一种钠电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种钠电池，属于电池技术领域。所述钠电池包括正极、负极、电解液和隔膜；所述正极包括活性物质，所述活性物质包括选自钛酸钠、二氧化锰、硫粉和硬碳中的至少一种；所述负极的活性成分包括钠或钠铜合金、钠铝合金、钠镁合金等合金。所述钠电池具有低成本、高安全、高能量密度、绿色环保等优点。绿色环保等优点。

A sodium battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种钠电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于电池
，具体涉及一种钠电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]二次电池也称为可充电电池，是一种可重复充放电、多次使用的电池。目前主要的二次电 池技术有铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池和锂离子电池。锂离子电池因其高能量密度、寿命长 等优点在储能领域有着广泛的应用，然而锂的自然丰度低且分布不均，使得锂离子电池成本不 断提升。钠在元素周期表中位于锂的正下方，具有与金属锂最接近的化学性质，且在地壳中储 量丰度，丰度为锂的数千倍，所以钠离子电池有望成为新一代高性能、低成本储能技术。钠离 子电池的工作原理与锂离子电池相似，通过钠离子在正负极发生氧化还原反应实现能量的存储 与释放。钠离子电池的核心组成部件包含正极、负极和电解液。充电时，钠离子从正极活性材 料中脱出，嵌入负极活性材料；放电时，钠离子从负极活性材料脱出而嵌入到正极活性材料 中。
[0003]为了避免金属钠在负极析出，钠离子电池负极设计容量应高于正极，使得正极活性材料决 定了钠离子电池容量。目前，限制钠离子电池应用的主要因素在于：容量和循环稳定性，而这 两种限制因素主要取决于正极活性材料的理论比容量和结构稳定性。因此，开发高性能的正极 材料是钠离子电池应用的关键。现有的钠离子电池正极活性材料包括层状氧化物和有机正极， 层状氧化物的理论容量高但结构稳定性不理想，有机正极的理论容量和结构稳定性均不理想， 且制备工艺也较为复杂。
[0004]因此，仍亟需一种容量高，结构稳定性好，安全性好、低成本的钠电池。<br/>
技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种钠电池。
[0006]一种钠电池，其包括：正极、负极、电解液和隔膜；所述正极包括正极活性物质，所述正 极活性物质包括选自钛酸钠、二氧化锰、硫粉和硬碳中的至少一种；所述负极包括负极活性成 分，所述负极的活性成分包括钠、钠铜合金、钠铝合金或钠镁合金。
[0007]所述负极为金属钠复合铜集流体。
[0008]所述正极包括正极活性物质、导电剂和粘结剂。
[0009]所述正极活性物质为钛酸钠和其他正极活性物质，所述其他正极活性物质选自二氧化锰、 硫粉、硬碳中的至少一种。在一些实施例中，所述正极活性物质为钛酸钠和硬碳。在一些实施 例中，所述正极活性物质为钛酸钠、二氧化锰和硬碳。
[0010]所述钛酸钠和其他正极活性物质的质量比为1:9
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9:1。在一些实施例中，所述钛酸钠和其 他正极活性物质的质量比为1:7
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7:1。在一些实施例中，所述钛酸钠和其他正极活性物质的质 量比为1:6
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6:1。在一些实施例中，所述钛酸钠和其他正极活性物质的质量比为1:5
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5:1。在一 些实施例中，所述钛酸钠和其他正极活性物质的质量比为1:3
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3:1。在一些实施例中，所述钛 酸钠和其他正极活性物质的质量比为2:1
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1:2。在一些实施例中，所述
钛酸钠和其他正极活性 物质的质量比为1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、1:2、1:1.5、45:55、1:1、55:45、 1.5:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8或1:9。
[0011]所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的重量比为(80～95):(0.5～8):(1～5)。在一些 实施例中，所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的重量比为(90～95):(2～6):(1～4)。在 一些实施例中，所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的重量比为(90～95):(2～4): (2～3)。在一些实施例中，所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的重量比为(90～95): (3～4):(2～3)。
[0012]所述电解液包括钠盐、溶剂A和添加剂。
[0013]所述钠盐包括选自六氟磷酸钠、硝酸钠、双氟磺酰亚胺钠(NaFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺 钠(NaTFSI)、二氟草酸硼酸钠(NaODFB)和二草酸硼酸钠(NaBOB)中的至少一种。在一 些实施例中，所述钠盐包括六氟磷酸钠和硝酸钠。在一些实施例中，所述钠盐包括六氟磷酸钠 和硝酸钠，所述六氟磷酸钠和硝酸钠的重量比为0.5:99
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99:0.5。在一些实施例中，所述钠盐 包括六氟磷酸钠和硝酸钠，所述六氟磷酸钠和硝酸钠的重量比为10:90
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90:10。在一些实施例 中，所述钠盐包括六氟磷酸钠和硝酸钠，所述六氟磷酸钠和硝酸钠的重量比为10:90、 20:80、30:70、40:60、45:55、50:50、55:45、60:40、70:30、80:20或90:10。
[0014]所述溶剂A包括选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二甲醚(DME)、FPC(氟代碳酸丙烯 酯)、FEMC、FDMC和全氟代二甲醚(CF3OCF3)中的至少一种。在一些实施例中，所述溶 剂A包括氟代碳酸乙烯酯和二甲醚。
[0015]所述添加剂包括选自CsPF6(六氟磷酸铯)、FVC(氟代碳酸亚乙酯)、FPS(氟代1、 3
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丙磺酸内酯)、FPST(氟代1、3
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丙烯磺酸内酯)和FSPA(氟代硫酸丙烯酯)中的至少一 种。在一些实施例中，所述添加剂包括选自CsPF6(六氟磷酸铯)、FVC(氟代碳酸亚乙 酯)、FPS(氟代1、3
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丙磺酸内酯)中的至少一种。在一些实施例中，所述添加剂包括选自 CsPF6(六氟磷酸铯)、FVC(氟代碳酸亚乙酯)、FPS(氟代1、3
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丙磺酸内酯)。
[0016]所述隔膜的基材包括选自聚乙烯或聚丙烯。
[0017]所述隔膜表面含有涂层，所述涂层为陶瓷、勃姆石、磷酸钛铝钠和聚偏氟乙烯或它们任意 至少两种的混合物。在一些实施例中，所述隔膜表面含有涂层，所述涂层为陶瓷、勃姆石、磷 酸钛铝钠和聚偏氟乙烯的混合物。在一些实施例中，所述隔膜表面含有涂层，所述涂层为陶 瓷、勃姆石、磷酸钛铝钠和聚偏氟乙烯的混合物，所述陶瓷、勃姆石、磷酸钛铝钠和聚偏氟乙 烯的重量比为(33
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50)：(60
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30)：(5
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10)：(2
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10)。在一些实施例中，所述隔膜表面 含有涂层，所述涂层为磷酸钛铝钠和聚偏氟乙烯。在一些实施例中，所述隔膜表面含有涂层， 所述涂层为磷酸钛铝钠和聚偏氟乙烯，所述磷酸钛铝钠和聚偏氟乙烯的重量比为80：20
‑
95： 5。
[0018]基于所述电解液的总体积，所述钠盐的含量为0.5mol/L
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5.0mol/L。在一些实施例中，基 于所述电解液的总体积，所述钠盐的含量为0.5mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L、 2.0mol/L、2.5mol/L、3.0mol/L、3.5mol/L、4.0mol/L、4.5mol/L或5.0mol/L。在一些优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠电池，其包括：正极、负极、电解液和隔膜；所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质包括选自钛酸钠、二氧化锰、硫粉和硬碳中的至少一种；所述负极包括负极活性成分，所述负极活性成分包括钠、钠铜合金、钠铝合金或钠镁合金。2.根据权利要求1所述的钠电池，所述负极为金属钠复合铜集流体；任选地，所述正极包括正极活性物质、导电剂和粘结剂。3.根据权利要求2所述的钠电池，所述正极活性物质为钛酸钠和其他正极活性物质，所述其他正极活性物质选自二氧化锰、硫粉、硬碳中的至少一种；任选地，所述钛酸钠和其他正极活性物质的质量比为1:2
‑
2:1；任选地，所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的重量比为(80～95):(0.5～8):(1～5)。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的钠电池，所述电解液包括钠盐、溶剂A和添加剂。5.根据权利要求1
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4任一项所述的钠电池，所述钠盐包括选自六氟磷酸钠、硝酸钠、双氟磺酰亚胺钠、双三氟甲烷磺酰亚胺钠、二氟草酸硼酸钠和二草酸硼酸钠中的至少一种；或者所述钠盐包括六氟磷酸钠和硝酸钠；任选地，所述溶剂A包括选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二甲醚(DME)、FPC(氟代碳酸丙烯酯)、FEMC、FDMC和全氟代二甲醚(CF3OCF3)中的至少一种；或者所述溶剂A包括氟代碳酸乙烯酯和二甲醚；任选地，所述添加剂包括选自六氟磷酸铯、氟代碳酸亚乙酯、氟代1、3
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丙磺酸内酯、氟代1、3
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丙烯磺酸内酯和氟代硫酸丙烯酯中的至少一种；任选地，所述隔膜的基材包括选自聚乙烯或聚丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雯彧，
申请(专利权)人：深圳市超壹新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：