[发明专利]一种室温钠硫二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及钠硫电池技术领域，具体涉及一种室温下稳定运行钠硫二次电池。

背景技术

随着能源利用量越来越多，新能源战略被各个国家列为重点扶持项目，联合国新能源和可再生能源会议对新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能(原子能)位。

目前一般是将新能源的热能、动能等能量转化为电能，然后将电能储存和输送到能量使用单位，因此在这个环节中，能量储存单元成为了目前能源利用的关键环节，储能电池成为研究重点。

而钠硫电池由于其原料价格低廉，比容量大，日益受到了重视，由日本NGK公司开发的高温钠硫电池已经开始商业化应用，我国的上海硅酸盐研究所开发的高温钠硫电池已经投入示范项目。

但是高温钠硫电池具有较大的危险性，因为它工作温度在300℃左右，此时的钠、硫为熔融状态，因此一旦发生电池破裂等问题极容易发生不可控制的蔓延，从而导致更大的损失，虽然日本NGK公司对于高温钠硫电池采取了一系列的安全控制措施，但是依旧无法避免损坏电池造成的事故蔓延。因此，高温钠硫电池的安全性问题大大的限制了钠硫电池大规模应用。

为了解决电池的安全性，开始提出了室温钠硫电池的概念，国内外开始针对室温钠硫电池进行了研究，借鉴与锂硫电池的经验，钠硫电池的研发也开始进入到快速发展阶段。现有的低温钠硫二次电池往往由于硫的利用率低、电池内阻过大以及电池稳定性差等问题，导致二次电池的利用效率低，电池寿命短而影响其应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中钠硫二次电池存在的问题，提供一种能有效提高电池中硫的储存以及利用，提高硫的利用效率，具有高电导率、能充分利用正负极活性材料并能显著提高钠硫二次电池的循环性能和循环效率同时提高电池的性能和使用寿命的室温钠硫二次电池。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种室温钠硫二次电池，包括容纳在电池外壳中的正极片、负极片、电解液和隔膜，所述电解液中含有的电解质包括咪唑电解质，所述电解质还包括链状、环状的醚电解质和/或链状、环状的酯电解质；所述正极片表面粘附有正极活性材料，所述正极活性材料是硫复合活性材料与具有导电作用的导电剂按照8～10:1的重量比复合形成的。

优选的，所述咪唑电解质包含咪唑、N-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-丁基-3甲基咪唑氯盐、1-丁基三甲基咪唑高氯酸盐、氯化N-甲基咪唑中的至少一种。

优选的，所述链状、环状的醚电解质包含二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(MeTHF)、缩二乙二醇二甲醚(DGM)、缩三乙二醇二甲醚(TGM)、缩四乙二醇二甲醚(TEGM)、1，3-二氧戊环(DOL)、苯并15-冠-5中的至少一种。

优选的，所述链状、环状的酯电解质包含碳酸乙烯脂(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、1，2-二甲基乙烯碳酸酯(1，2-BC)、碳酸乙烯脂(BEC)、碳酸甲丁酯(BMC)、碳酸二丁酯(DBC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、氯代乙烯碳酸酯(CIEC)、三氟甲基碳酸乙烯脂(CF3-EC)、碳酸二正丙酯(DPC)、碳酸二异丙酯(DIPC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸乙异丙酯(EIPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸甲异丙酯(MIPC)中的至少一种。

作为进一步的优选，所述链状、环状的酯电解质包含碳酸乙烯脂(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)中的至少一种。

优选的，所述链状、环状的酯电解质在所述电解液中含有的电解质中的含量最低。

优选的，所述链状、环状的酯电解质在所述电解质中的体积百分比含量≤20％。

优选的，所述电解质中含有的咪唑电解质的体积百分比含量为5～60％，所述电解质中含有的链状、环状的醚电解质的体积百分比含量为30～95％。

所述电解液中还含有用来实现离子传导作用的电解质钠盐。

优选的，所述电解质钠盐包括氯化钠、磷酸钠、硫化钠、多硫化钠、高氯酸钠、六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠、二(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的至少一种。

所述电解质钠盐的摩尔浓度为0.5～3.0mol/L。