一种钠电池的供能结构及钠电池制造技术

本发明专利技术公开了一种钠电池的供能结构，包括正极材料、限位板、隔膜、负极材料、电解质和集流体。本发明专利技术采用五氧化二钒配合Na

【技术实现步骤摘要】
一种钠电池的供能结构及钠电池


[0001]本专利技术涉及新能源
，具体涉及一种钠电池的供能结构。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于其较高的能量密度、较高的安全性能、优良的结构可塑性等众多优点，被广泛应用于便携类电子产品、新能源汽车及储能设备中。2010年后，随着动力电池及电化学储能领域对锂离子电池的需求越来越大，导致锂离子电池的材料供不应求，锂资源价格也随之上涨，因此寻找高性能低成本的新型储能系统对于实现碳中和的发展战略至关重要；
[0003]在众多的储能体系中，钠离子电池被认为是锂离子电池的理想替代品。首先在材料成本方面，钠元素在地壳中的丰度位于第6位，来源更加广泛，成本更加低廉，例如我们日常食用的食盐就是最常见的钠盐—氯化钠；最常见的氯化钠来源有海盐、湖盐以及岩盐(矿盐)等。其次在材料制备方面，锂离子电池正极材料的制备通常使用碳酸锂作为前驱体，而目前实验室中用于合成钠离子电池正极材料的前驱体包括碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠、草酸钠、柠檬酸钠、硝酸钠、氢氧化钠甚至偶见关于金属钠的讨论，制备方法更加多样。在电化学反应原理上，钠离子电池与锂离子电池具有相似的工作机理，同为摇椅式电池。正极可以采用过渡金属层状氧化物、普鲁士蓝类似物、聚阴离子化合物等、负极可以采用碳基、钛基、磷基等材料。相似的电池结构使得生产工艺可以套用锂离子电池的装配方法，降低了生产设备的研发成本。最后，钠离子电池的负极可以使用铝作为集流体，也大幅降低了电池的整体成本。此外，钠离子较高的标准电极电势使得钠离子电池具有更高的安全性能(可放电到0V)；
[0004]根据应用场景不同，钠离子电池主要可分为动力和储能两种。目前商业化的新能源汽车的动力电池以锂离子电池为主和少量燃料电池，钠离子电池用于电动汽车仍处于实验阶段。由于钠离子电池相对较低的能量密度，只能率先用于低速电动汽车以及部分低续航乘用车领域；
[0005]目前，钠离子电池的供能结构主要包括正极材料、负极材料、电解质、集流体和隔膜五个部分，在结构上与锂电池基本相同，其中正极材料、负极材料、隔膜的结构也均为简单的板体/片体上开设通孔的简单结构，简单的结构使得成品制作加工的成本相对较低，但随着机械化技术的发展，复杂的结构加工成本逐渐降低，原料成本逐渐增加，从而使得加工成本与原料成本的比值逐渐变小，因此，以增加加工复杂程度为代价减少材料成本支出的工业改良模式逐渐被提上日程，钠电池的研发亦是如此，与其他产业不同的是，钠电池处于发展初期，因此很多厂商还未投入大规模生产，因此多数制造机械尚未成型，其结构工艺的改良具有较大的可实施性。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：针对钠离子电池部件结构单一，材料成本较高的缺点，本专利技术提供一种
钠电池的供能结构。
[0007]技术方案：为解决上述问题，本专利技术采用一种钠电池的供能结构，包括正极材料、限位板、隔膜、负极材料；所述限位板包括主板、限位体、第一副板和第二副板；所述限位体位于主板一侧，所述第一副板套设于主板上，所述第二副板位于主板另一侧并与第一副板之间具有间隔，所述第一副板与第二副板平行放置；
[0008]所述正极材料上设有若干与限位体匹配定位的限位孔，所述隔膜上设有供主板穿过的插孔；所述限位体插入限位孔中，主板穿过矩形插孔，隔膜靠近负极材料一侧与第一副板面对正极材料的一侧接触，隔膜与正极材料之间具有间隔；第二副板抵靠负极材料，隔膜与负极材料之间具有间隔。
[0009]进一步的，所述正极材料包括内板、外板和极柱；
[0010]所述内板包括内板本体和位于内板一侧弯折形成的卡扣；所述内板本体与外板的接触面上开有若干条内半柱形槽，所述内半柱形槽与卡扣一侧所在的侧边平行；内板本体上还开有与内半柱形槽位置相交的若干内通口，在垂直内半柱形槽方向上的两个相邻内通口之间开有内透气孔；所述内板本体上开有若干与限位体匹配的限位孔；
[0011]所述外板包括外板本体，所述外板本体的一侧设置有与卡扣配合设置的卡板，所述外板本体与内板的接触面上开有若干条外半柱形槽，当内板与外板贴合时，内半柱形槽与外半柱形槽共同组成一个完整的柱形通孔；所述外板本体上开有与内通口位置匹配且形状相同的外通口，当内板与外板贴合时，内通口与外通口共同组成一个通孔；所述外板本体上开有与内透气孔位置匹配且形状相同的外透气孔，当内板与外板贴合时，内透气孔与外透气孔共同组成一个通孔；
[0012]所述极柱从柱形通孔中贯穿插入。
[0013]进一步的，所述内板和外板的材料为五氧化二钒；所述极柱的材料为Na
x
CoO2化合物，其中X值的范围为0.55
‑
0.65。
[0014]进一步的，所述隔膜包括隔膜本体，所述隔膜本体上开设有若干隔膜孔，所述隔膜本体上还开设有供主板穿过的矩形插孔。
[0015]进一步的，所述负极材料包括负极板本体，所述负极板本体上开设有若干负极板孔。
[0016]进一步的，所述限位板和隔膜的材料相同，均为聚烯烃复合隔膜、纤维素隔膜、含氟聚合物隔膜、复合型隔膜中的一种。
[0017]进一步的，所述负极材料的材料为硬碳、软碳、钛基氧化物以及合金中的一种。
[0018]进一步的，还包括电解质和集流体，所述集流体包裹正极材料、限位板、隔膜、负极材料、电解质，电解质在集流体内流动。
[0019]进一步的，所述电解质选用有机液体电解质，所述集流体选用铝箔。
[0020]本专利技术还提供一种钠电池，所述钠电池具有本专利技术所述的钠电池的供能结构。
[0021]有益效果：本专利技术相对于现有技术，其显著优点如下：
[0022](1)该钠电池的供能结构，通过在现有基础上增设限位板，实现对正极材料、负极材料和隔膜位置的简单限定，避免了由于隔膜局部破损而导致的正极材料、负极材料接触后的短路，同时使得正极材料和负极材料之间的相对距离可以得到很好的控制，使得钠电池的供能情况相对稳定。
[0023](2)该钠电池的供能结构，采用五氧化二钒配合Na
x
CoO2化合物作为正极材料，在保证钠电池性能的前提下，极大程度上减少了正极材料的成本支出。
附图说明
[0024]图1为本专利技术结构示意图；
[0025]图2为本专利技术正极材料结构示意图；
[0026]图3为本专利技术正极材料取出极柱后结构示意图；
[0027]图4为本专利技术正极材料内板结构示意图；
[0028]图5为本专利技术正极材料外板结构示意图；
[0029]图6为本专利技术限位板结构示意图；
[0030]图7为本专利技术隔膜结构示意图；
[0031]图8为本专利技术负极材料结构示意图。
具体实施方式
[0032]如图1所示，本实施例中的一种钠电池的供能结构，包括正极材料1、限位板2、隔膜3、负极材料4、电解质和集流体。
[0033]如图2所示，正极材料1包括内板12、外板13和极柱11，其中内板12和外板13材料均为五氧化二钒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠电池的供能结构，其特征在于，包括正极材料(1)、限位板(2)、隔膜(3)、负极材料(4)；所述限位板(2)包括主板(24)、限位体(22)、第一副板(21)和第二副板(23)；所述限位体(22)位于主板(24)一侧，所述第一副板(21)套设于主板(24)上，所述第二副板(23)位于主板(24)另一侧并与第一副板(21)之间具有间隔，所述第一副板(21)与第二副板(23)平行放置；所述正极材料(1)上设有若干与限位体(22)匹配定位的限位孔(125)，所述隔膜(3)上设有供主板(24)穿过的插孔(33)；所述限位体(22)插入限位孔(125)中，主板(24)穿过矩形插孔(33)，隔膜(3)靠近负极材料(4)一侧与第一副板(21)面对正极材料(1)的一侧接触，隔膜(3)与正极材料(1)之间具有间隔；第二副板(23)抵靠负极材料(4)，隔膜(3)与负极材料(4)之间具有间隔。2.根据权利要求1所述的钠电池的供能结构，其特征在于，所述正极材料(1)包括内板(12)、外板(13)和极柱(11)；所述内板(12)包括内板本体(126)和位于内板(12)一侧弯折形成的卡扣(122)；所述内板本体(126)与外板(13)的接触面上开有若干条内半柱形槽(121)，所述内半柱形槽(121)与卡扣(122)一侧所在的侧边平行；内板本体(126)上还开有与内半柱形槽(121)位置相交的若干内通口(123)，在垂直内半柱形槽(121)方向上的两个相邻内通口(123)之间开有内透气孔(124)；所述内板本体(126)上开有若干与限位体(22)匹配的限位孔(125)；所述外板(13)包括外板本体(133)，所述外板本体(133)的一侧设置有与卡扣(122)配合设置的卡板(132)，所述外板本体(133)与内板(12)的接触面上开有若干条外半柱形槽(131)，当内板(12)与外板(13)贴合时，内半柱形槽(121)与外半柱形槽(131)共同组成一个完整的柱形通孔(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧锐，刘奕贯，马奕扬，韩宗姗，张钧凯，
申请(专利权)人：南京交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：