[發明專利]一種鈉錳原電池

在審

• 申請號: 202111504844.6
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN116259827A
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 蔡偉;錢家輝;惠銀銀;孫操;甘朝倫
• 申請（專利權）人: 張家港市國泰華榮化工新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/054
• 分類號: H01M10/054;H01M10/42;H01M10/0567;H01M4/50;H01M4/38;H01M4/134;H01M4/131
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 周敏

本發明涉及一種鈉錳原電池。為了提高以金屬鈉或者鈉合金作為負極的鈉電池的性能，本發明提供一種鈉錳原電池，包括正極、負極、隔膜以及電解液，正極包括二氧化錳，負極為金屬鈉或鈉合金，電解液包括有機溶劑、鈉鹽和添加劑，添加劑包括單氟磷酸鈉、碳酸鈉、己烷三腈、N?(2,2?二乙氧基乙基)?N'?甲基草酸二酰胺、三正丁胺、1,3?丙烷磺內酯、鄰苯二甲酸酐、氟代碳酸乙烯酯中的至少一種。本發明通過添加劑、有機溶劑以及電解質鈉鹽之間的協同作用，拓寬了鈉錳原電池的使用溫度范圍，提高了鈉錳原電池的高溫性能、低溫性能以及大電流脈沖放電性能。

技術領域

本發明涉及一種鈉錳原電池。

背景技術

鈉電池的研究始于1960年，高溫鈉硫電池首先被開發出來。該電池采用熔融的金屬鈉作為負極，熔融的單質硫作為正極，并采用具有鈉離子電導率的固態電解質作為隔膜。但由于其存在巨大的安全隱患，近些年來有關鈉電池的研究主要集中在降低電池的工作溫度上。在70年代末期和80年代初期，對常規鋰離子和鈉離子插層型材料的研究工作開始引起全世界的關注。但是由于缺少合適的負極材料，鈉離子電池的商業化并沒有進入到實質階段。鈉資源儲量豐富以及分布廣泛，鈉電池被認為是未來大規模、低成本儲能系統的理想候選產品。

最近，由于其較高的理論比容量(1166mAhg^-1)和較低的電極電勢，科學人員的研究興趣重新集中在鈉金屬負極的研究上。而隨著電池應用范圍的拓寬，對鈉電池提出了更高的要求，不僅需要鈉電池在常溫下具有良好的性能，還需要鈉電池低溫、高溫以及大電流條件下具有良好的性能。

基于此，開發先進的電解液或鈉電池，使鈉電池在寬溫度范圍內具有高充放電性能，同時具有大電流放電容量十分重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種高溫性能、低溫性能以及大電流脈沖放電性能均佳的鈉錳原電池。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種鈉錳原電池，所述鈉錳原電池包括正極、負極、隔膜以及電解液，所述正極包括二氧化錳，所述負極為金屬鈉或鈉合金，所述電解液包括有機溶劑、鈉鹽和添加劑，所述添加劑包括單氟磷酸鈉、碳酸鈉、己烷三腈、N-(2,2-二乙氧基乙基)-N'-甲基草酸二酰胺、三正丁胺、1,3-丙烷磺內酯、鄰苯二甲酸酐、氟代碳酸乙烯酯中的至少一種。

優選地，所述添加劑在所述電解液中的質量百分含量為0.05～10％。

進一步優選地，所述添加劑在所述電解液中的質量百分含量為0.1～5％。

優選地，所述鈉鹽包括六氟磷酸鈉、雙(三氟甲基磺酰基)亞胺鈉、三氟甲基磺酸鈉、高氯酸鈉、雙氟磺酰亞胺鈉、四氟硼酸鈉中的一種或多種。

進一步優選地，所述鈉鹽在所述鈉錳原電池電解液中的摩爾濃度為0.05～3mol/L。

更進一步優選地，所述鈉鹽在所述鈉錳原電池電解液中的摩爾濃度為0.1～2mol/L。

優選地，所述有機溶劑包括碳酸乙烯酯、乙腈、環丁砜、丁酸甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁內酯、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊環、1,4-二氧六環、1,3-二氧六環、四氫呋喃、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一種或多種。

優選地，所述二氧化錳在所述正極中的質量百分含量為60～95％。

進一步優選地，所述二氧化錳在所述正極中的質量百分含量為80～93％。

優選地，所述正極還包括導電劑以及粘結劑。

根據一些優選的實施方式，所述導電劑包括導電石墨、導電炭黑、科琴黑、碳納米管、納米碳纖維(VGCF)中的一種或多種。