[发明专利]一种具有超长循环寿命和优异低温性能的钠离子全电池

说明书

本发明公开了一种具有超长循环性能和优异低温性能的钠离子全电池，它是一种Se/G为负极Na₃V₂(PO₄)₂O₂F为正极的全电池制备方法，通过将正极材料Na₃V₂(PO₄)₂O₂F，负极材料Se/G按照一定的质量比5‑1配比，与导电炭黑和羧甲基纤维素钠盐混合涂片，并烘干；在水、氧含量均小于1 ppm的手套箱内，首先对负极材料预钠化0.5‑24 h后，将两者制备成全电池。用2032扣式电池壳进行封装，即得钠离子全电池样品；将封口的钠离子全电池样品静置10 h，在0.4 A g^‑1的电流密度下，Se/G//Na₃V₂(PO₄)₂O₂F全电池在25℃~‑25℃，经过1000次循环后，其比容量保持率均在75%以上，表现出优异的低温性能；在1 A g^‑1的高电流密度下，在25℃环境，经过10000次循环后，容量保持率为92.6%。

技术领域

本发明涉及电池化学技术领域，具体涉及一种具有超长循环性能和优异低温性能的钠离子全电池，同时还涉及钠离子全电池的制作方法。

背景技术

能源与环境一直以来都是全世界关注的焦点。近些年来，伴随着不可再生能源的日益消耗及环境污染问题的逐步加剧，人们对可再生能源的需求也日益增加。但是由于可再生能源的不连续性，急需性能优秀的二次储能设备，锂离子电池具有十分优秀的性能，可以满足其要求，但是锂资源在全球的储量十分有限，极大地限制了锂电池在未来的大规模应用。因此开发可代替锂离子电池的下一代高性能的能量存储体系刻不容缓。相比之下，钠元素在地壳中的储量极其丰富，并且钠离子电池与锂离子电池具有相似的储能机理，因此受到了广泛关注。然而，现阶段对于钠离子全电池的研究还相对较少，一方面是由于钠离子电池电极材料的开发还处在初级阶段，性能较好的正负极材料较少，因此大多数的研究还致力于单独的正极和负极材料的研究上；另一方面，对于制备一个性能优异的全电池来说，正负极材料的匹配是十分重要且困难的，这使得一般组装得到的全电池都有循环稳定性能差、库伦效率低功率或能量密度低等问题。如Lei等人制备的Sb//P2-Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂全电池经过250次循环，全电池容量保持率为54%。 另外，电池对于高低温环境的适应性也是很重要, 所以，现如今还没有能达到量产和商业化要求的高性能钠离子全电池，因此，发展一种具有优异循环寿命和低温性能的钠离子全电池体系迫在眉睫。这里，我们以电化学性能优异的Se/G为负极材料，Na₃V₂(PO₄)₂O₂F为正极材料，匹配了一种Se/G//Na₃V₂(PO₄)₂O₂F钠离子全电池体系。所制备的钠离子全电池表现出了超长的循环寿命和优异的高低温性能。这是在已报道的钠离子全电池中循环性能最好的钠离子全电池。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种具有超长循环寿命、优异低温性能和高能量密度的Se/G//Na₃V₂(PO₄)₂O₂F钠离子全电池体系。