[发明专利]一种超高功率密度钠离子电池及其制备方法

权利要求书

1.一种超高功率密度钠离子电池，其特征在于，正极为具有快钠离子导体结构的磷酸钒钠/无定形碳/导电碳复合材料，负极为石墨型碳材料，钠盐电解质溶于醚类溶剂中为电解液，所述正极与负极质量比为(0.8～2.0)：1；

所述正极的制备方法，包括如下步骤：

S1：将钒源和还原性酸以摩尔量比1：(3～4)溶于去离子水中，反应得到深蓝色反应液A；

S2：将钠源、磷源和碳源以摩尔量比为1.5：3：(0.1～0.5)加入步骤S1所得到的反应液A，搅拌30分钟，得到反应液B；

S3：将质量分数为2～10％的导电碳材料超声分散于乙二醇，得到分散程度良好的分散液C；

S4：将反应液B迅速倒入分散液C中，并在0～20℃下进行超声分散，得到反应液D；将反应液D在低温空气吹扫的条件下干燥，得到前驱体；

S5：将干燥后的前驱体进行研磨操作，并将干燥后的前驱体在惰性氛围中进行高温煅烧，冷却至室温，得到磷酸钒钠/无定形碳/导电碳复合材料；

S6：将磷酸钒钠/无定形碳/导电碳复合材料、导电添加剂以及粘结剂PVDF按照质量比(80～94)：(3～10)：(3～10)，加入有机溶剂NMP中混合均匀得到正极浆料，将正极浆料涂覆在涂碳铝箔上，经干燥、对辊处理后得到磷酸钒钠/无定形碳/导电碳复合材料正极片。

2.根据权利要求1所述的一种超高功率密度钠离子电池，其特征在于，S3步骤中导电碳材料在0～20℃下超声分散于乙二醇中。

3.根据权利要求1所述的一种超高功率密度钠离子电池，其特征在于，S4步骤中反应液D在120～200℃低温空气吹扫条件下进行干燥。

4.根据权利要求1所述的一种超高功率密度钠离子电池，其特征在于，所述导电碳为碳纳米管、石墨烯、科琴黑中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种超高功率密度钠离子电池，其特征在于，所述磷酸钒钠的颗粒大小为100～300nm，无定形碳包覆层厚度为2～8nm，碳的含量为3～10％。

6.根据权利要求1所述的一种超高功率密度钠离子电池，其特征在于，所述电解液中钠盐电解质包括六氟磷酸钠、高氯酸钠、四氟硼酸钠中的一种或多种；醚类溶剂包括二乙二醇二甲醚与四乙二醇二甲醚中的一种或多种；钠盐的溶度为0.5～2.0mol/L。

7.根据权利要求1所述的一种超高功率密度钠离子电池，其特征在于，S5中高温煅烧温度为750℃，煅烧时间为8小时。

8.根据权利要求1所述的一种超高功率密度钠离子电池，其特征在于，所述负极的制备方法，包括如下步骤：

将石墨型碳材料、导电添加剂以及粘结剂CMC按照质量比(90～96)：(2～5)：(2～5)混合均匀，加入去离子水得到负极浆料，将负极浆料涂覆在涂碳铝箔上，经干燥、对辊后得到负极片。

9.根据权利要求1或8所述的一种超高功率密度钠离子电池，其特征在于，所述石墨型碳材料包括但不仅限于中间碳微球、目数大于325目的天然石墨、目数大于325目的人造石墨中的一种或多种。

10.一种超高功率密度钠离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将具有快钠离子导体结构的磷酸钒钠/无定形碳/导电碳复合材料正极片、隔膜、石墨型碳材料负极片依次堆叠得到电芯；

将所述电芯装入电池壳体，将所述电解液注入壳体内，然后将壳体封装，即得到一种超高功率密度钠离子电池。