[發明專利]一種鈉離子電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201310061292.5
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN104009252B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: 王強
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01M10/054
• 分類號: H01M10/054;H01M4/48;H01M4/58;H01M10/058
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫,熊永強

技術領域

本發明涉及二次電池技術領域，特別是涉及一種鈉離子電池及其制備方法。

背景技術

在眾多的儲能技術中，鋰離子電池由于具有能量密度大、循環壽命長、重量輕、無污染等優點，已被廣泛的用于數碼相機、智能手機、筆記本電腦等方面。然而，鋰資源的儲量是有限的，且分布不均勻，這成為大規模發展儲能電池需要面對的一個問題。

鈉元素與鋰元素處于同一主族，具有相似的物理化學性質和儲存機制，并且鈉的資源豐富，在地殼中有2.74%的儲量，分布廣泛，提煉成本低。鈉離子電池通常使用鈉基正極（例如含鈉過渡金屬氧化物）和碳負極（例如硬碳），由非水有機電解質在正負極之間傳輸鈉離子從而進行充放電，基于鈉離子傳導的鈉離子單體能量密度高，無毒可回收，相比鋰離子電池具有更大的競爭優勢。但是，現有的鈉離子電池難以同時兼顧高嵌鈉容量和良好的動力學特性。因此，開發新的鈉離子電池已經成為目前二次電池領域的研究熱點。從研究進展來看，開發鈉離子電池最大的挑戰是沒有合適的負極活性材料，雖然硬碳材料顯示了比較好的綜合性能，可逆容量達到200mAh/g，首周庫侖效率80%以上，循環也很穩定，但是硬碳儲鈉電位接近0V，在快速充電過程中，可能會導致鈉在硬碳表面的沉積和鈉枝晶的生長，從而帶來安全隱患。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例第一方面提供了一種鈉離子電池，用以解決現有技術中鈉離子電池難以同時兼顧高嵌鈉容量和良好的動力學特性的問題，在保持高容量的同時也具有很好的循環穩定性，安全性能良好。本發明實施例第二方面提供了所述鈉離子電池的制備方法。

第一方面，本發明實施例提供了一種鈉離子電池，包括：

正極極片，包括正極活性材料和集流體，所述正極活性材料為Na_XCoO₂、Na_XMnO₂、Na_XTiS₂、Na_XNbS₂Cl₂、Na_XWO_3-X、Na_XV_0.5Cr_0.5S、無定形Na_XMoS₃或Na_XTaS₂，各式中0＜X＜0.5，或者，所述正極活性材料為Na_XNi_0.5Mn_0.5O₂、NaVPO₄F或Na₂FePO₄F，

負極極片，包括負極活性材料和集流體，所述負極活性材料為MoS₂，

非水有機電解液，包括鈉鹽和有機溶劑，以及

隔膜。

其中，負極活性材料為MoS₂。MoS₂屬于六方晶系，其Mo-S棱面相當多，比表面積大，鉬原子與硫原子通過共價鍵結合形成了S-Mo-S的三層夾心結構，S-Mo-S單層通過范德華力堆積起來形成了層狀的MoS₂。MoS₂層間相互作用弱，允許其他原子或分子通過插層引入進來。MoS₂的高比表面積和活性材料間的良好連通性等特性使得MoS₂具有良好的可逆鈉離子脫嵌性能，具有較高的可逆容量和較好的循環性能。

優選地，MoS₂呈卷曲的納米片層狀，具有絨毛形邊界結構。

負極極片和正極極片除了包括活性材料和集流體，通常還包括粘結劑和導電劑。

正極活性材料可以為含鈉過渡金屬氧化物，例如Na_XCoO₂、Na_XMnO₂或Na_XNi_0.5Mn_0.5O₂，各式中0＜X＜0.5，也可以為過渡金屬氟磷酸鈉鹽，例如NaVPO₄F或Na₂FePO₄F，還可以為其他鈉基活性材料。

優選地，所述正極活性材料為Na_XMnO₂，X的值為0.33或0.44。