【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电极预钠化方法及预钠化电极，属于钠离子电池。
技术介绍
1、目前，锂离子电池因为超过200wh/kg的能量密度、1000次以上的长循环寿命，在便携式电子设备、大规模储能等方面得到了广泛的应用，然而金属锂资源在地壳中的丰度低，我国的锂矿严重依赖外部进口，限制了锂离子电池的更大规模的应用。钠离子电池由于钠资源丰富、成本低且与锂离子电池类似的工作原理，有望在电化学储能领域得到应用，从而降低大规模储能的成本。
2、在钠离子电池领域，负极材料包括插入型非石墨化碳负极(硬碳、软碳、石墨烯)、金属合金型负极(锡、铅、锑、铋等)和转化反应型金属(锡、铅、锑、铋)氧化物、硫化物、氮化物、磷化物，其中，硬碳由于成本低廉、较高的比容量、良好的导电性成为钠离子电池应用的优选负极材料。然而，硬碳大的比表面积、较高的无序度和较多的缺陷位置使得其作为钠离子电池的负极材料时首圈有着20％～50％的不可逆容量，通常硬碳的首圈库伦效率介于50％～80％之间，此外，在后续循环过程中由于钠离子会参与正/负极与电解液界面的副反应造成持续的钠离子损耗和容量衰减，这会严重降低钠离子电池的能量密度。
3、预钠化是解决钠离子电池负极材料首效较低和提高循环寿命的良好途径，目前的预钠化方法可分为负极侧的对负极活性物质的直接预钠化和正极侧引入富钠化合物并在充电过程分解的间接预钠化方法。正极侧的引入的富钠化合物包括：含钠酸盐(na2co3、na2c2o4、na2c4o4、na3c6h5o7)、过渡金属氧化物(na2mno3、na2nio2、na
4、与正极间接的预钠化相比，对负极直接预钠化可以减少其他组分的引入，对电池体系的负面影响更小，主要包括：1)金属钠做负极的电化学预钠化；2)采用有机芳香族-钠溶液的化学预钠化。3)金属钠(钠箔、钠网、钠粉等、钠片)与负极直接接触的短路式预钠化；
5、电化学预钠化方法需要采用钠做负极，待预钠化电极做正极，电解液作为内部的钠离子传输路径，外部导线通过控制金属钠和电极之间的电压或者电流控制预钠化程度，由于电化学反应程度与电量直接相关，该方法可以精准控制预钠化的程度，但外加电路需要额外能量的引入，电解液的加入和复杂的电极组装、拆卸操作过程增加了该方法的成本。有机芳香族-钠溶液具有较低的氧化还原电位(相对金属钠小于1.0v)，通过喷洒、涂覆或浸渍的方式可以对电极进行预钠化，该方法采用的醚类溶剂沸点低易挥发，容易起火爆炸，反应产物芳香族容易残留在负极中，且该方法难以控制预钠化的程度。采用金属钠与负极直接接触的短路式预钠化方法具有操作简单直接，无需其他组分引入的优势，但金属钠的强还原性和活泼性使得其表面存在由氧化钠、碳酸钠、氢氧化钠等组成的惰性层，该惰性层介于电极和金属钠之间会显著减慢预钠化的速度，不均匀的惰性层还会导致电极表面的预钠化程度不均，由于金属钠的厚度通常大于50μm，远大于预钠化所需的金属钠量，过量的金属钠导致预钠化的程度难以控制。
6、因此，目前需要开发一种操作简便、无副产物、可以精确控制预钠化程度而且对电池体系的影响小的电极预钠化方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电极预钠化方法，它能够弥补电极的首圈不可逆容量，显著提高电池的能量密度并进一步提高循环寿命。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种电极预钠化方法，方法的步骤中含有：
3、将金属钠固定在电极表面；其中，调控金属钠在电极表面的厚度；
4、通过一段时间的静置完成金属钠和电极中活性物质的化学反应，得到预钠化电极。
5、进一步，将金属钠固定在电极表面的工艺为物理气相沉积。
6、进一步，所述电极中活性物质为硬碳、软碳、石墨烯、金属及其合金、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、金属磷化物中的至少一种；其中，金属为锡、铅、锑、铋中的一种。
7、进一步，所述金属钠的厚度为0.1μm～50μm之间。
8、进一步，所述金属钠和电极中活性物质的化学反应在惰性气氛保护或真空下进行。
9、进一步，所述惰性气氛的气体为氩气、氮气、氦气、二氧化碳中的至少一种。
10、进一步，所述化学反应的静置时间为1小时至10天。
11、进一步，通过引入固态界面层或液态电解液以缩短静置需要的静置时间。
12、进一步，所述固态界面层为金属m和/或金属化合物mxny；其中，m为mg、al、k、ca、sc、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、ga、ge、sr、y、zr、nb、mo、ag、cd、in、sn、sb、pb、bi中的一种或几种，n为c、si、n、p、o、s、se、f、cl、br、i中的一种或几种。
13、进一步，所述固态界面层的厚度为1nm-2μm，所述固态界面层采用沉积的方式。
14、进一步，所述液态电解液包括钠盐和有机溶剂。
15、进一步，钠盐为nacl、nabr、nai、naclo4、napf6、nabf4、ch3so3na、cf3so3na、(cf3so2)2nna中的至少一种。
16、进一步，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲基酯、碳酸二乙基酯、碳酸甲乙酯、乙二醇一甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇一乙醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙腈中的至少一种。
17、进一步，电极的厚度小于300μm；
18、和/或电极的集流体为铝箔或铜箔。
19、进一步，将金属钠固定在电极表面具体为：在电极表面采用真空热蒸发沉积金属钠；
20、其中，真空度为0.1pa以下，蒸发时金属钠源为液态，温度为300℃～800℃，操作环境露点在-30℃以下。
21、本专利技术还提供了一种预钠化电极，由以上电极预钠化方法制备得到。
22、采用了上述技术方案后，本专利技术结合负极预钠化方法中电化学预钠本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电极预钠化方法，其特征在于方法的步骤中含有：
2.根据权利要求1所述的电极预钠化方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的电极预钠化方法，其特征在于，
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【技术特征摘要】
1.一种电极预钠化方法，其特征在于方法的步骤中含有：
2.根据权利要求1所述的电极预钠化方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的电极预钠化方法，其特征在于，
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8.根据权利要求1所述的电极预钠化方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜辉，王玉轲，
申请(专利权)人：复阳固态储能科技溧阳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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