[发明专利]预钠化后的钠离子二次电池负极材料及其机械预钠化方法

说明书

本发明提供一种预钠化后的钠离子二次电池负极材料及机械预钠化方法，机械预钠化方法，包括如下步骤：步骤1，准备预定厚度的片状的电池负极材料；步骤2，在手套箱中，准备预定厚度的钠金属片；步骤3，将钠金属片与片状的电池负极材料置于干燥环境中并将该钠金属片与片状的负极材料平整地贴合在一起得到贴合材料；步骤4，通过压力设备对贴合材料进行压制使钠金属片完全嵌入片状负极材料中，得到预钠化后的钠离子二次电池负极材料。

技术领域

本发明属于电池负极材料领域，具体涉及一种预钠化后的钠离子二次电池负极材料及其机械预钠化方法。

背景技术

随着社会的发展和世界人口的不断增长，人类对能源的需求日益增加，而发展先进的储能技术是合理、高效利用能源的关键。以锂离子电池为代表的清洁二次能源具有能量转化率高、能量密度高、污染少等优点，在各行各业广受青睐。然而锂元素的自然丰度只有约0.0065％，锂的资源储量和成本将严重制约未来锂离子电池的发展。钠与锂同属第一主族，理化性质相似，具有相近的电极电势，且海水中拥有大量的氯化钠，面对锂资源的分布不均匀、价格波动大等现实问题，发展钠离子二次电池是储能研究中的一个热门课题。钠离子电池能量密度虽然比不上锂离子电池，但远高于铅酸电池(≈40Wh/kg)，有望用于低速电动车、家庭储能、大规模储能以及分布式储能等领域。

钠离子电池的能量密度取决于正负极材料，较为成熟的正极材料主要以过渡金属氧化物、磷酸盐以及普鲁士蓝体系为主。单从能量密度的角度，金属钠是钠离子二次电池负极材料的不二选择，因为金属钠具有最高的比容量，且密度小质量轻。然而，过于活泼的化学性十分容易引发严重的安全问题，如起火、爆炸等。目前钠离子二次电池负极材料主要以硬碳为主，虽然硬碳类负极材料循环性能较好，但比容量只有200mAh/g左右；而合金类负极一般具有较高的比容量，但存在首次库伦效率低、电极粉化等问题。实现负极材料快速、高效预钠化是提高首次库伦效率和循环性能的主要解决办法。然而，对于钠离子电池负极材料的预钠化方法，现在鲜有报道。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供预钠化后的钠离子二次电池负极材料及其机械预钠化方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

方案一

本发明提供了一种钠离子二次电池负极材料的机械预钠化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，准备预定厚度的片状的电池负极极片；

步骤2，在手套箱中，准备预定厚度的钠金属片；

步骤3，将钠金属片与片状的电池负极极片置于手套箱中并将该钠金属片与片状的电池负极极片平整地贴合在一起得到贴合材料；

步骤4，通过压力设备对贴合材料进行压制使钠金属片完全嵌入片状负极材料中，得到预钠化后的钠离子二次电池负极材料。

在本发明提供的钠离子二次电池负极材料的机械预钠化方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，片状的电池负极极片的厚度为15-200μm，步骤2中，钠金属片的厚度为5-100μm。

在本发明提供的钠离子二次电池负极材料的机械预钠化方法中，还可以具有这样的特征：其中，片状的电池负极极片为纯金属或合金材料制成的金属箔。

在本发明提供的钠离子二次电池负极材料的机械预钠化方法中，还可以具有这样的特征：其中，片状的电池负极极片与钠金属片的厚度比为1～10:1。

在本发明提供的钠离子二次电池负极材料的机械预钠化方法中，还可以具有这样的特征：其中，纯金属为金属锡，合金材料为锡基合金。