[發明專利]一種電極及鈉離子電池

有效

• 申請號: 201710299216.6
• 申請日: 2017-05-01
• 公開（公告）號: CN108807850B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 李義;李國敏;劉小虹
• 申請（專利權）人: 深圳格林德能源集團有限公司
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395;H01M4/38;H01M10/054
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發明公開了一種新型合金電極及其鈉離子電池，是采用特殊方法在銻合金上制作大量孔洞，用其作為鈉離子負極時，充電后鈉離子沿孔洞進入電極內部，放電時從孔洞脫出，經電解液回到正極，從而起到儲存鈉離子完成電池充放電功能。用鈉基普魯士藍作為正極材料、本發明的多孔銻合金作為負極材料，通過合漿、涂布、輥軋、分切、制得多孔銻合金負極片，經疊片、焊接、封裝、烘烤、注液、化成、分容即得到鈉離子電池。本發明先讓鈉金屬和金屬電極熔合，然后再將鈉除去，電極上留下大量孔洞，由于這些孔洞原本就是儲鈉的，當鈉離子電池充電時，鈉能有效地重新進入這些孔洞中，因而不存在電極的膨脹問題，制得的鈉離子電池具有優異的電性能和安全性能。

技術領域

本發明屬于新能源電池領域，具體涉及一種新型多孔銻合金電極及其鈉離子電池。

背景技術

從20世紀80年代以來，鈉離子電池是和鋰離子電池一起被研究開發的，但因其性能與鋰離子電池相距甚遠，一直沒有得到批量推廣應用。但是，鋰是稀有金屬，經過多年的開發，鋰資源日趨枯竭，相對鋰元素，地球上鈉元素含量豐富的多，于是現在鈉離子電池重新回到了前臺，日益受到重視。

由于鈉離子半徑比鋰離子大的多，鋰離子電池常用的石墨等電極無法使用在鈉離子電池上。大家曾經嘗試了使用不定型碳作為鈉離子電池的負極材料，但其克容量比用在鋰離子電池上的石墨還要低，且電池循環壽命差，因而未能批量推廣應用。

據張寧等發表于《無機化學報》?上的《鈉離子電池材料研究進展》一文介紹，合金類材料由于具有較高的理論容量，良好的導電性，在鈉離子電池中得到了人們的廣泛研究。如Sb(Na₃Sb，660mAh·g^-1)，Sn(Na₁₅Sn₄，847mAh·g^-1)，Ge(NaGe，369mAh·g^-1)，In(Na₂In，467mAh·g^-1)等。

但無論是鋰離子電池還是鈉離子電池，使用純金屬或者合金作為負極時都存在一個通病，那就是充電時負極體積急劇膨脹，多次循環后，負極很快坍陷損壞，電池的使用壽命很不理想，從而限制了此類材料作為負極材料的批量使用。因此迅速解決金屬電極的充電膨脹問題迫在眉睫。

發明內容

本發明公開了一種可以解決鈉離子電池金屬或者合金負極充電膨脹問題的方法，提供一種新型多孔銻合金電極及其鈉離子電池，該多孔銻合金電極是通過將銻、鈉等在氬氣等惰性氣體保護下加熱到熔融狀態注入模具后冷卻，然后裁切壓制成適合裝配的電極狀態，再然后用醇等除去電極中的鈉而制得的；用其作為鈉離子電池負極通過合漿、涂布、輥軋、分切、疊片、焊接、封裝、烘烤、注液、化成、分容等工序制得鈉離子電池。

作為優選的，所述多孔銻合金電極是由30%-50%的鈉金屬與70%-50%銻金屬熔融后制備的。

作為優選的，所述的多孔銻合金電極中的銻能由錫、鍺、鉛或者它們的合金替代，或者用銻和它們中的一種或者幾種合金替代。

本發明方法與目前已報道制造鈉離子電池金屬或者合金負極最大的區別就是，先讓鈉金屬和金屬電極熔合，然后再將鈉除去，電極上留下大量孔洞，由于這些孔洞原本就是儲鈉的，當鈉離子電池充電時，鈉能有效地重新進入這些孔洞中，因而不存在電極的膨脹問題，制得的鈉離子電池具有優異的電性能和安全性能。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1：