[发明专利]钠基双离子电池及其制备方法

摘要

本发明提供了一种钠基双离子电池及其制备方法，涉及电池领域，该钠基双离子电池，包括正极、负极以及介于所述正极与所述负极之间的隔膜和电解液，所述负极包括用于吸附和脱附钠离子的负极活性材料，所述负极活性材料为多孔碳材料。利用该钠基双离子电池能够缓解现有钠基双离子电池电化学性能不理想，且负极活性材料由于钠离子嵌入和脱出导致的严重体积膨胀或粉化所引起的循环稳定性衰减和电池容量降低的技术问题。该钠基双离子电池的电化学性能较为优异，具有较高的容量和稳定循环性能，同时安全性能好。

主权项

1.一种钠基双离子电池，其特征在于，包括正极、负极以及介于所述正极与所述负极之间的隔膜和电解液，所述负极包括用于吸附和脱附钠离子的负极活性材料，所述负极活性材料为多孔碳材料。

2.根据权利要求1所述的钠基双离子电池，其特征在于，所述多孔碳材料包括活性炭、碳纳米线、碳纳米管、活性碳纤维、石墨烯、介孔碳、碳分子筛或炭泡沫中的一种或至少两种的组合，优选为活性炭。

3.根据权利要求1或2所述的钠基双离子电池，其特征在于，所述负极包括负极集流体和负极材料，按重量百分比计，所述负极材料包括50‑95％的负极活性材料、2‑30％的导电剂和3‑10％粘结剂；

优选地，所述导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维或石墨烯中的任一种或至少两种的组合；

优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶或聚烯烃中的一种或至少两种的组合。

4.根据权利要求3所述的钠基双离子电池，其特征在于，所述负极集流体包括金属箔片；

优选地，所述金属选自铝、铜、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋或锗中的任意一种，或至少包含前述任一种金属的合金，或至少包括前述任意一种金属的复合材料；

优选地，所述负极集流体为涂炭铝箔。

5.根据权利要求1或2所述的钠基双离子电池，其特征在于，所述正极包括用于可逆脱嵌电解液中阴离子的正极活性材料；

优选地，所述正极活性材料包括石墨类碳材料；

优选地，所述石墨类碳材料包括天然石墨、膨胀石墨、鳞片石墨、球形石墨、中间相碳微球、人造石墨、玻璃碳、碳碳复合材料、碳纤维、硬碳、高取向石墨或三维石墨中的任一种或至少两种的组合，优选为膨胀石墨。

6.根据权利要求5所述的钠基双离子电池，其特征在于，所述正极包括正极集流体和正极材料，按重量百分比计，所述正极材料包括50‑95％的正极活性材料，2‑30％的导电剂和3‑10％的粘结剂；

优选地，所述导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维或石墨烯中的任一种或至少两种的组合；

优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶或聚烯烃中的一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求6所述的钠基双离子电池，其特征在于，所述正极集流体包括为金属箔片；

优选地，所述金属选自铝、铜、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋或锗中的任意一种，或至少包含前述任一种金属的合金，或至少包括前述任意一种金属的复合材料；

优选地，所述正极集流体为涂炭铝箔。

8.根据权利要求1或2所述的钠基双离子电池，其特征在于，所述电解液为含有钠盐的溶液，所述溶液的溶剂包括有机溶剂和/或离子液体；

优选地，所述钠盐包括有机钠盐或无机钠盐；

优选地，电解液中，所述钠盐的浓度范围为0.01‑10mol/L，优选为0.5‑1mol/L；

优选地，所述有机溶剂包括酯类、砜类、醚类、腈类或烯烃类有机溶剂中的任一种或至少两种的组合；

优选地，所述离子液体包括咪唑类、哌啶类、吡咯类、季铵类或酰胺类离子液体中的任一种或至少两种的组合；

优选地，所述电解液包括添加剂；

优选地，电解液中，所述添加剂的质量分数为0.01‑20％。

9.根据权利要求1或2所述的钠基双离子电池，其特征在于，所述隔膜包括多孔聚合物薄膜、无机多孔薄膜、有机复合薄膜或无机复合薄膜中的任一种或至少两种的组合。

10.一种权利要求1‑9任一项所述的钠基双离子电池的制备方法，其特征在于，将正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到所述钠基双离子电池。