[发明专利]一种钠锰原电池

说明书

本发明涉及一种钠锰原电池。为了提高以金属钠或者钠合金作为负极的钠电池的性能，本发明提供一种钠锰原电池，包括正极、负极、隔膜以及电解液，正极包括二氧化锰，负极为金属钠或钠合金，电解液包括有机溶剂、钠盐和添加剂，添加剂包括单氟磷酸钠、碳酸钠、己烷三腈、N‑(2,2‑二乙氧基乙基)‑N'‑甲基草酸二酰胺、三正丁胺、1,3‑丙烷磺内酯、邻苯二甲酸酐、氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。本发明通过添加剂、有机溶剂以及电解质钠盐之间的协同作用，拓宽了钠锰原电池的使用温度范围，提高了钠锰原电池的高温性能、低温性能以及大电流脉冲放电性能。

技术领域

本发明涉及一种钠锰原电池。

背景技术

钠电池的研究始于1960年，高温钠硫电池首先被开发出来。该电池采用熔融的金属钠作为负极，熔融的单质硫作为正极，并采用具有钠离子电导率的固态电解质作为隔膜。但由于其存在巨大的安全隐患，近些年来有关钠电池的研究主要集中在降低电池的工作温度上。在70年代末期和80年代初期，对常规锂离子和钠离子插层型材料的研究工作开始引起全世界的关注。但是由于缺少合适的负极材料，钠离子电池的商业化并没有进入到实质阶段。钠资源储量丰富以及分布广泛，钠电池被认为是未来大规模、低成本储能系统的理想候选产品。

最近，由于其较高的理论比容量(1166mAhg^-1)和较低的电极电势，科学人员的研究兴趣重新集中在钠金属负极的研究上。而随着电池应用范围的拓宽，对钠电池提出了更高的要求，不仅需要钠电池在常温下具有良好的性能，还需要钠电池低温、高温以及大电流条件下具有良好的性能。

基于此，开发先进的电解液或钠电池，使钠电池在宽温度范围内具有高充放电性能，同时具有大电流放电容量十分重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高温性能、低温性能以及大电流脉冲放电性能均佳的钠锰原电池。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种钠锰原电池，所述钠锰原电池包括正极、负极、隔膜以及电解液，所述正极包括二氧化锰，所述负极为金属钠或钠合金，所述电解液包括有机溶剂、钠盐和添加剂，所述添加剂包括单氟磷酸钠、碳酸钠、己烷三腈、N-(2,2-二乙氧基乙基)-N'-甲基草酸二酰胺、三正丁胺、1,3-丙烷磺内酯、邻苯二甲酸酐、氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。

优选地，所述添加剂在所述电解液中的质量百分含量为0.05～10％。

进一步优选地，所述添加剂在所述电解液中的质量百分含量为0.1～5％。

优选地，所述钠盐包括六氟磷酸钠、双(三氟甲基磺酰基)亚胺钠、三氟甲基磺酸钠、高氯酸钠、双氟磺酰亚胺钠、四氟硼酸钠中的一种或多种。

进一步优选地，所述钠盐在所述钠锰原电池电解液中的摩尔浓度为0.05～3mol/L。

更进一步优选地，所述钠盐在所述钠锰原电池电解液中的摩尔浓度为0.1～2mol/L。

优选地，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、乙腈、环丁砜、丁酸甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、1,4-二氧六环、1,3-二氧六环、四氢呋喃、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一种或多种。

优选地，所述二氧化锰在所述正极中的质量百分含量为60～95％。

进一步优选地，所述二氧化锰在所述正极中的质量百分含量为80～93％。

优选地，所述正极还包括导电剂以及粘结剂。

根据一些优选的实施方式，所述导电剂包括导电石墨、导电炭黑、科琴黑、碳纳米管、纳米碳纤维(VGCF)中的一种或多种。