[发明专利]一种水系可充钠离子电容电池及其制备方法

摘要

本发明涉及一种水系可充钠离子电容电池及其制备方法。该电容电池的正极活性材料采用Na_0.44MnO₂或离子掺杂的Na_0.44MnO₂，通式为Na_0.44Mn_1‑yM_yO₂，其中M为Al、Li、Fe、Co、Ni中的一种或两种，0≤y≤0.1；负极活性材料采用多孔活性炭、硬碳、介孔碳、碳纳米管、无序碳、石墨中的一种。本发明电容电池具有高比容量、高功率密度、长循环寿命和良好倍率性能，以及安全、环保、价格低廉等优点。特别是采用助熔剂固相反应法制备正极材料过程较不加助熔剂反应过程更加节能环保，且制备的正极活性材料具有更大的放电比容量。

主权项

1.一种水系可充钠离子电容电池，该电容电池包括正极极片、负极极片和介于两者间的隔膜，以及具有离子导电性能的电解液，/n所述正极极片的活性材料采用Na_0.44MnO₂或离子掺杂的Na_0.44MnO₂，通式为Na_0.44Mn_1-yM_yO₂，0<y≤0.1；其中M为Al、Li、Fe、Co、Ni、Cu中的一种或两种；/n所述负极极片的活性材料采用多孔活性炭、硬碳、介孔碳、碳纳米管、无序碳、石墨中的一种；其特征在于，/n所述正极极片活性材料的制备：按照通式为Na_0.44Mn_1-yM_yO₂，0<y≤0.1选择Na、Mn、M的摩尔比为0.44:(1-y):y；将Na₂CO₃，MnCO₃与掺杂离子M的前身物进行研磨混匀，按照NaCl与Na₂CO₃的摩尔比为23:1加入NaCl作为助熔剂，继续研磨混匀，于850℃空气气氛煅烧5h，反应完全后，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，除去杂离子，于60℃空气中烘干，得到离子掺杂的正极活性材料；其中掺杂离子M为Al、Li、Fe、Co、Ni、Cu中的一种或两种；掺杂离子M的前身物为Li₂CO₃、Al(OH)₃、Co(NO₃)₂·6H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O、Cu(OH)₂中的一种或两种；/n所述电解液采用含0.5～10mol/L Na₊无机盐的水溶液；所述Na₊无机盐为Na₂SO₄、、NaNO₃、、NaCl、、NaOH、、Na₂CO₃、、Na₃PO₄、、Na₂HPO₄、、NaH₂PO₄、、NaC₂H₃O₂、Na₂C₂O₄、NaClO₄中的一种或几种；/n所述正极极片中含有质量比为60～100％的活性材料、0～35％的导电剂以及0～5％的粘结剂；/n所述负极极片中含有质量比为60～100％的活性材料、0～35％的导电剂以及0～5％的粘结剂；/n所述负极、正极活性材料的质量比为1.5～2.5。/n