[发明专利]钠离子电池及其负极补钠方法

说明书

技术领域

本发明涉及到钠电池领域，特别是涉及到一种钠离子电池及其负极补钠方法。

背景技术

钠离子电池工作原理与锂离子电池类似，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。与锂离子电池相比，钠离子电池具有的优势有：(1)钠盐原材料储量丰富，价格低廉，采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料，原料成本降低一半；(2)由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液(同样浓度电解液，钠盐电导率高于锂电解液20％左右)降低成本；(3)钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体，可以进一步降低成本8％左右，降低重量10％左右；(4)由于钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg，可与磷酸铁锂电池相媲美，但是其成本优势明显，有望在大规模储能方面中取代传统铅酸电池。

但现有的钠离子电池首次库伦效率低。主要是因为电池第一圈充电时从正极脱出的钠离子会在负极发生反应，形成SEI膜或发生其他副反应，造成活性钠离子损失。这样在电池放电时就无法有同等的钠离子从负极脱出返回正极，材料的性能无法完全发挥，导致电池的容量偏低。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种钠离子电池及其负极补钠方法，解决钠离子电池首效低的问题。

本发明提出一种钠离子电池负极补钠方法，包括以下步骤：

在惰性气氛中，将有机钠溶液喷洒或滴加于负极片表面，使有机钠溶液中的钠离子渗入负极片中，然后干燥负极片。

优选地，所述有机钠溶液的溶剂为正己烷或环己烷。

优选地，所述有机钠溶液的溶质包括正丁基钠、叔丁基钠和苯基钠中的至少一种。

优选地，所述有机钠溶液可通过以下方法制备：

有机钠溶液的制备是在惰性气氛中进行下，具体操作是将钠粉溶解于有机溶剂中，所述有机溶剂包括联苯和二甲氧基乙烷中的至少一种。

优选地，所述有机钠溶液的浓度为0.1M-10M。

优选地，所述惰性气氛采用的惰性气体包括氮气、氩气、氦气中的至少一种。

优选地，所述负极片包括硬碳材料。

优选地，所述硬碳材料为树脂碳和/或炭黑。

优选地，所述炭黑为导电炭黑。

本发明还提出了一种钠离子电池，包括利用上述的钠离子电池负极补钠方法制得的负极。

本发明提出的钠离子电池及其负极补钠方法，通过向负极片补充钠离子解决了钠离子电池首效低的问题，可以将首效提高到80％以上，性能提升了20％以上，大幅提高了电池的能量密度。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种钠离子电池负极补钠方法，包括以下步骤：

在惰性气氛中，将有机钠溶液喷洒或滴加于负极片表面，使有机钠溶液中的钠离子渗入负极片中，然后干燥负极片。

实施例1：本实施例提供一种向钠离子电池负极片补钠的方法，在氮气气氛中，将浓度为1M的正丁基钠的正己烷溶液喷洒于负极片表面(负极片中的活性物质为树脂碳)，使正丁基钠溶液中的钠离子渗入负极片中，使得树脂碳中的嵌钠量为硬碳总容量的5％，然后干燥负极片，完成补钠操作。

实施例2：本实施例提供一种向钠离子电池负极片补钠的方法，在氮气气氛中，将浓度为3M的叔丁基钠的正己烷溶液滴加于负极片表面(负极片中的活性物质为树脂碳)，使正丁基钠溶液中的钠离子渗入负极片中，使得树脂碳中的嵌钠量为树脂碳总容量的15％，然后干燥负极片，完成补钠操作。

实施例3：本实施例提供一种向钠离子电池负极片补钠的方法，在氮气气氛中，将浓度为0.5M的苯基钠的正己烷溶液滴加于负极片表面(负极片中的活性物质为导电炭黑)，使苯基钠溶液中的钠离子渗入负极片中，使得导电炭黑中的嵌钠量为导电炭黑总容量的2％，然后干燥负极片，完成补钠操作。

实施例4：本实施例提供一种向钠离子电池负极片补钠的方法，在氩气气氛中，将含有正丁基钠和叔丁基钠(浓度均为5M)的混合溶液滴加于负极片表面(负极片中的活性物质为导电炭黑)，使混合溶液中的钠离子渗入负极片中，使得导电炭黑中的嵌钠量为导电炭黑总容量的20％，然后干燥负极片，完成补钠操作。