[发明专利]用于钠离子电池的阳极组合物及其制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月21日提交的美国临时申请61/729,093的权益，其公开内容全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及可用作钠离子电池的阳极的组合物及其制备和使用方法。

背景技术

已经提出了用于钠离子二次电池中的各种阳极组合物。此类组合物在如下出版物中有所描述，例如，Jiang Wei Wang et al.，“Microstructural Evolution of Tin Nanoparticles during In Situ Sodium Insertion and Extraction”，Nano Letters(《纳米快报》，Jiang Wei Wang等人的《在原位钠插入和提取过程中锡纳米颗粒的微结构演变》)；Yunhua Xu et al.，“Electrochemical Performance of Porous Carbon/Tin Composite Anodes for Sodium-Ion and Lithium-Ion Batteries”，Advanced Energy Materials(《先进能源材料》，Yunhua Xu等人的《用于钠离子电池和锂离子电池的多孔碳/锡复合阳极的电化学性能》)；Lifen Xiao et al.，“High capacity，reversible alloying reactions in SnSb/C nanocomposites for Na-ion battery applications”，Chem.Comm.48(2012)3321(《化学通讯》48(2012)3321，Lifen Xiao等人的《Na-离子电池应用的SnSb/C纳米复合物的高容量可逆合金化反应》)；美国专利申请公布2012/0199785；Tuan T.Tran et al.，“Alloy Negative Electrodes for High Energy Density Metal-Ion Cells”，J.Electrochem.Soc.158(2011)A1411(《电化学学会》期刊158(2011)A1411，Tuan T.Tran等人的《用于高能量密度金属离子电池的合金负极电极》)；以及V.L.Chevrier et al.，“Challenges for Na-ion Negative Electrodes”，J.Electrochem Soc.158(2011)A1011(《电化学学会》期刊158(2011)A1011，V.L.Chevrier等人的《对钠离子负极的质疑》)。

发明内容

在一些实施例中，提供了钠离子电池。所述电池具有包括钠的阴极、包括钠的电解质、以及电化学活性阳极材料。所述电化学活性阳极材料包括电化学活性相。所述电化学活性相包括电化学活性化学元素和电化学非活性化学元素。所述电化学活性化学元素不包括氧、硫或卤素。所述电化学活性相基本上不含大于40nm的晶粒。

在各种实施例中，提供了钠离子电池。所述电池具有包括钠的阴极、包括钠的电解质、以及电化学活性阳极材料。所述电化学活性阳极材料包括电化学活性相和电化学非活性相。所述电化学活性相和所述电化学非活性相共享至少一个共同的相界。所述电化学活性相不包括氧、硫或卤素。所述电化学活性相基本上不含大于40nm的晶粒。

在例示性实施例中，提供了制造钠电池的方法。所述方法包括提供包含钠的阴极以及提供阳极。提供所述阳极包括使所述电化学活性阳极材料的前体结合以及球磨所述前体。所述方法还包括将所述阴极和阳极结合到包含电解质的电池中。电解质包括钠。

本公开的上述发明内容并不旨在描述本发明的每一个实施例。在以下具体实施方式中还示出了本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其他特征、目标和优点根据描述和权利要求将显而易见。

附图说明

结合附图来考虑本发明以下各个实施例的详细描述可以更完全地理解本发明，其中：

图1示出在60℃和30℃下，针对比较例1的放电容量相对于循环数，以及针对包含示例2的材料作为活性材料的负极的放电容量相对于循环数；

图2示出示例2的粉末的X射线衍射图；

图3示出示例1至4的样本的X射线衍射图；

图4示出以示例1至4作为活性材料的负极构造的电池的电压曲线；

图5示出示例5的样本的X射线衍射图；

图6示出在钠半电池中示例5的样本的电压曲线；并且