[发明专利]一种钠电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种钠电池，属于电池技术领域。所述钠电池包括正极、负极、电解液和隔膜；所述正极包括活性物质，所述活性物质包括选自钛酸钠、二氧化锰、硫粉和硬碳中的至少一种；所述负极的活性成分包括钠或钠铜合金、钠铝合金、钠镁合金等合金。所述钠电池具有低成本、高安全、高能量密度、绿色环保等优点。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种钠电池及其制备方法。

背景技术

二次电池也称为可充电电池，是一种可重复充放电、多次使用的电池。目前主要的二次电 池技术有铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池和锂离子电池。锂离子电池因其高能量密度、寿命长 等优点在储能领域有着广泛的应用，然而锂的自然丰度低且分布不均，使得锂离子电池成本不 断提升。钠在元素周期表中位于锂的正下方，具有与金属锂最接近的化学性质，且在地壳中储 量丰度，丰度为锂的数千倍，所以钠离子电池有望成为新一代高性能、低成本储能技术。钠离 子电池的工作原理与锂离子电池相似，通过钠离子在正负极发生氧化还原反应实现能量的存储 与释放。钠离子电池的核心组成部件包含正极、负极和电解液。充电时，钠离子从正极活性材 料中脱出，嵌入负极活性材料；放电时，钠离子从负极活性材料脱出而嵌入到正极活性材料 中。

为了避免金属钠在负极析出，钠离子电池负极设计容量应高于正极，使得正极活性材料决 定了钠离子电池容量。目前，限制钠离子电池应用的主要因素在于：容量和循环稳定性，而这 两种限制因素主要取决于正极活性材料的理论比容量和结构稳定性。因此，开发高性能的正极 材料是钠离子电池应用的关键。现有的钠离子电池正极活性材料包括层状氧化物和有机正极， 层状氧化物的理论容量高但结构稳定性不理想，有机正极的理论容量和结构稳定性均不理想， 且制备工艺也较为复杂。

因此，仍亟需一种容量高，结构稳定性好，安全性好、低成本的钠电池。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种钠电池。

一种钠电池，其包括：正极、负极、电解液和隔膜；所述正极包括正极活性物质，所述正 极活性物质包括选自钛酸钠、二氧化锰、硫粉和硬碳中的至少一种；所述负极包括负极活性成 分，所述负极的活性成分包括钠、钠铜合金、钠铝合金或钠镁合金。

所述负极为金属钠复合铜集流体。

所述正极包括正极活性物质、导电剂和粘结剂。

所述正极活性物质为钛酸钠和其他正极活性物质，所述其他正极活性物质选自二氧化锰、 硫粉、硬碳中的至少一种。在一些实施例中，所述正极活性物质为钛酸钠和硬碳。在一些实施 例中，所述正极活性物质为钛酸钠、二氧化锰和硬碳。

所述钛酸钠和其他正极活性物质的质量比为1:9-9:1。在一些实施例中，所述钛酸钠和其 他正极活性物质的质量比为1:7-7:1。在一些实施例中，所述钛酸钠和其他正极活性物质的质 量比为1:6-6:1。在一些实施例中，所述钛酸钠和其他正极活性物质的质量比为1:5-5:1。在一 些实施例中，所述钛酸钠和其他正极活性物质的质量比为1:3-3:1。在一些实施例中，所述钛 酸钠和其他正极活性物质的质量比为2:1-1:2。在一些实施例中，所述钛酸钠和其他正极活性 物质的质量比为1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、1:2、1:1.5、45:55、1:1、55:45、 1.5:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8或1:9。

所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的重量比为(80～95):(0.5～8):(1～5)。在一些 实施例中，所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的重量比为(90～95):(2～6):(1～4)。在 一些实施例中，所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的重量比为(90～95):(2～4):(2～3)。在一些实施例中，所述正极活性物质、导电剂和粘结剂的重量比为(90～95): (3～4):(2～3)。

所述电解液包括钠盐、溶剂A和添加剂。