【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池材料，具体涉及一种钠铝锂碳多元合金及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着能源需求的不断增长和对可再生能源的追求，高性能储能技术成为当今社会关注的焦点。传统锂离子电池虽然已被广泛应用，但其资源稀缺、价格昂贵以及安全性等问题限制了其进一步发展。因此，寻找替代锂离子电池的储能技术成为科学家们的研究重点。钠作为地壳中丰富的元素之一，相对于锂更加广泛和经济可行。因此，钠离子电池作为一种新型的可再充电电池技术受到了广泛的关注。钠离子电池具有比锂离子电池更好的循环稳定性和更低的成本，因此被认为是未来的储能解决方案之一。然而钠离子电池多以多孔碳材料作为负极，其在首次充放电时存在大量的钠损失，使得全电池容量的显著降低，不能够充分的发挥出正极材料的性能，造成电池能量密度降低。
2、为了解决上述问题，预钠化技术应运而生。预钠化是指在将钠离子电池激活投入使用之前，通过特定的处理方法将钠离子嵌入到电极材料中。通过预先嵌入钠离子，可以使电极材料在使用过程中能够更好发挥出性能，补充首次及循环过程中的活性钠损失，进而提升钠离子电池的能量密度和循环寿命。
3、预钠化技术的研究和应用对于钠离子电池的发展至关重要。科学家们正在不断探索新的预钠化方法和材料，以提高钠离子电池的性能和可靠性。例如，一些研究人员正在开发具有超高容量和环境稳定的牺牲材料，以实现更好的预钠化效果。如草酸钠、柠檬酸钠、氮化钠、硫化钠等高比容量材料能够用于钠离子电池的预钠化，然而这类材料往往存在较高的分解电压和较低的电子导电性，加之此类材料往往分解
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种新的混合合金预钠化材料：钠铝锂碳多元合金，并提供了对应的加工使用工艺，能够使材料兼具高容量和环境稳定性，为预钠化的实际运用提供重要的方法，为钠离子电池的商业应用打下坚实的基础，从而有望推动清洁能源存储领域的发展。以解决现有钠离子电池性能、可靠性以及环境稳定性差和加工成本较高的问题。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种钠铝锂碳多元合金，所述钠铝锂碳多元合金的化学式为naxalyliz@c，其中，0.5＜x＜0.9；0.05＜y＜0.1；0.025<z<0.05，其制备过程为：惰性气氛下，将金属钠、金属铝加热熔融形成混合液态金属，而后将金属铝溶解在混合液态金属中形成三元液态合金液，再在三元液态合金液中加入碳材料搅拌形成混合粉体材料，停止加热降至室温，得到钠铝锂碳多元合金，在惰性气氛下研磨成钠铝锂碳多元合金粉体材料。
4、所述的钠铝锂碳多元合金的制备方法，包括如下步骤：
5、(1)在惰性气氛下分别按照计量比称取金属钠、金属铝和金属锂；
6、(2)将所需金属钠和金属锂放置于坩埚中并加热熔融成混合液态金属，所述加热温度为100～450℃；
7、(3)缓慢加入金属铝至步骤(2)所得的混合液态金属中，缓慢搅拌直至金属铝完全溶解在混合液态金属中形成三元液态合金液；
8、(4)将碳材料缓慢加入步骤(3)所得的三元液态合金液中，缓慢搅拌直至形成混合粉体材料；
9、(5)停止加热待步骤(4)所得的混合粉体材料降至室温后，在惰性气氛下研磨成钠铝锂碳多元合金粉体材料。
10、进一步地，步骤(1)所述惰性气氛为氦气和/或氩气气氛。
11、进一步地，步骤(2)所述坩埚为金属坩埚。
12、进一步地，步骤(4)的碳材料为导电碳、sp、石墨、硬碳、多孔碳中的一种或多种。
13、更进一步地，步骤(4)的碳材料为质量比9:1的硬碳和sp，总碳质量为混合金属质量的2倍。
14、进一步地，步骤(5)中所述钠铝锂碳多元合金粉体材料的粉体粒径小于20um。
15、所述的钠铝锂碳多元合金作为钠离子电池材料的应用。
16、采用所述的钠铝锂碳多元合金制备的钠离子电池。
17、更优地，所述钠离子电池的制备过程为：
18、a.在惰性环境下将粘接剂加入溶剂中加热至45～60℃，搅拌形成固含量为5％的胶体；
19、b.将钠铝锂碳多元合金研磨成粉体，并与所得胶体搅拌均匀形成浆料；
20、c.将步骤b所得浆料均匀涂覆在钠离子电池的负极片表面得到电池负极；
21、d.分别称取质量比8∶1∶1的复合焦磷酸铁钠、pvdf、sp至玛瑙研钵中，搅拌均匀后加入适量nmp制备成浆料；
22、e.将步骤d所得浆料均匀的涂覆在20um的铝箔上，在80℃下真空烘烤形成复合焦磷酸铁钠正极；
23、f.将步骤c所得电池负极与步骤e所得复合焦磷酸铁钠正极片组装即可得到钠离子电池。
24、综上所述，相比于现有技术，本专利技术具有如下优点及有益效果：
25、1、与传统牺牲型添加剂相比，本专利技术提供的钠铝锂碳多元合金，能够提供更高的活性钠离子，供给于钠离子电池使用；且高度活性的钠离子能够在较低电位下激活，减少高电压下电解液的分解，提升材料的利用率。此外钠铝锂碳多元合金材料本身具有更加优异的导电性能，更容易得失电子，极大地提升了材料自身的利用率。
26、2、对于制备得到的电池，与其他高活性的钠预钠化材料相比，本专利技术粘接剂有机层(比如peo)的引入能够极大的提升材料或电极在干燥有氧环境下的稳定，保证了电池制备过程中活性物质的活性不会流失，此外在干燥环境下的稳定性极大的降低了电池加工制备成本，能够实现材料的最大化利用，具有很好的经济价值。
27、3、本专利技术所制备的钠离子电池预钠化材料钠铝锂碳多元合金，制备方法简单，采用了低温冶金的方式，能够降低能耗，提升此类材料的商业价值。材料所选用的主要元素价格便宜，具有很高的经济价值，适合大规模生产。
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1.一种钠铝锂碳多元合金，其特征在于，所述钠铝锂碳多元合金的化学式为NaxAlyLiz@C，其中，0.5＜x＜0.9；0.05＜y＜0.1；0.025<z<0.05，其制备过程为：惰性气氛下，将金属钠、金属铝加热熔融形成混合液态金属，而后将金属铝溶解在混合液态金属中形成三元液态合金液，再在三元液态合金液中加入碳材料搅拌形成混合粉体材料，停止加热降至室温，即可得到钠铝锂碳多元合金。
2.如权利要求1所述的钠铝锂碳多元合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的钠铝锂碳多元合金的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述惰性气氛为氦气和/或氩气气氛。
4.如权利要求2所述的钠铝锂碳多元合金的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述坩埚为金属坩埚。
5.如权利要求2所述的钠铝锂碳多元合金的制备方法，其特征在于，步骤(4)的碳材料为导电碳、SP、石墨、硬碳、多孔碳中的一种或多种。
6.如权利要求5所述的钠铝锂碳多元合金的制备方法，其特征在于，步骤(4)的碳材料为质量比9:1的硬碳和SP，总碳质量为混合金属
7.如权利要求2所述的钠铝锂碳多元合金的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述钠铝锂碳多元合金粉体材料的粉体粒径小于20um。
8.如权利要求1所述的钠铝锂碳多元合金作为钠离子电池材料的应用。
9.采用如权利要求1所述的钠铝锂碳多元合金制备的钠离子电池。
10.如权利要求9所述的钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池的制备过程为：
...【技术特征摘要】
1.一种钠铝锂碳多元合金，其特征在于，所述钠铝锂碳多元合金的化学式为naxalyliz@c，其中，0.5＜x＜0.9；0.05＜y＜0.1；0.025<z<0.05，其制备过程为：惰性气氛下，将金属钠、金属铝加热熔融形成混合液态金属，而后将金属铝溶解在混合液态金属中形成三元液态合金液，再在三元液态合金液中加入碳材料搅拌形成混合粉体材料，停止加热降至室温，即可得到钠铝锂碳多元合金。
2.如权利要求1所述的钠铝锂碳多元合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的钠铝锂碳多元合金的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述惰性气氛为氦气和/或氩气气氛。
4.如权利要求2所述的钠铝锂碳多元合金的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，腾进唅，唐鑫，张开波，李恩民，
申请(专利权)人：成都钠诚新能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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