【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠金属电池，尤其涉及一种镓基液态金属室温改性钠金属负极及其制备方法与应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、随着新型清洁能源的开发与使用，人们对高安全、高能量密度的电化学储能设备要求越来越迫切。锂离子电池是当前应用最为广泛的储能设备，从手机到电动汽车。然而，锂离子电池能量密度普遍较低，这限制了它在大型储能装置中的发展与使用。除此之外，锂金属资源短缺性与全球分布不均性严重影响国内储能的规模发展。钠金属电池由于其较低的成本与较高的理论比容量，成为继锂离子电池以后很有希望商业化的下一代储能装置之一。然而，钠金属极其活泼不稳定，作为负极材料时与电解液将发生严重的副反应并导致电解液耗尽以及不可控的sei膜厚度增加。随之带来钠金属电池容量迅速衰减并伴有大量枝晶生长，枝晶刺透隔膜将带来更加严重的安全问题。为了解决上述问题，开展了很多的研究，其中优化电解液被认为是一种有效的解决方案。然而电解液的优化往往带来成本上的严重增加，最终导致电池成本急剧增加。在钠金属表面设计保护层能够抑制钠金属与电解液之间的副反应，但是在方法上仍然存在复杂性，因此通过简单的方法能够达到保护钠金属负极仍然面临巨大的挑战。
3、专利cn114094114a公开了一种钠电池集流体及其制备方法与应用，利用室温镓基液态金属改性铝基集流体的表面，提高集流体对金属钠的润湿性，降低钠的成核过电势，抑制钠枝晶生
4、专利cn111755699a公开了一种高稳定长寿命金属锂负极材料，在金属锂表面涂覆一层低温镓基液态金属，然后在惰性气氛下进行合金化反应，即得
5、论文《review of room-temperature liquid metals for advanced metalanodes in rechargeable batteries》公开了镓基液态金属在金属锌、钠和镁负极中的应用。
6、但专利技术人发现：目前液由于液态金属镓熔点较高，导致合金化反应温度较高，无法实现低温下制备。同时，改性的钠金属负极的循环稳定性仍有待提升。行业内尚未在众多的镓基液态金属找到能够低温高效改性金属钠负极的方法。
技术实现思路
1、开发低成本、能够大规模生产的方法来制备稳定的钠金属负极，并将其应用于钠金属电池领域，对高安全、高能量密度钠金属电池的发展具有重要意义。针对上述问题，本专利技术提供一种镓基液态金属室温改性钠金属负极及其制备方法与应用。通过液态金属涂覆钠金属表面形成钠基合金界面保护层，阻碍钠金属负极与电解液间的副反应，抑制钠枝晶的不可控生长。
2、本专利技术对众多镓基液态金属进行系统的分析和大规模实验筛选发现：与纯的液态金属镓相比，采用多相合金(镓铟锡)作为镓基液态金属可以更好地改善钠金属负极润湿性和充放电性能，并实现超低温制备。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
4、本专利技术的第一个方面，提供了一种镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，包括：
5、在惰性气氛保护下，将镓基液态金属涂覆在钠金属表面，在室温下进行合金化反应，得到具有钠基合金界面保护层优化的钠金属负极；
6、所述镓基液态金属为镓铟锡，负载量为0.5-1.5mg/cm2。
7、在一些实施方式中，所述负载量为0.8-1.2mg/cm2或1mg/cm2。
8、在一些实施方式中，所述惰性气氛中氧含量小于1ppm，水分含量小于1ppm。
9、在一些实施方式中，所述合金化反应的具体步骤为将涂覆了液态金属的钠金属静置处理。
10、在一些实施方式中，所述室温的温度为18～25℃。
11、在一些实施方式中，所述合金化反应的时间为3-24h。
12、在一些实施方式中，还包括：将合金化反应后的钠金属裁剪为圆片。
13、在一些实施方式中，所述圆片的直径为8-12mm或10mm。
14、需要说明的是，本专利技术的液态金属还可以采用镓、镓铟金、镓铟锡锌合金中的一种。
15、更具体的，所述钠基合金界面保护层由涂覆在金属钠表面的镓基液态金属与钠金属室温条件下原位合金化反应制得，具体的操作步骤为：在充满惰性环境的手套箱中，用干净的小毛刷将镓基液态金属迅速涂到钠金属表面，其负载量为1mg/cm2，在室温下静置反应一段时间。待反应结束后，将钠金属裁剪成直径10mm的圆片即可获得钠基合金界面保护层改性的钠金属负极。
16、本专利技术的第二个方面，提供了上述的方法制备的镓基液态金属室温改性钠金属负极。
17、本专利技术的第三个方面，提供了上述的镓基液态金属室温改性钠金属负极在制备钠离子电池或大型储能装置中的应用。
18、本专利技术的有益效果
19、(1)镓基液态金属由于低熔点、低毒性、高导电性与热稳定性的特性，将其涂覆于钠金属负极表面可以利用液态金属的室温扩散性与钠金属合金化反应生成稳定的钠基合金界面保护层，并且通过液态金属与钠金属负极原位反应生成的合金保护层与钠金属具有良好的附着力，能够提升钠金属负极的电解液润湿性。
20、(2)具体的方法通过简单的液态金属涂覆在钠金属负极表面，并经过室温条件下自发的合金化反应所制备，有利于大规模的生产。
21、(3)使用液态金属涂覆的钠金属作为电极材料，能够抑制钠金属与电解液之间不可控的副反应与枝晶生长，显著提高金属钠的稳定性与循环寿命。
22、(4)本专利技术对现有的镓基液态金属进行系统的分析和长期的实验摸索发现：与纯的液态金属镓相比，采用多相合金(镓铟锡)作为镓基液态金属可以更好地改善钠金属负极润湿性和充放电性能，并实现超低温制备。本专利技术制备方法简单、实用性强，易于推广。
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1.一种镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，所述负载量为0.8-1.2mg/cm2或1mg/cm2。
3.如权利要求1所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛中氧含量小于1ppm，水分含量小于1ppm。
4.如权利要求1所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，所述合金化反应的具体步骤为将涂覆了液态金属的钠金属静置处理。
5.如权利要求1所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，所述室温的温度为18～25℃。
6.如权利要求1所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，所述合金化反应的时间为3-24h。
7.如权利要求1所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，还包括：将合金化反应后的钠金属裁剪为圆片。
8.如权利要求7所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，所述圆片的直径为8
9.权利要求1-8任一项所述的方法制备的镓基液态金属室温改性钠金属负极。
10.权利要求9所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极在制备钠离子电池或大型储能装置中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，所述负载量为0.8-1.2mg/cm2或1mg/cm2。
3.如权利要求1所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛中氧含量小于1ppm，水分含量小于1ppm。
4.如权利要求1所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，所述合金化反应的具体步骤为将涂覆了液态金属的钠金属静置处理。
5.如权利要求1所述的镓基液态金属室温改性钠金属负极的制备方法，其特征在于，所述...
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