[發明專利]一種錫基負極鈉離子二次電池

在審

• 申請號: 201910405080.1
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110212238A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 胥會;李灑;黃云輝;張燦;陳鑫龍;劉文健
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H01M10/054
• 分類號: H01M10/054;H01M4/134;H01M4/1395;H01M4/38
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

根據本發明所提供的錫基負極鈉離子二次電池，包括錫基負極以及鈉離子正極，其中錫基負極為錫基金屬箔。因為直接采用錫基金屬箔用作鈉離子二次電池的負極材料，省去了錫粉負極繁瑣的制漿、涂覆、烘干過程。同時，由于錫基金屬箔優異的導電性能和力學性能，因此可以直接用作自支撐電極，無需粘結劑和導電劑，減小了電池極片制備過程中有機溶劑對環境的危害，同時又提高了電池的能量密度。因此本發明所提供的錫基負極鈉離子二次電池制備簡單，所需的工業技術和設備成熟，易于推廣。

技術領域

本發明屬于鈉離子二次電池領域，具體涉及一種錫基負極鈉離子二次電池。

背景技術

隨著社會的發展和世界人口的不斷增長，人類對能源的需求日益增加。電池是以化學能的形式儲存電能，充電時外電路提供的電能轉化為化學能，放電時化學能又能高效地轉化為電能，因為便攜可帶，電池廣泛地應用在各個領域。與鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、堿錳電池等一次電池相比，二次電池具有諸多優點。

鈉離子電池和鋰離子電池均屬于二次電池，由于鈉和鋰位于元素周期表中同一主族，位置相鄰，具有相近的物理化學性質，因此，鈉離子電池和鋰離子電池的反應機理相近，可以相互取代。鋰元素的自然豐度只有約0.0065％，且價格較為昂貴，而海水中擁有大量的氯化鈉，能夠方便地從海水中提取氯化鈉，因此，雖然鈉離子電池能量密度比不上鋰離子電池，但是面對鋰資源的分布不均勻、價格波動大等現實問題，發展鈉離子二次電池已經成為儲能研究的熱門課題。

然而，目前鈉離子二次電池仍然停留在研究階段，實驗室研究的負極材料主要是硬碳，硬碳雖然穩定，但是容量十分低，因此發展新的、高能量密度的鈉離子二次電池負極材料尤為迫切。

錫是一種低熔點的碳族金屬元素，可與鈉金屬形成多種不同原子比的合金，因而被廣泛研究用作鈉離子電池負極材料。一般研究采用的是錫粉做負極，加入導電劑和粘結劑攪拌均勻后再涂覆在銅集流體上。然而，當錫負極完全鈉化后，不同的晶胞參數和結構會導致巨大的體積變化，體積膨脹高達420％；放電時鈉離子從錫負極脫嵌，體積收縮后，引起錫電極的結構坍塌。在多次循環后，反復的體積膨脹和收縮最終導致活性物質從錫集流體上脫落失去電接觸，導致電池失效。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種錫基負極鈉離子二次電池。

本發明提供了一種錫基負極鈉離子二次電池，具有這樣的特征，包括：錫基負極以及鈉離子正極，錫基負極為錫基金屬箔。

在本發明提供的錫基負極鈉離子二次電池中，還可以具有這樣的特征：其中，錫基金屬箔為純錫箔。

在本發明提供的錫基負極鈉離子二次電池中，還可以具有這樣的特征：其中，錫基金屬箔為錫基合金箔，錫基合金指錫與銅、銀、銻、鈷、鋅、銻、鉍以及銦中的一種或幾種組成的合金。

在本發明提供的錫基負極鈉離子二次電池中，還可以具有這樣的特征：其中，錫基金屬箔的厚度為10μm～200μm。

在本發明提供的錫基負極鈉離子二次電池中，還可以具有這樣的特征：其中，鈉離子正極的材料為氧化物正極材料、聚陰離子正極材料、普魯士藍類正極材料及有機類正極材料中的任意一種。

發明的作用與效果

根據本發明所涉及的錫基負極鈉離子二次電池，直接采用錫基金屬箔用作鈉離子二次電池的負極材料，省去了錫粉負極繁瑣的制漿、涂覆、烘干過程。同時，由于錫基金屬箔優異的導電性能和力學性能，因此可以直接用作自支撐電極，無需粘結劑和導電劑，減小了電池極片制備過程中有機溶劑對環境的危害，同時又提高了電池的能量密度。因此本發明的錫基負極鈉離子二次電池制備簡單，所需的工業技術和設備成熟，易于推廣。

附圖說明

圖1是本發明的實施例1中的純錫鈉離子半電池的循環穩定性測試結果圖；