离子电池具有良好的倍率性能。
钠离子电池还包括负极极片、隔离膜和电解液。
负极极片包括负极集流体以及设置于负极集流体至少一个表面上的负极活性物质层，负极活性物质层包括负极活性材料。
进一步地，负极活性物质层背向负极集流体的表面的粗糙度R2(简称为负极活性物质层的表面粗糙度R2)优选为0.4μm～18μm。其中，负极活性物质层的表面粗糙度R2在上述范围内，有利于使负极极片具有较大的活化面积，增大负极反应速率，从而有利于提高负极极片及钠离子电池的倍率性能；并有利于使负极表面的电流密度分布均匀，提高负极极片大电流下的容量性能。另外，负极活性物质层的表面粗糙度R2在上述范围内，还防止了负极活性物质层因过大的表面粗糙度刺穿钠离子电池隔离膜而造成的电池内短路，保证钠离子电池具有较高的安全性能。
在一些可选的实施例中，负极活性物质层的表面粗糙度R2的上限值可以选自18μm、16μm、15μm、13μm、12μm、10μm、9μm、8μm、7μm、6μm，下限值可以选自0.4μm、0.8μm、1μm、1.6μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm。负极活性物质层的表面粗糙度R2的范围可以由前述任意上限值和任意下限值组成。
进一步地，负极活性物质层的表面粗糙度R2优选为3μm～12μm。
在一些实施例中，正极活性物质层的表面粗糙度R1与负极活性物质层的表面粗糙度R2之比优选为0.5～2。正极活性物质层的表面粗糙度R1与负极活性物质层的表面粗糙度R2之比在上述范围内，有利于使钠离子电池具有较高的整体反应速率，以及较低的电池极化，从而使得钠离子电池具有更高的倍率性能、容量性能及循环性能。而如果正极活性物质层的表面粗糙度R1与负极活性物质层的表面粗糙度R2之比过大或过小，则意味着钠离子电池的整体反应速率降低、极化增大，导致钠离子电池的电化学性能降低。
在一些可选的实施例中，正极活性物质层的表面粗糙度R1与负极活性物质层的表面粗糙度R2之比的上限值可以为2、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0，下限值可以为0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95。正极活性物质层的表面粗糙度R1与负极活性物质层的表面粗糙度R2之比的范围可以由前述任意上限值和任意下限值组成。
进一步地，正极活性物质层的表面粗糙度R1与负极活性物质层的表面粗糙度R2之比优选为0.8～1.2。
进一步地，负极活性材料的平均粒径Dv50优选为1μm～20μm，进一步优选为2μm～15μm，更优选为4μm～10μm。负极活性材料的平均粒径Dv50在上述范围内，有利于使负极活性物质层的表面粗糙度R2控制在上述范围内；以及，使得钠离子和电子在负极活性材料中的迁移路径较短，提高负极活性材料的导离子性和导电子性，从而提高负极极片在充放电过程中的电化学动力学性能及倍率性能，并能够减小负极极化现象，提高负极极片在充放电循环过程中的容量保持率。负极活性材料的平均粒径Dv50在上述范围内，还有利于使负极活性材料具有优化的活性比表面积，保证负极活性材料具有较高的电化学活性的同时，减少来自正极的钠离子在颗粒表面的固体电解质膜成膜消耗，从而使钠离子电池具有较高的首圈放电比容量及库伦效率。
本申请的负极极片，通过同时将负极活性物质层的表面粗糙度R2和负极活性材料的平均粒径Dv50控制在上述范围内，能够使得负极极片及采用该负极极片的钠离子电池具有更好的倍率性能。
进一步地，负极活性材料的比表面积优选为0.1m2/g～15m2/g，进一步优选为0.3m2/g～12m2/g，更优选为0.5m2/g～8m2/g。负极活性材料的比表面积在上述范围内，使得负极活性材料具有较大的活性比表面积，从而保证材料具有较高的电化学性能；并且能够保证正极活性材料的活性比表面积不会过大，过大的活性比表面积会增大来自正极的钠离子固体电解质膜成膜消耗，降低钠离子电池的首圈放电比容量及库伦效率。
进一步地，负极活性物质层的厚度优选为30μm～250μm，进一步优选为40μm～180μm，更优选为50μm～130μm。若负极活性物质层的厚度过大，则会增加钠离子及电子迁移路径的迂曲度及长度，降低钠离子及电子在负极极片中的扩散能力，使钠离子电池的倍率性能下降；当负极活性材料通过粘结剂粘结于负极集流体至少一个表面上时，过大的负极活性物质层的厚度还可能降低负极活性物质层与负极集流体之间的粘结力，从而影响钠离子电池性能的发挥。若负极活性物质层的厚度过小，则可能使负极不能充分接收来自正极的钠离子，容易导致析钠，造成安全隐患。
在本文中，负极活性物质层的表面粗糙度、厚度以及下文提及的负极活性物质层的面密度均指的是负极极片中单面的负极活性物质层的表面粗糙度、厚度、面密度的数值范围。
进一步地，负极活性物质层的面密度优选为4mg/cm2～25mg/cm2，更优选为10mg/cm2～20mg/cm2。负极活性物质层的面密度过大，通常意味着负极活性物质层的厚度越大，钠离子及电子的迁移路径迂曲度增大、迁移距离增长，钠离子及电子受到来自负极活性材料颗粒、界面及粘结剂等的阻碍越多，则钠离子电池的倍率性能变差；当负极活性材料通过粘结剂粘结于负极集流体至少一个表面上时，过大的面密度还可能降低负极活性物质层与负极集流体之间的粘结力，从而影响钠离子电池性能的发挥。而负极活性物质层的面密度过小，则可能使负极不能充分接收来自正极的钠离子，容易导致析钠，造成安全隐患。
在本文中，负极活性物质层的面密度可以通过公式cc＝mc/sc计算得出，其中cc为负极活性物质层的面密度，mc为负极活性物质层的质量，sc为负极活性物质层的面积。
本申请的钠离子电池，对负极活性材料的种类不做具体限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。作为示例，负极活性材料可以选自碳材料、合金材料、过镀金属氧化物、过镀金属硫化物、磷基材料及钛酸盐材料中的一种或几种，优选包括碳材料。
上述碳材料可以选自天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(MCMB)、硬碳及软碳中的一种或几种，优选包括硬碳。
上述合金材料可以选自由Si、Ge、Sn、Pb及Sb中的至少两种组成的合金材料中的一种或几种。
上述过渡金属氧化物的化学式例如是M5 uOv，其中M5可以选自Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb及V中的一种或几种，au＝2v，a为M5的化合价态。
上述过渡金属硫化物的化学式例如是M6 iSj，其中M6可以选自Fe、Co、Ni、Cu、Mn、Sn、Mo、Sb及V中的一种或几种，bi＝2j，b为M6的化合价态。
上述磷基材料可以选自红磷、白磷及黑磷中的一种或几种。
上述钛酸盐材料可以选自Na2Ti3O7、Na2Ti6O13、Na4Ti5O12、Li4Ti5O12、NaTi2(PO4)3中的一种或几种。
负极活性物质层还可选的包括导电剂、粘结剂及增稠剂中的一种或几种，对它们的种类不做具体限制，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择。
作为示例，用于负极活性物质层的导电剂可以是石墨、超导碳、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或几种；粘结剂可以是聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的一种或几种；增稠剂可以是羧甲基纤维素钠(CMC)。
负极集流体的材质不受具体的限制，可根据实际需求进行选择，优选采用铜箔。
可以按照本领域常规方法制备上述负极极片。通常将负极活性材料及可选的导电剂、粘结剂和增稠剂分散于溶剂中，溶剂可以是去离子水，形成均匀的负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体至少一个表面上，经烘干、冷压等工序后，得到负极极片。在制备过程中，可以通过调整冷压步骤轧辊的表面粗糙度及负极活性材料的平均粒径Dv50中的一种或几种，来获得预设的负极活性物质层的表面粗糙度R2。
本申请提供的钠离子电池，对上述隔离膜没有特别的限制，可以选用任意公知的具有电化学稳定性和化学稳定性的多孔结构隔离膜，例如可以是玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的一种或几种的单层或多层薄膜。
本申请提供的钠离子电池，上述电解液可以是包括有机溶剂和电解质钠盐。作为示例，有机溶剂可以是碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)及碳酸二乙酯(DEC)中的一种或几种；电解质钠盐可以是NaPF6、NaClO4、NaBCl4、NaSO3CF3及Na(CH3)C6H4SO3中的一种或几种。
将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序堆叠好，使隔离膜处于正极极片与负极极片之间起到隔离的作用，得到电芯，也可以是经卷绕后得到电芯；将电芯置于包装外壳中，注入电解液并封口，得到钠离子电池。
正极活性物质层的表面粗糙度R1及负极活性物质层的表面粗糙度R2均为本领域公知的含义，可以用本领域公知的仪器及方法进行测定。例如可以用表面粗糙度仪方便地测定，再例如采用北京凯达科仪科技有限公司的NDT110型表面粗糙度仪进行测定。
正极活性材料的平均粒径Dv50及负极活性材料的平均粒径Dv50均为本领域公知的含义，可以用本领域公知的仪器及方法进行测定。例如可以用激光粒度分析仪方便地测定，如英国马尔文仪器有限公司的Mastersizer3000型激光粒度分析仪。
正极活性材料的比表面积为本领域公知的含义，可以用本领域公知的仪器及方法进行测定，例如可以用氮气吸附比表面积分析测试方法测试，并用BET(Brunauer EmmettTeller)法计算得出，其中氮气吸附比表面积分析测试可以是通过美国Micromeritics公司的Tri StarⅡ型比表面与孔隙分析仪进行。
正极极片的电阻为本领域公知的含义，可以用本领域公知的仪器及方法进行测定，例如采用BER1300型极片电阻测试仪。作为示例，将正极极片裁成10cm×10cm规格的检测样品，将检测样品的上下两侧夹持于电阻测试仪的两个导电端子之间，测量正极极片的电阻，其中导电端子的面积为153.94mm2。每个正极极片取4个检测样品，每个检测样品测试10个点的电阻值后，取平均值，作为正极极片的电阻。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
1)正极极片的制备
将普鲁士蓝类正极活性材料Na2MnFe(CN)6、导电炭黑Super P、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按90:5:5的重量比在适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中充分搅拌混合，使其形成均匀的正极浆料，混合过程在抽真空条件下进行，减少浆料与空气中的水分接触；将正极浆料涂覆于正极集流体铝箔上，并在100℃下干燥后，使用表面粗糙度Ra＝0.5μm的轧辊进行冷压，得到正极极片。正极活性物质层的表面粗糙度R1为0.5μm；正极活性材料Na2MnFe(CN)6的平均粒径Dv50为3μm。
2)负极极片的制备
将负极活性材料硬碳、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、导电炭黑按照重量比为90:5:5在适量的去离子水中混合均匀制备成负极浆料；然后将负极浆料涂覆在负极集流体铜箔上，经干燥、冷压后，得到负极极片。
3)隔离膜采用玻璃纤维薄膜。
4)电解液的制备
将等体积的碳酸乙烯酯(EC)及碳酸丙烯酯(PC)混合均匀，得到有机溶剂，然后将六氟磷酸钠NaPF6均匀溶解在上述有机溶剂中，得到电解液，其中六氟磷酸钠NaPF6的浓度为1mol/L。
5)将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，经卷绕后得到电芯，将电芯装入包装外壳中，加入上述电解液并封口，经化成、静置等工艺后，得到钠离子电池。
实施例2～13及对比例1～6
与实施例1不同的是，调整正极极片的制备步骤1)中的相关参数，详见下面的表1。
实施例14～20
与实施例1不同的是，调整正极极片的制备步骤1)及负极极片的制备步骤2)中的相关参数，详见下面的表2。
测试部分
对上述钠离子电池进行倍率性能测试。
将实施例1～11、14～20、以及对比例1～2分别以0.1C、1C倍率进行充放电，其中1C＝170mAh/g，充放电的截止电压为2.0V～4.0V。
将实施例12及对比例3～4分别以0.1C、1C倍率进行充放电，其中1C＝130mAh/g，充放电的截止电压为2.0V～4.2V。
将实施例13及对比例5～6分别以0.1C、1C倍率进行充放电，其中1C＝109mAh/g，充放电的截止电压为2.0V～4.0V。
将钠离子电池以设定倍率恒流充电至截止电压上限，之后恒压充电至电流为0.05C，之后静置5min，以设定倍率恒流放电至截止电压下限，再静置5min，此为一个循环充放电过程。将钠离子电池按照上述方法进行5圈循环充放电测试，记录循环第5圈的放电比容量。
钠离子电池循环5圈后的倍率放电容量比(％)＝1C充放电循环第5圈的放电比容量/0.1C充放电循环第5圈的放电比容量×100％
实施例1～13及对比例1～6的测试结果示于表1；实施例14～20的测试结果示于表2。
表1
Figure BDA0002020062720000131
通过实施例1～13与对比例1～6的对比可以看出，当正极活性物质层的表面粗糙度R1过小时，钠离子电池的倍率放电容量比下降较多，这是因为过小的正极活性物质层的表面粗糙度R1减小了正极表面的活化面积，从而降低了正极反应速率，导致倍率性能较低；当正极活性物质层的表面粗糙度R1过大时，钠离子电池的倍率性能也明显下降，这主要是由于过大的正极活性物质层的表面粗糙度R1造成了正极表面的电流分布不均匀，导致电极反应不完全，故倍率性能较低。
进一步地，通过实施例1～11的结果可以看出，当正极活性物质层的表面粗糙度R1和正极活性材料的平均粒径Dv50同时控制在预定范围内时，钠离子电池具有更高的倍率放电容量比。
综上所述，本申请提供的正极极片及钠离子电池，通过将正极活性物质层的表面粗糙度R1控制在预定范围内，能够有效地提高钠离子电池的倍率性能。进一步地，通过同时将正极活性物质层的表面粗糙度R1和正极活性材料的平均粒径Dv50控制在预定范围内，能够进一步提高钠离子电池的倍率性能。
表2
Figure BDA0002020062720000141
通过实施例15～19与实施例14、20的对比可以看出，当正极活性物质层的表面粗糙度R1与负极活性物质层的表面粗糙度R2之比控制在前述预定范围内时，能够更好地提高钠离子电池的倍率性能。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种正极极片，其特征在于，包括正极集流体以及设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极活性物质层，所述正极活性物质层背向所述正极集流体的表面的粗糙度R1为0.5μm～15μm。
2.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性物质层背向所述正极集流体的表面的粗糙度R1为3μm～10μm。
3.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性物质层中正极活性材料的平均粒径Dv50为0.3μm～15μm，优选为1μm～10μm；
和/或，所述正极活性物质层中正极活性材料的比表面积为0.5m2/g～20m2/g，更优选为1m2/g～10m2/g。
4.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性物质层的厚度为50μm～300μm，优选为100μm～200μm。
5.根据权利要求1所述的正极极片，其特征在于，所述正极活性物质层的面密度为5mg/cm2～30mg/cm2，优选为15mg/cm2～25mg/cm2。
6.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极极片的电阻为500mΩ以下，优选为5mΩ～200mΩ。
7.一种钠离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、隔离膜及电解液，所述正极极片为权利要求1至6任一项所述的正极极片。
8.根据权利要求7所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极极片包括负极集流体及设置于所述负极集流体至少一个表面上的负极活性物质层，所述负极活性物质层背向所述负极集流体的表面的粗糙度R2为0.4μm～18μm，优选为3μm～12μm。
9.根据权利要求8所述的钠离子电池，其特征在于，所述正极活性物质层背向所述正极集流体的表面的粗糙度R1与所述负极活性物质层背向所述负极集流体的表面的粗糙度R2之比为0.5～2，优选为0.8～1.2。
10.根据权利要求7所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极活性物质层中负极活性材料的平均粒径Dv50为1μm～20μm，优选为4μm～10μm；
和/或，所述负极活性物质层中负极活性材料的比表面积为0.1m2/g～15m2/g，更优选为0.5m2/g～8m2/g。
11.根据权利要求7所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极活性物质层的厚度为30μm～250μm，优选为50μm～130μm。
12.根据权利要求7所述的钠离子电池，其特征在于，所述负极活性物质层的面密度为4mg/cm2～25mg/cm2，优选为10mg/cm2～20mg/cm2。
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