【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
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技术介绍
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1、近年来，随着锂离子电池在各种电子设备(如便携式电话和电动汽车)中的应用，对锂离子电池的需求已增加。事实上，基于锂的化合物相对昂贵，并且天然锂源在地球上分布不均，且由于这些天然锂源局限于少数国家而不易获得。因此，一直在寻求这种元素的替代物。为此，已开发钠离子电池。这是因为钠非常丰富且分布均匀，并且有利地是无毒的且在经济上更有利。
2、钠离子电池通常通过在负电极(阳极)与正电极(阴极)之间可逆地传递钠离子来工作。负电极和正电极通常位于被适合用于传导钠离子的电解质组合物浸泡的多孔隔膜的相反两侧。每个电极都与集流体相关联。集流体连接在允许电流在电极之间流动的外电路中，以平衡钠离子的相关迁移。
3、[技术问题]
4、过渡金属阳离子从正电极中溶出到电解质组合物中是碱性离子电池技术、并且特别是钠离子电池技术中各种高电压电极材料遇到的问题。这种现象是不利的，因为在阳极侧会发生阳离子迁移并且其会干扰sei构建。这是主要的关注点，需要采取应急措施，如电解质改性以降低所选阳离子的溶解度，或活性材料的表面改性、或使用离子选择性膜作为隔膜。
5、wo 2021/073467 a1披露了一种钠离子电池，其中正极活性材料掺杂有低价非活性过渡金属li+。在充电和放电期间，电解质溶液中的有效成分与li+离子相互作用，形成稳定的阴极电解质界面(cei)膜来抑制正极活性材料的其他过渡金属离子的溶出。
6、us2019/296305 a1披露了适合用于非水性电解质
7、在钠离子电池中，根据正电极材料的性质，不同的过渡金属阳离子预计会经历溶出。仅举例来说，在氟磷酸钠(nvpf)/硬碳电池单元循环期间，通常观察到钒阳离子(v2+、v3+、v4+或v5+)溶出，其通过沉积在负电极上而使电池性能降低。
8、需要防止在钠离子电池中过渡金属阳离子从正电极溶出。还需要防止所述过渡金属阳离子从正电极向负电极迁移。最后，需要防止所述过渡金属阳离子在负电极上的沉积，这不利于固体电解质界面(sei)构建。
9、通过提供一种钠离子电池来满足所有这些需求和其他需求，该钠离子电池包含：
10、-正电极；
11、-负电极；
12、-隔膜；
13、-电解质组合物；以及
14、-无机过渡金属阳离子捕获剂。
15、[定义]
16、贯穿本说明书，除非上下文另有要求，否则词语“包含(comprise)”或“包括(include)”或者变体如“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”将理解为暗示包含所陈述的要素或方法步骤或要素组或方法步骤组，但是不排除任何其他的要素或方法步骤或要素组或方法步骤组。根据优选的实施例，术语“包含”和“包括”及其变体意指“排他地由……组成”。
17、如本说明书中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个/一种(a/an)”和“该(the)”包括复数情况。术语“和/或”包括含义“和”、“或”还有与此术语相关联的要素的所有其他可能的组合。
18、术语“在……之间”应理解为包括限值。
19、比率、浓度、量和其他数值数据在本文中可以以范围形式来呈现。应理解的是，使用这样的范围形式仅仅是为了方便和简洁，并且应灵活地解释为不仅包含作为范围限值明确提及的数值，而且还包含被涵盖在此范围之内的所有单独的数值或子范围，如同每个数值和子范围都被明确提及一样。例如，约120℃至约150℃的温度范围应解释为不仅包括明确提及的限值约120℃至约150℃，而且还包括子范围，如125℃至145℃、130℃至150℃等等，以及所指定范围内的单独的量、包括小数量，例如像122.2℃、140.6℃和141.3℃。
20、术语“电解质”具体是指允许离子、例如na+迁移穿过其中但是不允许电子穿过其中传导的材料。电解质在允许离子例如na+穿过电解质传输的同时可用于将电池的阴极和阳极电绝缘。
21、如在本文中所使用的，术语“阴极”和“阳极”是指电池的电极。在na二次电池充电循环期间，na离子离开阴极并且穿过电解质移动到阳极。在充电循环期间，电子离开阴极并且穿过外电路移动到阳极。在na二次电池放电循环期间，na离子从阳极穿过电解质向阴极迁移。在放电循环期间，电子离开阳极并且穿过外电路移动到阴极。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术涉及一种钠离子电池，其包含：
2、-正电极；
3、-负电极；
4、-隔膜；
5、-电解质组合物；以及
6、-无机过渡金属阳离子捕获剂；
7、其中无机过渡金属阳离子捕获剂减少或防止所述过渡金属阳离子向负电极迁移以及其在负电极处或在负电极上沉积。
8、在第二方面，本专利技术涉及包含所述无机过渡金属阳离子捕获剂的正电极、负电极、电解质和隔膜。
9、现在下文中给出了关于本专利技术的更多细节，包括在权利要求书中。
10、无机过渡金属阳离子捕获剂
11、如以上所提及的，无机过渡金属阳离子捕获剂减少或防止所述过渡金属阳离子向负电极迁移以及其在负电极处或在负电极上沉积。
12、无机过渡金属阳离子捕获剂通常选自钙磷酸盐。在一些实施例中，无机过渡金属阳离子捕获剂选自磷酸三钙ca3(po4)2、磷酸八钙ca8h2(po4)6、二磷酸二钙ca2p2o7、三磷酸钙ca5(p3o10)2、磷酸四钙ca4(po4)2o、磷灰石ca10(po4)6(oh,f,cl,br)2、羟基磷灰石(hap)及其混合物。
13、不受任何理论的束缚，钙磷酸盐被认为是呈金属阳离子形式或呈含金属阳离子的化合物形式的各种过渡金属物质的有效捕获剂。预计可以有多于一种金属捕获机制，如涉及钙磷酸盐骨架中ca(i)或ca(ii)离子的取代的离子交换、表面络合、以及新形成的稳定的含磷酸盐相的溶解-沉淀。
14、在一些实施例中，无机过渡金属阳离子捕获剂选自羟基磷灰石(hap)。hap具有通式ca10(po4)6oh2，其ca/p摩尔比为1.67(化学计量)，但具有非常灵活的结构，其中其他金属阳离子可以部分取代ca2+，并且其他阴离子物质可以部分取代磷酸根和/或羟基阴离子。由于这些可能的取代，ca/p比可能变化并且ca/p比的范围典型地为1.50至2.08，这取决于生产方法。例如，碳酸根基团可以通过替换磷酸根和/或羟基基团而插入羟基磷灰石结构中以形成碳酸化羟基磷灰石。因此，当替换磷酸根基团时，碳酸根基团有助于产生ca/p比大于1.67的hap。
15、在一些实施例中，无机过渡金属阳离子捕获剂选自ca/p比范围为1.50至2.00的羟基磷灰石。
16、在一些优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钠离子电池，其包含：
2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其中，该无机过渡金属阳离子捕获剂减少或防止所述过渡金属阳离子向该负电极迁移以及其在该负电极处或在该负电极上沉积。
3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池，其中，该无机过渡金属阳离子捕获剂选自钙磷酸盐，如磷酸三钙Ca3(PO4)2、磷酸八钙Ca8H2(PO4)6、二磷酸二钙Ca2P2O7、三磷酸钙Ca5(P3O10)2、磷酸四钙Ca4(PO4)2O、磷灰石Ca10(PO4)6(OH,F,Cl,Br)2、羟基磷灰石(HAP)及其混合物。
4.根据权利要求3所述的钠离子电池，其中，该无机过渡金属阳离子捕获剂选自Ca/P摩尔比范围为1.50至2.00的羟基磷灰石。
5.根据前述权利要求中任一项所述的钠离子电池，其中，该正电极包含Na3V2(PO4)2F3(NVPF)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的钠离子电池，其中，该负电极包含硬碳。
7.根据前述权利要求中任一项所述的钠离子电池，其中，该电解质组合物包含NaPF6。
8.根据前述权利要
9.根据前述权利要求中任一项所述的钠离子电池，其中，该无机过渡金属阳离子捕获剂被结合到该阳极中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的钠离子电池，其中，该无机过渡金属阳离子捕获剂被结合到该电解质组合物中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的钠离子电池，其中，该无机过渡金属阳离子捕获剂被结合到该隔膜中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的钠离子电池，其中，过渡金属阳离子包括V的阳离子，如V2+、V3+、V4+和V5+。
13.一种正电极，其包含无机过渡金属阳离子捕获剂。
14.一种负电极，其包含无机过渡金属阳离子捕获剂。
15.一种电解质组合物，其包含无机过渡金属阳离子捕获剂。
16.一种隔膜，其包含无机过渡金属阳离子捕获剂。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种钠离子电池，其包含：
2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其中，该无机过渡金属阳离子捕获剂减少或防止所述过渡金属阳离子向该负电极迁移以及其在该负电极处或在该负电极上沉积。
3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池，其中，该无机过渡金属阳离子捕获剂选自钙磷酸盐，如磷酸三钙ca3(po4)2、磷酸八钙ca8h2(po4)6、二磷酸二钙ca2p2o7、三磷酸钙ca5(p3o10)2、磷酸四钙ca4(po4)2o、磷灰石ca10(po4)6(oh,f,cl,br)2、羟基磷灰石(hap)及其混合物。
4.根据权利要求3所述的钠离子电池，其中，该无机过渡金属阳离子捕获剂选自ca/p摩尔比范围为1.50至2.00的羟基磷灰石。
5.根据前述权利要求中任一项所述的钠离子电池，其中，该正电极包含na3v2(po4)2f3(nvpf)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的钠离子电池，其中，该负电极包含硬碳。
7.根据前述权利要求中任...
【专利技术属性】
技术研发人员：MD·布雷达，F·勒克莱尔，
申请(专利权)人：法国特种经营公司，
类型：发明
国别省市：
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