[發明專利]鈉基雙離子電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201711439320.7
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108172816B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 唐永炳;仝雪峰;李金芮;張帆
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院;中國科學院大學
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/62;H01M10/054;H01M10/058;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明提供了一種鈉基雙離子電池及其制備方法，涉及電池領域，該鈉基雙離子電池，包括正極、負極以及介于所述正極與所述負極之間的隔膜和電解液，所述負極包括用于吸附和脫附鈉離子的負極活性材料，所述負極活性材料為多孔碳材料。利用該鈉基雙離子電池能夠緩解現有鈉基雙離子電池電化學性能不理想，且負極活性材料由于鈉離子嵌入和脫出導致的嚴重體積膨脹或粉化所引起的循環穩定性衰減和電池容量降低的技術問題。該鈉基雙離子電池的電化學性能較為優異，具有較高的容量和穩定循環性能，同時安全性能好。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其是涉及一種鈉基雙離子電池及其制備方法。

背景技術

隨著鋰離子電池逐漸應用于智能手機、電動汽車等領域，鋰的需求量逐年快速增長，而其全球儲量十分有限且分布不均，成本高，嚴重制約了我國低成本、高性能儲能器件的快速發展。鈉元素具有和鋰為同族元素且鋰有相似的電化學性能，且其儲量豐富，成本低廉。常見的鈉離子電池是以硬碳材料、過渡金屬及其合金類化合物作為負極，聚陰離子類、普魯士藍類、氧化物類材料作為正極，以軟碳類碳材料、錫、銻等金屬或金屬硫化物作為負極材料。目前報道的基于這些材料的鈉離子電池的容量較低，循環性能較差，且制備工藝也較為復雜。此外傳統鈉離子電池負極由于鈉離子嵌入和脫出易導致嚴重體積膨脹，使得電極活性材料粉化，引起循環穩定性衰減，電池容量降低。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種鈉基雙離子電池，以緩解現有鈉離子電池電化學性能不理想，且負極活性材料由于鈉離子嵌入和脫出導致的嚴重體積膨脹或粉化所引起的循環穩定性衰減和電池容量降低的技術問題。

本發明的第二目的在于提供一種上述鈉基雙離子電池的制備方法，該制備方法具有工藝流程簡單且適合工業化生產的優點。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種鈉基雙離子電池，包括正極、負極以及介于所述正極與所述負極之間的隔膜和電解液，所述負極包括用于吸附和脫附鈉離子的負極活性材料，所述負極活性材料為多孔碳材料。

進一步的，所述多孔碳材料包括活性炭、碳納米線、碳納米管、活性碳纖維、石墨烯、介孔碳、碳分子篩或炭泡沫中的一種或至少兩種的組合，優選為活性炭。

進一步的，所述負極包括負極集流體和負極材料，按重量百分比計，所述負極材料包括50-95％的負極活性材料、2-30％的導電劑和3-10％粘結劑；

優選地，所述導電劑包括導電炭黑、導電碳球、導電石墨、碳納米管、碳纖維或石墨烯中的任一種或至少兩種的組合；

優選地，所述粘結劑包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、SBR橡膠或聚烯烴中的一種或至少兩種的組合。

進一步的，所述負極集流體包括為金屬箔片；

優選地，所述金屬選自鋁、銅、錫、鋅、鉛、銻、鎘、金、鉍或鍺中的任意一種，或至少包含前述任一種金屬的合金，或至少包括前述任意一種金屬的復合材料；

優選地，所述負極集流體為涂炭鋁箔。

進一步的，所述正極包括用于可逆脫嵌電解液中陰離子的正極活性材料；

優選地，所述正極活性材料包括石墨類碳材料；

優選地，所述石墨類碳材料包括天然石墨、膨脹石墨、鱗片石墨、球形石墨、中間相碳微球、人造石墨、玻璃碳、碳碳復合材料、碳纖維、硬碳、高取向石墨或三維石墨中的任一種或至少兩種的組合，優選為膨脹石墨。

進一步的，所述正極包括正極集流體和正極材料，按重量百分比計，所述正極材料包括50-95％的正極活性材料，2-30％的導電劑和3-10％的粘結劑；