【技术实现步骤摘要】
本申请涉及钠离子电池，更具体地说，它涉及一种掺有碳纳米管的钠离子液态电池及其制备方法。
技术介绍
1、随着锂电池资源越来紧张，与锂离子电池有着相似工作原理的钠离子电池，也逐渐被大家探索，相比较锂资源，钠资源更加丰富和广泛分布，钠资源储量远远超过锂，因此开发钠离子电池可以降低电池材料的成本，并减少对有限锂资源的依赖。
2、但是传统电极材料在钠离子电池中存在容量衰减和循环寿命短的问题，进而缩短钠离子电池的循环寿命，增加电池的使用成本。
技术实现思路
1、为了改善传统钠离子电池的循环寿命，本申请提供一种掺有碳纳米管的钠离子液态电池及其制备方法。
2、第一方面，本申请提供一种掺有碳纳米管的钠离子液态电池，采用如下的技术方案：
3、一种掺有碳纳米管的钠离子液态电池，所述钠离子液态电池包括钠正极和硬碳负极，所述钠正极包括以下重量份的原料：钠离子活性材料91-95份，正极粘结剂2-3份，导电剂0.5-1.5份，碳纳米管0.5-1.5份，单壁碳管0.05-0.15份，正极溶剂40-55份，所述硬碳负极包括以下重量份的原料：硬碳91-93份，导电剂1.5-2.5份，羧甲基纤维素钠1.5-2份，负极粘结剂3-4份，单壁碳管0.05-0.15份，负极溶剂40-55份。
4、通过采用上述技术方案，在钠正极原料中使用碳纳米管能够为电极材料提供更多的活性表面积，增加钠离子的吸附和嵌入反应的位点，进而提高电极的储能容量。同时，碳纳米管具有良好的化学稳定性和结构稳定
5、优选的，所述正极溶剂为n-甲基吡咯烷酮，所述负极溶剂为水。
6、优选的，所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯，所述负极粘结剂为丁苯橡胶。
7、通过采用上述技术方案，聚偏氟乙烯、丁苯橡胶具有较高的粘结强度，能够分别促使钠正极、硬碳负极材料与集流体之间形成良好的粘接层，能够分别将正、负极材料牢固的固定在集流体上，提高电池的结构稳定性，减少电极材料的剥离或脱落。聚偏氟乙烯具有较好的化学稳定性，能够在高压条件下不被氧化，在钠离子电池正极材料与电解液之间提供稳定的界面。丁苯橡胶具有较高的化学稳定性和电化学稳定性，能够在低压条件下不被还原。同时成膜后的丁苯橡胶具有较好的透气性，有利于电池内部的气体交换，提高电池的循环寿命。
8、优选的，所述正极粘结剂还包括聚丙烯酸、海藻酸钠中的一种。
9、通过采用上述技术方案，使用聚丙烯酸或者海藻酸钠作为正极粘接剂与聚偏氟乙烯复配，能够降低钠正极材料的ph，与正极钠离子材料中的碱性物质中和，减少聚偏氟乙烯容易出现凝胶的现象，提高钠正极材料的流动性，减少钠正极材料中颗粒的团聚现象，有利于后期钠正极材料的涂覆。
10、优选的，所述导电剂为导电石墨。
11、优选的，所述钠离子活性材料为层状氧化物，所述层状氧化物为钠钴氧化物、钠镍氧化物、钠锰氧化物中的一种。
12、通过采用上述技术方案，以钠钴氧化物、钠镍氧化物、钠锰氧化物为主的层状氧化物，能够具有较高的钠离子嵌入、脱嵌容量，能够为电池提供更大的储能能力和更高的放电功率，增强电池的循环稳定性，抵抗电池结构变化和容量衰减的问题，进而延长电池的使用寿命和循环次数。同时钠钴氧化物、钠镍氧化物、钠锰氧化物在充放电过程中，钠离子能够插入层状的氧化物结构中，形成纳插层化合物，这种嵌脱软反应是可逆的，进而促使电极材料具有较好的循环性能。
13、优选的，所述硬碳负极原料还包括介孔硅0.03-0.05份
14、通过采用上述技术方案，介孔硅具有较高的比表面积和良好的孔隙连通性，能够提高电池的储钠容量和化学稳定性，有效提高硬碳负极的容量和循环寿命，减少电池体系膨胀的问题，提高电池的使用寿命和循环次数。
15、优选的，所述介孔硅孔径为20-50nm。
16、第二方面，本申请提供一种掺有碳纳米管的钠离子液态电池的制备方法，采用如下的技术方案：
17、一种掺有碳纳米管的钠离子液态电池的制备方法，包括以下具体步骤：
18、预先将正极粘结剂和正极溶剂混合，再加入导电剂、碳纳米管、单壁碳管混合均匀，最后加入钠离子活性材料混合，脱泡，过筛，制得钠离子正极浆料，然后将钠离子正极浆料涂布在正极集流体上，依次进行烘烤干燥、辊压得到钠正极片；
19、将负极粘结剂和负极溶剂混合，再加入导电剂、羧甲基纤维素钠、单壁碳管混合均匀，最后加入硬碳混合均匀，脱泡，过筛，制得硬碳负极浆料，然后将硬碳负极浆料涂布在负极集流体上，依次进行烘烤干燥、辊压得到硬碳负极片；
20、最后将钠正极片和硬碳负极片进行组装制得掺有碳纳米管的钠离子液态电池。
21、通过采用上述技术方案，制备的钠离子液态电池在各个组分的协同作用下，具有较高的电子传输速率和钠离子扩散速率，增强了电极的储能容量，进而提高电池的充放电速率、功率密度和循环寿命。
22、综上所述，本申请具有以下有益效果：
23、1、由于本申请在钠正极材料中使用碳纳米管为电极材料提供更多的活性表面积，提高电极的循环稳定性和循环寿命。在钠正极材料和硬碳负极材料中添加单壁碳管，能够利用较高的比表面积和优异的电子传输性能，提高电极材料中钠离子扩散速率和电子传输速率，进一步提高电池的充放电速率、功率密度和循环寿命。
24、2、本申请中在正极粘结剂中使用聚丙烯酸或海藻酸钠与聚偏氟乙烯相结合，利用聚丙烯酸、海藻酸钠中和正极材料中的碱性物质，降低钠正极材料的ph，减少聚偏氟乙烯出现凝胶的现象，并提高电极材料的流动性，提高电池的结构稳定性和电化学稳定性。
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1.一种掺有碳纳米管的钠离子液态电池，其特征在于，所述钠离子液态电池包括钠正极和硬碳负极，所述钠正极包括以下重量份的原料：钠离子活性材料 91-95份，正极粘结剂2-3份，导电剂0.5-1.5份，碳纳米管 0.5-1.5份，单壁碳管0.05-0.15份，正极溶剂40-55份，所述硬碳负极包括以下重量份的原料：硬碳91-93份，导电剂1.5-2.5份，羧甲基纤维素钠1.5-2份，负极粘结剂 3-4份，单壁碳管0.05-0.15份，负极溶剂40-55份。
2.根据权利要求1所述的掺有碳纳米管的钠离子液态电池，其特征在于，所述正极溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述负极溶剂为水。
3.根据权利要求1所述的掺有碳纳米管的钠离子液态电池，其特征在于，所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯，所述负极粘结剂为丁苯橡胶。
4.根据权利要求3所述的掺有碳纳米管的钠离子液态电池，其特征在于，所述正极粘结剂还包括聚丙烯酸、海藻酸钠中的一种。
5.根据权利要求1所述的掺有碳纳米管的钠离子液态电池，其特征在于，所述导电剂为导电石墨。
6.根据权利要求1所述的掺有碳
7.根据权利要求1所述的掺有碳纳米管的钠离子液态电池，其特征在于，所述硬碳负极原料还包括介孔硅0.03-0.05份。
8.根据权利要求7所述的掺有碳纳米管的钠离子液态电池，其特征在于，所述介孔硅孔径为20-50nm。
9.一种权利要求1-8任一项所述的掺有碳纳米管的钠离子液态电池的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种掺有碳纳米管的钠离子液态电池，其特征在于，所述钠离子液态电池包括钠正极和硬碳负极，所述钠正极包括以下重量份的原料：钠离子活性材料 91-95份，正极粘结剂2-3份，导电剂0.5-1.5份，碳纳米管 0.5-1.5份，单壁碳管0.05-0.15份，正极溶剂40-55份，所述硬碳负极包括以下重量份的原料：硬碳91-93份，导电剂1.5-2.5份，羧甲基纤维素钠1.5-2份，负极粘结剂 3-4份，单壁碳管0.05-0.15份，负极溶剂40-55份。
2.根据权利要求1所述的掺有碳纳米管的钠离子液态电池，其特征在于，所述正极溶剂为n-甲基吡咯烷酮，所述负极溶剂为水。
3.根据权利要求1所述的掺有碳纳米管的钠离子液态电池，其特征在于，所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯，所述负极粘结剂为丁苯橡胶。
4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄镇财，吴红英，
申请(专利权)人：杭州力奥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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