【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池。
技术介绍
1、ups，即不间断电源，是将蓄电池(大多为免维护铅酸蓄电池)与设备主机连接起来，经过逆变器等模块电路系统把直流电转换为市电的设备，主要是在突发停电或电压不稳时，为计算机系统、服务器系统、硬件设备等提供相对稳定的电源，避免数据丢失和设备损坏，保障用电安全，防止系统设备因电压变化和停电事故而产生损害。尤其是在数据中心，通讯基站等行业和关键领域发挥着重要作用。
2、作为备用电源的电池通常为铅酸电池，但由于铅酸电池的重金属污染，在很多国家和地区是禁售的，并且铅酸电池的循环寿命只有3-5年；而大规模使用的锂离子电池，长期的浮充下固相电解质界面(sei)膜增长导致活性锂损失(引用文献：磷酸铁锂/石墨电池浮充寿命及失效分析，李亚楠，杨大鹏，曹勇，王聪，《电池》，vol.53,no.5)，引起容量快速衰减，造成电池循环寿命减少，甚至引发安全性问题，因此开发一种适用于长时效浮充的高安全电池非常必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，适用于长时效浮充，可以作为ups系统的备用电源。
2、实现上述目的的技术方案是：一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于，所述水系钠离子电池的浮充电压为1.5-1.6v；所述正极和负极均采用高稳定型离子嵌脱型的活性材料；所述正极的正极活性材料选用普鲁士蓝类似物，所述负极的负极
3、上述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其中，所述电解液和正极活性材料适配，采用正极控制，在次电压下负极的氧化还原电位远高于水的析氢电位，保证水系钠离子电池不会发生析氢反应，而正极在长期浮充产生的氧气在负极进行还原，循环过程中几乎没有水损耗。
4、上述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其中，所述有机无机混合电解液由溶剂和电解质盐组成，所述溶剂由有机溶剂和无机溶剂组成，无机溶剂为去离子水，有机溶剂为可破坏水分子氢键，加强氢氧键的酯类、醇类、醚类或砜类溶剂；所述有机溶剂与无机溶剂的质量比例为9:1至1:9；所述有机无机混合电解液中电解质盐的浓度为0.5-3.0mol/kg。
5、上述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其中，有机溶剂选自聚乙二醇、琼脂、明胶、乙醇、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、环丁砜、磷酸三甲酯、二甲基砜、二乙二醇二甲基醚、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、双丙烯酸丁二酯和邻苯二甲酸二丙烯酯中的至少一种；
6、所述电解质盐选自高氯酸钠、硫酸钠、甲酸钠、醋酸钠、六氟磷酸钠、硝酸钠、氯化钠、乙酸钠和草酸钠中的至少一种。
7、上述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其中，所述机无机混合电解液中电解质盐为高氯酸钠，浓度为1mol/kg，溶剂为去离子水和磷酸三甲酯的混合溶液，且去离子水与磷酸三甲酯的质量比为3:7。
8、上述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其中，所述正极活性材料采用na1.72mn[fe(cn)6]0.93为正极，所述负极活性材料采用nati2(po4)3，在正常充放电过程中发生的反应如下：
9、正极：
10、负极：
11、在长时间浮充中发生的反应如下：
12、正极：4oh--4e→2h2o+o2
13、负极：2na3ti2(po4)3+o2+2h2o→2nati2(po4)3+4oh-+4na+
14、nati2(po4)3+na++e-→na3ti2(po4)3。
15、本专利技术的内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，既能保证充分发挥活性物质的容量，同时在次电压下负极的氧化还原电位远高于水的析氢电位，保证电池不会发生析氢反应，而正极在长期浮充产生的氧气可以在负极进行还原，循环过程中没有水损耗，适用于长时效浮充，可以作为ups系统的备用电源。
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1.一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于，所述水系钠离子电池的浮充电压为1.5-1.6V；所述正极和负极均采用高稳定型离子嵌脱型的活性材料；所述正极的正极活性材料选用普鲁士蓝类似物，所述负极的负极活性材料选用NASICON结构的磷酸盐，所述负极容量与正极容量的比值为(1.2-1.5):1，所述正极和负极的电极厚度为1.0-2.5mm；所述电解液采用有机无机混合电解液。
2.根据权利要求1所述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其特征在于，所述电解液和正极活性材料适配，采用正极控制，在次电压下负极的氧化还原电位远高于水的析氢电位，保证水系钠离子电池不会发生析氢反应，而正极在长期浮充产生的氧气在负极进行还原，循环过程中几乎没有水损耗。
3.根据权利要求1所述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其特征在于，所述有机无机混合电解液由溶剂和电解质盐组成，所述溶剂由有机溶剂和无机溶剂组成，无机溶剂为去离子水，有机溶剂为可破坏水分子氢键，加强氢氧键的酯类、醇类、醚类或砜类溶剂；所述有机溶剂与无机溶剂的质量比例为9:
4.根据权利要求3所述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其特征在于，有机溶剂选自聚乙二醇、琼脂、明胶、乙醇、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、环丁砜、磷酸三甲酯、二甲基砜、二乙二醇二甲基醚、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、双丙烯酸丁二酯和邻苯二甲酸二丙烯酯中的至少一种；
5.根据权利要求3所述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其特征在于，所述机无机混合电解液中电解质盐为高氯酸钠，浓度为1mol/Kg，溶剂为去离子水和磷酸三甲酯的混合溶液，且去离子水与磷酸三甲酯的质量比为3:7。
6.根据权利要求1所述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料采用Na1.72Mn[Fe(CN)6]0.93为正极，所述负极活性材料采用NaTi2(PO4)3，在正常充放电过程中发生的反应如下：
...【技术特征摘要】
1.一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，包括正极、负极和电解液，其特征在于，所述水系钠离子电池的浮充电压为1.5-1.6v；所述正极和负极均采用高稳定型离子嵌脱型的活性材料；所述正极的正极活性材料选用普鲁士蓝类似物，所述负极的负极活性材料选用nasicon结构的磷酸盐，所述负极容量与正极容量的比值为(1.2-1.5):1，所述正极和负极的电极厚度为1.0-2.5mm；所述电解液采用有机无机混合电解液。
2.根据权利要求1所述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其特征在于，所述电解液和正极活性材料适配，采用正极控制，在次电压下负极的氧化还原电位远高于水的析氢电位，保证水系钠离子电池不会发生析氢反应，而正极在长期浮充产生的氧气在负极进行还原，循环过程中几乎没有水损耗。
3.根据权利要求1所述的一种内部析气自平衡的高安全水系钠离子电池，其特征在于，所述有机无机混合电解液由溶剂和电解质盐组成，所述溶剂由有机溶剂和无机溶剂组成，无机溶剂为去离子水，有机溶剂为可破坏水分子氢键，加...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯肖瑞，孙贤书，李昆，
申请(专利权)人：贲安能源科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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