[發明專利]一種金屬鈉片和金屬鉀片的制備方法及其應用方法

在審

• 申請號: 202010439799.X
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111653723A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 付永勝;陳鵬;汪信
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/1395;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 趙毅

本發明涉及一種金屬鈉片和金屬鉀片的制備方法，該方法將去除氧化層的鈉塊或鉀塊上下表面放上一層薄膜，再置于輥壓機中壓成一定厚度的薄片，用裁片機將鈉金屬薄片或鉀金屬薄片裁成特定尺寸和特定形狀的鈉金屬片或鉀金屬片。當用于組裝電池時，只需將鈉金屬片或鉀金屬片兩邊的薄膜揭開即可使用。本發明可以靈活調控鈉金屬片和鉀金屬片的厚度、尺寸及形狀，而且解決了鈉金屬片和鉀金屬片不能長時間保存，需要現制現用的難題。由于鈉金屬片和鉀金屬片表面有薄膜的包裹，可以長時間在手套箱或者惰性氣體下保存，不會氧化變色，隨取隨用，這大大縮短了鈉電池和鉀電池制備的時間，降低了制備難度。

技術領域

本發明涉及金屬加工和電化學領域，制備的一種金屬鈉片和金屬鉀片的制備方法及其應用方法。

背景技術

傳統化石能源的大規模使用，雖然極大地促進了工業化的發展，使全球進入了工業化時代，但是隨之而來的能源稀缺問題和環境問題(溫室效應，大氣污染，臭氧空洞等)已經日益明顯。因此，發展可再生清潔能源是解決現有問題和滿足可持續發展的重要途徑。同時，新能源的收集與利用離不開化學電源來實現能量的儲存與轉化。

二次電池作為一種儲能工具，在便攜式電子設備、電動汽車以及大規模電網儲能等領域得到了廣泛應用。目前，在所有二次電池中，鋰離子電池以其較高的能量密度得到了空前的發展，幾乎占據著整個電子市場。但是，鋰離子電池持續增長的消耗量與其不斷上升的價格矛盾將更加突出。另外，鋰資源在地球上的儲量非常低(0.0065％)，而且分布及其不均。因此，鋰資源有可能走向跟石油一樣的命運，面臨著枯竭的危險，從而引發新的能源危機。所以，開發下一代儲能電池來緩解鋰離子電池的市場壓力是人們不斷追求的目標。

在元素周期表中，鋰與鈉、鉀在同一主族，有著類似的物理和化學性質。更重要的是，鈉資源和鉀資源在地球上儲量非常豐富，分別是2.86％和2.47％，將近是鋰含量的440倍和380倍。因此，相對于鋰離子電池而言，鈉電池和鉀電池成本優勢非常明顯，并且符合能源可持續發展的要求，有望成為新一代的大規模儲能體系。

鈉電池和鉀電池目前處于還基礎研究階段，目前也有一些企業在研究鈉離子電池，裝配電池時對電極使用的都是金屬鈉片和金屬鉀片。由于鈉和鉀的化學性質活潑，容易氧化，且性質較粘，不易加工，故市場上并無金屬鈉片和金屬鉀片的銷售，需要試驗人員現制現用，這大大增加了鈉電池和鉀電池裝配的難度和時間，且由于各實驗室，個人制備的金屬鈉片和金屬鉀片的規格并不統一，厚度和大小均很難控制，且表面甚至還會有一定的劃痕甚至毛刺，這極大的影響了鈉電池和鉀電池的研究和市場化應用。

因此市場亟需一種簡單操作且可以批量生產金屬鈉片和金屬鉀片的方法和規格一致的金屬鈉片和金屬鉀片產品，便于鈉電池和鉀電池的研究和發展。

發明內容

針對現有鈉鉀電池研究的難點和鈉鉀金屬片的制備難點，本發明的目的就在于提供一種金屬鈉片和金屬鉀片的制備方法及其應用方法，本發明另一目的在于通過本發明方法獲得一種金屬鈉片和金屬鉀片。

本發明提供的一種鈉金屬片和鉀金屬片的制備方法，該方法為：

制備方法采取的裝置包括手套箱，不銹鋼刀，輥壓機，裁片機。通過控制輥壓的厚度和裁片機的尺寸即可控制鈉金屬片和鉀金屬片的厚度和尺寸，滿足鈉電池和鉀電池的裝配要求。具體步驟如下：

(1)在水氧含量均小于1ppm的手套箱中，將鈉塊或鉀塊取出，用無塵紙將鈉塊或鉀塊表面的煤油擦干.

(2)用不銹鋼刀將鈉塊或鉀塊表面的氧化層切除，將鈉塊或鉀塊夾在兩張薄膜之間，放置于輥壓機上，壓成一定厚度的薄片。

(3)用裁片機將鈉金屬和鉀金屬的薄片裁成一定形狀的薄片，即得金屬鈉片和金屬鉀片。

本發明中通過控制輥壓機的間距即可控制金屬片的厚度。

本發明中通過控制裁片機模具的大小和形狀即可控制金屬鈉片和金屬鉀片的形狀和尺寸。