钠离子电池的修复方法技术

本发明专利技术公开了一种钠离子电池的修复方法，包括以下步骤：S1：将旧的钠离子电池以阶梯放电程序进行深度放电，直到电压为0V后，继续小电流放电到负电压，并恒压保持一端时间；S2:将电池在室温下放置2

【技术实现步骤摘要】
钠离子电池的修复方法


[0001]本专利技术涉及钠离子电池领域，尤其涉及一种钠离子电池的修复方法。

技术介绍

[0002]近年来，钠离子电池的关键技术研究逐渐走向成熟，由于地球上钠离子储量为锂储量420倍，其存量丰富、价格低廉，理论成本较锂离子电池可减低30％
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40％，且钠离子电池在安全性、低温等性能更优异，因此在汽车、储能和消费等市场均得到了广泛关注。
[0003]钠离子电池的工作原理与锂离子电池类似，是通过钠离子在正负极之间来回运动，实现充电和放电。在首次充放电过程中，电池负极表面形成固体电解质膜SEI(Solid Electrolyte Interface)，以离子导通、电子绝缘的特性来防止电解液在负极不断发生还原反应，显著提高电池的循环性能和使用寿命。但是SEI的形成过程需要消耗活性离子，使得电池的首次充放电效率往往不高，一般来说，采用石墨作为负极的锂离子电池的首次充放电效率在85
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92％，而采用硬碳作为负极的钠离子电池的首次充放电效率仅有75％
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85％，即有更多的钠离子被消耗在首次充放电过程中，其中大部分参与了SEI的形成过程，小部分由于电池设计的冗余设计，储存于负极材料结构中，无法参与后续的充放电过程。也就是说，相比于锂离子电池，钠离子的使用效率更低。
[0004]另外，对于理想的钠离子或锂离子等二次电池来说，在其循环周期内容量平衡不会发生改变，然而实际上情况却复杂得多，任何能够产生或消耗活性离子的副反应都可能导致电池容量平衡的改变，一旦电池的容量平衡状态发生改变，这种改变就是不可逆的，并且会随着使用进行累积，对电池寿命性能产生严重影响。一般来说，电池在使用过一段时间后，容量衰减为标称容量的80％，即可认为寿命终止，而当前行业主流厂商的动力电池循环寿命通常在800
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1500次。在电池的容量发生衰减时，一般是由于材料结构本身发生了变化导致的储存活性离子的空间变少，或者是由于活性离子在使用过程中由于副反应的发生被消耗掉了，特别是电解液的消耗导致电池电化学界面的破坏，在电池合理的使用电压范围内，后者往往是决定电池容量衰减的关键问题。
[0005]所以，如何通过材料、设计、工艺及使用等方法提升活性离子的使用效率、减少副反应对活性离子的消耗、降低活性离子的呆滞占比，则成为提升电池高效转换和使用寿命的重要课题。

技术实现思路

[0006]针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种钠离子电池的修复方法，能够有效激活电池内呆滞的活性钠离子，有效提升容量、能量和功率等电化学性能，大幅度的提升了钠离子电池的转换效率和生命周期，充分发挥了钠离子电池的商业价值。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种钠离子电池的修复方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将旧的钠离子电池以阶梯放电程序进行深度放电，直到电压为0V后，继续小电流放电到负电压，并恒压保持一端时间；
[0009]S2:将电池在室温下放置2
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24h，进行去极化处理；
[0010]S3：将电池置于45℃条件下，进行阶梯电流程序激活电池。
[0011]作为优选，在步骤S1中，在放电初期采用大功率电流进行放电，在放电中后期逐渐降低放电倍率电流，最后在电池电压进入2V以下的放电阶段时，采取更小倍率电流进行放电并且多次循环，使得电压达到(
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0.5V)
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(
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3V)之间。
[0012]作为优选，所述电池的放电过程分为三个阶段，第一阶段为全放电区间，使得全电池电压下降至2V进入第二阶段，第二阶段进行小倍率放电，使得电压从2V降低至
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2.8V；负极的对钠电压从0.1V升高至4.5V,然后进行第三阶段，全电池电压继续下降，负极电压持续上升，直到全电池电压降低至
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3V。
[0013]作为优选，所述放电的电流为1C到0.1C,放电截止电压为(
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2V)
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(
‑
3V)。
[0014]作为优选，所述钠离子电池的负极材料为铝、金、钛、银、铂和钯中的一种。
[0015]作为优选，在步骤S3中，充电初期采用大倍率电流进行恒流充电，后续阶段采用低电流进行恒流充电，当电池的电压达到电池的额定容量的50％
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100％SOC时，停止充电。
[0016]作为优选，充电过程采用阶梯充电的方式进行充电，充电电流为1C
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0.05C。
[0017]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术提供的钠离子电池的修复方法，无需对电池进行改造，只需要使用充放电设备进行处理即可，首先将钠离子电池以阶梯放电程序进行深度放电，并且放电到负电压，然后在室温下静置一段时间进去去极化处理，最后将电池置于45℃条件下，进行阶梯电流程序激活电池，即完成钠离子电池的性能修复。此过程再次利用并激活了SEI膜中和负极冗余设计储存的呆滞活性钠离子，电池容量、能量和功率性能均可得到一定提升。全过程无需对钠离子电池的外部机械结构进行破坏或额外增加装置，也无需在电池制造过程中增加补钠添加剂，更无需对电池进行开孔和补充电解液，仅需利用常规的直流充放电设备，即可完成整个修复过程，为钠离子电池的高效利用和性能修复提供了简单、快捷且低成本的方法。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的步骤流程图；
[0019]图2为本专利技术的离子运动示意图；
[0020]图3为钠离子电池放电三电极测试结果图；
[0021]图4为钠离子电池深度放电和充电激活后放电曲线。
[0022]主要元件符号说明如下：
[0023]1.正极集流体铝箔2.正极材料3.隔膜4.负极集流体铝箔5.负极
[0024]6.SEI膜7.活性离子。
具体实施方式
[0025]为了更清楚地表述本专利技术，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步地描述，当然本专利技术的保护范围不仅于此，本领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下所能想到的简单置换，都属于本申请的保护范围。
[0026]请参阅图1和图2，本专利技术公开了一种钠离子电池的修复方法，包括以下步骤：S1：将旧的钠离子电池以阶梯放电程序进行深度放电，直到电压为0V后，继续小电流放电到负
电压，并恒压保持一端时间；S2:将电池在室温下放置2
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24h，进行去极化处理；S3：将电池置于45℃条件下，进行阶梯电流程序激活电池。在具体实施过程中，通过对电池以阶梯放电程序进行深度放电，使得储存在负极中的活性钠离子完全回嵌到正极中，同时当电池放电至1V以下时，通过三电极测试发现，该阶段正极的电位快速降低，负极的电位快速升高，当负极电位达到3V(vs Na/Na+)以上时，SEI膜就会发生分解反应，也就是说在使用过程中不断生成和增厚的SEI膜中的呆滞钠离子会被激活，重新回嵌到正极中，实现再次利用。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将旧的钠离子电池以阶梯放电程序进行深度放电，直到电压为0V后，继续小电流放电到负电压，并恒压保持一端时间；S2:将电池在室温下放置2
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24h，进行去极化处理；S3：将电池置于45℃条件下，进行阶梯电流程序激活电池。2.根据权利要求1所述的钠离子电池的修复方法，其特征在于，在步骤S1中，在放电初期采用大功率电流进行放电，在放电中后期逐渐降低放电倍率电流，最后在电池电压进入2V以下的放电阶段时，采取更小倍率电流进行放电并且多次循环，使得电压达到（
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0.5V ）
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(
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3V)之间。3.根据权利要求2所述的钠离子电池的修复方法，其特征在于，所述电池的放电过程分为三个阶段，第一阶段为全放电区间，使得全电池电压下降至2V进入第二阶段，第二阶段进行小倍率放电，使得电压从2V降低至
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2.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓蕾，张升亮，臧俊，宋杰，
申请(专利权)人：山东零壹肆先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：