一种新型钠离子电池制造技术

一种新型钠离子电池，包括外壳、正极集流体、负极集流体、Na3V2(PO4)2F3正极电极材料层、硬碳负极电极材料层、隔膜和钠盐有机电解液，所述正极集流体和负极集流体包裹于外壳内相对称的两侧，所述正极集流体内侧涂布有Na3V2(PO4)2F3正极电极材料层，所述负极集流体内侧涂布有硬碳负极电极材料层，所述Na3V2(PO4)2F3正极电极材料层和硬碳负极电极材料层之间灌注有钠盐有机电解液通过所述隔膜分隔。本实用新型专利技术具有可循环性和稳定性，成本低，且具有高电压，高容量特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于化学电源
，尤其涉及一种新型钠离子电池。 一种新型钠离子电池
技术介绍
锂离子电池具有能量密度大，安全稳定，绿色高效，无记忆效应等优点已经广泛用 于各类电子产品中，并成为了未来新能源汽车的主要电源形式。但是由于锂资源在地壳中 的储量仅为〇. 0065%，用于制备富锂正极材料的主要原材料碳酸锂价格则高达4. 11-4. 49 欧元/公斤，大大增加了锂离子电池的生产成本。由于钠元素与锂元素同属于IA族，其化 学性质相似性使得钠电池研究在近几年已经成为研究的热点。由于钠资源丰富，地壳含量 约为2. 8%，主要用于制备钠电极材料的原料碳酸钠价格仅为0. 07-0. 37欧元/公斤，已经大 大降低了原材料的成本。然而，钠与锂相比存在一些劣势使其不能得到广泛的应用。相对 于标准氢电极，钠的电极电池电势为-2.71 V，高于锂的电极电势（-3.04 V)，不利于构件高 电压的钠离子电池。钠离子半径为1.02 A，也远大于锂离子的半径（0.59 A)，会降低离子 迁移速率，造成电池电阻的增大以及对负极嵌钠材料的选择性问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种新型钠离子电池，从而解决上述
技术介绍
中的问 题。 本
技术实现思路
是通过以下技术方案实现的：一种新型钠离子电池，包括外壳、正 极集流体、负极集流体、Na 3V2(P04)2F3正极电极材料层、硬碳负极电极材料层、隔膜和钠盐有 机电解液，所述正极集流体和负极集流体包裹于外壳内相对称的两侧，所述正极集流体内 侧涂布有Na 3V2 (P04) 2F3正极电极材料层，所述负极集流体内侧涂布有硬碳负极电极材料层， 所述Na 3V2(P04)2F3正极电极材料层和硬碳负极电极材料层之间灌注有钠盐有机电解液通过 所述隔膜分隔。 所述正极集流体为铝箔。 所述负极集流体为铜箔。 Na3V2 (P04) 2F3聚阴离子正极材料是一类钠离子超导体，由[V208F 3]双八面体与 [P0J四面体通过边角共用形成的三维离子通道结构富钠电极材料，利于钠离子的快速扩 散。[V 208F3]双八面体通过一个氟原子相连，增强了氟与金属原子键的化学键作用，使V +3/+4 相变平台电压得到提高，因此是一类可提供高电压的钠离子正极材料。由于钠离子的半径 远大于锂离子的半径，因此很难实现在商业化负极石墨中可逆的进行嵌入和迁出。硬碳是 高分子聚合物热分解的产物，具有较高的可逆容量，能够容纳进行脱嵌的钠离子，是钠离子 电池理想的负极材料。 本技术具有如下有益效果： 本技术能够利用V+3/+4相变，实现钠离子在正负电极之间的嵌入与迁出，进行 电池充放电。Na 3V2(P04)2F3的聚阴离子体系以及氟元素的诱导效应，可以使V +3/+4相变平台 电压提高至3. 9 V左右，大大提高了钠离子电池的工作电压。Na3V2 (P04) 2F3电极材料是具有 三维离子通道结构的钠离子超导体，可提高体系的离子扩散速率从而改善钠离子电池的倍 率性能和循环稳定性。本技术设计的钠离子电池，所应用的电极材料与电解质均为富 钠材料，成本也大大降低，是一款具有应用前景的钠离子电池。 【附图说明】 图1为本技术的结构示意图； 图2为本技术的充放电曲线图。 图1中所示：1、外壳；2、正极集流体；3、负极集流体；4、Na3V 2(P04)2F3正极电极材 料层；5、硬碳负极电极材料层；6、隔膜；7、钠盐有机电解液。 【具体实施方式】 为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面结合具体图示，进一步阐述本技术。 如图1所示，一种新型钠离子电池，包括外壳（1)、正极集流体（2)、负极集流体 (3 )、Na3V2 (P04) 2F3正极电极材料层（4 )、硬碳负极电极材料层（5 )、隔膜（6 )和钠盐有机电解 液（7)，所述正极集流体（2)和负极集流体（3)包裹于外壳内相对称的两侧，所述正极集流 体（2 )内侧涂布有Na3V2 (P04) 2F3正极电极材料层（4 )，所述负极集流体（3 )内侧涂布有硬碳 负极电极材料层（5)，所述Na3V2 (P04)2F3正极电极材料层（4)和硬碳负极电极材料层（5)之 间灌注有钠盐有机电解液（7)通过所述隔膜（6)分隔。 所述正极集流体（2)为铝箔。 所述负极集流体（3)为铜箔。 [〇〇17] 本技术应用Na3V2(P04) 2F3材料作正极，硬碳材料作负极，可以显著提高钠电池 的工作电压和储能容量，并能改善钠离子电池的循环性能和工作稳定性。Na3V2 (P04)2F3钠离 子电池能够利用V+3/+4相变，实现钠离子在正负电极之间的嵌入与迁出，进行电池充放电，如 图2所示。Na 3V2 (P04)2F3的聚阴离子体系以及氟元素的诱导效应，可以使V +3/+4相变平台电 压提高至3. 9 V左右，大大提高了钠离子电池的工作电压。Na3V2 (P04) 2F3电极材料是具有三 维离子通道结构的钠离子超导体，可提高体系的离子扩散速率从而改善钠离子电池的倍率 性能和循环稳定性。Na 3V2(P04)2F3电极材料可以产生128mAh/g的理论容量，在钠离子电池 正极材料中是一个容量较大并且具有应用前景的电极材料。同时硬碳负极的应用，可以提 高负极储钠的能力，改善钠离子电池的循环稳定性。本技术设计的钠离子电池，所应用 的正极材料与电解质均为富钠材料，钠资源的丰富性也使得该钠离子电池成本大大降低。 以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员 应该了解，本技术不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本 技术的原理，在不脱离本技术的精神和范围的前提下，本技术还会有各种变 化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术范围内，本技术要求保护范 围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型钠离子电池，其特征是：包括外壳、正极集流体、负极集流体、Na3V2(PO4)2F3正极电极材料层、硬碳负极电极材料层、隔膜和钠盐有机电解液，所述正极集流体和负极集流体包裹于外壳内相对称的两侧，所述正极集流体内侧涂布有Na3V2(PO4)2F3正极电极材料层，所述负极集流体内侧涂布有硬碳负极电极材料层，所述Na3V2(PO4)2F3正极电极材料层和硬碳负极电极材料层之间灌注有钠盐有机电解液通过所述隔膜分隔。

【技术特征摘要】
1. 一种新型钠离子电池，其特征是：包括外壳、正极集流体、负极集流体、Na3V 2(P04)2F3 正极电极材料层、硬碳负极电极材料层、隔膜和钠盐有机电解液，所述正极集流体和负极集 流体包裹于外壳内相对称的两侧，所述正极集流体内侧涂布有Na 3V2(P04)2F3正极电极材料 层，所述负极集流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋维鑫，纪效波，陈珺，皇甫锴犁，姚银朋，王小文，黄雅亮，
申请(专利权)人：宋维鑫，纪效波，陈珺，皇甫锴犁，姚银朋，王小文，黄雅亮，
类型：新型
国别省市：山东;37