[发明专利]一种碳复合正极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳复合正极的制备方法，尤其涉及一种钠电池领域的碳复合正极的制备方法。

背景技术

随着社会的不断发展，人类对能源的依赖程度逐渐加大。但是，传统的能源多为不可再生能源，随着开采使用量的增大，正在面临着枯竭的危险。近些年，一些可以再生的清洁能源，如核能、水能、风能、太阳能等逐渐成为各国研究的热点。对于风能、太阳能之类的能源，常常具有分散、能量供应波动较大等特点，需要一个较为可靠的储能系统搭配，才能得到较为平稳的输出。

目前，储能系统有抽水蓄能、飞轮储能、压缩空气储能、超导储能、二次电池和超级电容器储能等多种形式。其中，二次电池和超级电容器储能在日常生活中得到了广泛的应用。二次电池比能量高、工作电压高；超级电容器倍率和循环性能好。同时二次电池和超级电容器也存在较为明显的不足，对于储能系统要求的低成本、长寿命、环境友好、安全等条件无法完全满足。

美国专利申请US20090253025A1提出了一种以钠离子为主的水性可充电式电池，其工作原理与锂离子电池的相似，通过充放电过程中钠离子的“摇椅”式的往复运动来实现电能与化学能之间的转换。复旦大学吴宇平课题组也提出了这种非对称性水系钠离子电池(中国专利申请CN101241802A、CN101087018A)，主要采用含钠的嵌入化合物、活性炭等为正负极材料，得到一种新的可充电电池。

目前，钠离子电池的研究刚刚处于起步阶段。在倍率性能方面比较差，因而亟需一种可以提高电池的比功率，改善循环性能的钠离子电池正极材料制备方法。

发明内容

本发明目的在于一种钠离子电池碳复合正极的制备方法，本发明通过在含钠的嵌入化合物中加入导电性较好的碳质材料，制备出碳复合正极，具有较高的电池比功率，优良的电池循环性能。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种碳复合正极的制备方法，包括以下步骤：

1)将含钠嵌入化合物基材研磨过筛；

2)向步骤1)所述的研磨过筛后的基材中加入质量比1％-40％的碳质材料和溶剂后，进行再次研磨，形成浆料；

3)将质量比5％-20％的粘结剂溶于溶剂中，加入质量比为1％-20％的导电剂和步骤2)所述的浆料，采用剪切方式高速分散，形成活性溶液；

4)加热蒸发步骤3)所述的活性溶液，制得活性材料；

5)将步骤4)所述的活性材料经过包括揉捏、辊压的过程制成软膜片；

6)将步骤5)所述的膜片裁切后，压在适宜尺寸集流体上，制备出正极片。

步骤1)中所述的含钠嵌入化合物基材为过渡金属氧化物、硫化物、磷化物、硫酸盐、磷酸盐或者掺杂金属或卤族元素的钠盐基材。

步骤1)中所述的含钠嵌入化合物基材可以包括NaMn₂O₄、NaMnO₂、NaCoO₂、NaNiO₂、NaFePO₄、NaFePO₄F、NaV₂O₅或NaVPO₄F的一种或几种；还可以包括在前述基材中掺杂了K、Mg、Al、Cu、Mn、Ti、Zn或F中的一种或几种元素的基材。

步骤2)中所述的碳质材料可以包括活性炭、介孔碳、碳纳米管、碳纳米线、石墨烯、玻态碳、碳纤维或炭气凝胶中一种或几种。

步骤3)中所述的溶剂可以是乙醇、丙醇、正丙醇、异丙醇或丁醇中的一种或几种。

步骤3)中所述的混合步骤可以采用剪切方式高速分散、机械搅拌、磁力搅拌或球磨的方式。

步骤4)中所述的溶剂可以是乙醇、丙醇、正丙醇、异丙醇或丁醇中的一种或几种。

所述的碳复合正极的制备方法制备的碳复合正极，所述碳质材料的质量比为1％-40％。

本发明提出一种钠离子电池正极材料及正极的改性方法，制备出钠离子电池碳复合正极，使用本发明的方法制备的正极可以用于水性钠离子电池。同现有技术相比，其具有较高的放电比容量和放电比能量，可以大大提高电池的倍率和循环性能。此外，还可以改善正极的加工性能，提高电极片的亲水性，有利于电解液充分的浸润。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步详细的说明，但不限于实施例的内容。

实施例1