【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固态电池，尤其涉及一种无负极钠离子电池及其制备方法。
技术介绍
1、化石燃料消耗量的不断增长已经导致了能源不安全和气候变化的紧迫危机。具有成本效益和可靠的能源存储技术是实现波动间歇可再生能源无缝集成以抵消化石燃料消耗的关键促成因素。钠离子电池作为普遍存在的锂离子电池的可行替代品，由于钠资源丰富而廉价，钠基固相种类繁多，超高的理论容量(1165ma h g-1)和低的电极电势(-2.714vvs.she)，因此被认为是大规模、低成本储能系统的理想选择。
2、采用钠金属负极的钠离子电池可以达到与目前最先进的锂离子电池相当的能量密度。然而，na金属负极的实际应用受到了循环性和安全性相关的两个主要挑战的阻碍，主要是由于其高化学反应性和巨大的体积膨胀，最终会导致na不受控制的支晶的生长。同时，na金属箔的制备镀膜工艺成本较高，严重阻碍了钠离子电池的推广应用。目前，人们采用硬碳替换直接使用钠金属作为负极的方式，从而提高钠离子电池的循环寿命和安全性。然后，由于硬碳的制备成本较高，并且硬碳的充放电平台高导致与正极匹配制备的全电池的能量密度大幅度降低。因此，发展高安全性的无负极钠离子电池迫在眉睫。而目前对于无负极钠离子电池的研究较少，并且全都专注于液态无负极钠离子电池。而在液态无负极钠离子电池，由于na在集流体上的沉积不均匀，电极内部应力增大，导致sei层破裂。破碎的sei缩减了电池的使用寿命。而发展全固态的无负极钠离子电池正好可以解决这一问题。
技术实现思路
1、本专利技
2、为实现上述目的，一种无负极钠离子电池，包括正极和金属集流体，正极与金属集流体组合得到电池；正极包括正极集流体、正极浆料和电解质层，对正极集流体表面进行预处理后，涂覆正极浆料，干燥后再涂覆一层电解质层；电解质层包括引发剂1wt％、环氧树脂单体40-55wt％、醚类分子单体10-30wt％、固化剂4wt％和钠盐20-30wt％。
3、进一步地，正极集流体和金属集流体为铜箔、锌箔和铝箔中的任意一种。
4、进一步地，正极集流体和金属集流体的厚度均为0.01-1mm。
5、进一步地，电解质层的厚度为10-200μm。
6、进一步地，正极浆料包括正极活性材料、导电剂和粘接剂，其质量比为7-10:1-2:1-2；
7、优选的，正极活性材料为na3v2(po4)3，na4fe3(po4)2(p2o7),na3fe2(po4)3,na2fe(so4)2,以及namn1/3ni1/3cu1/3fe1/3o2中的至少一种；
8、优选的，导电剂为乙炔炭黑、科琴黑、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯中的至少一种；
9、优选的，粘接剂为羧甲基纤维素钠、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、氟化橡胶、聚氨酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、海藻酸、海藻酸钠、丁苯橡胶中的至少一种；更优选的，粘接剂为羧甲基纤维素钠。
10、进一步地，引发剂为二烷氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、酰基膦氧化物、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦和2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮或2-羟基-2-甲基苯基丙烷-1-酮中的至少一种；
11、环氧树脂单体为双酚a型环氧树脂、环氧化烯类环氧树脂、缩水甘油类环氧树脂及其衍生物中的至少一种；
12、醚类分子单体为二乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚的一种或两种；
13、固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、二甲氨基丙胺或聚醚胺类中的至少一种；
14、钠盐为naclo4，六氟磷酸钠或双(氟磺酰)亚胺钠的至少一种；
15、本专利技术的第二方面提出一种无负极钠离子电池的制备方法，用于制备本专利技术第一方面提出的无负极钠离子电池，包括：
16、将正极浆料涂覆于清洗并干燥后的正极集流体表面，固化后得到第一正极片；再将引发剂、环氧树脂单体、醚类分子单体、固化剂和钠盐混合制得电解质液，将电解质液覆于第一正极片表面形成电解质层，固化后得到正极；
17、将正极与清洗并干燥后的金属集流体组合封装得到无负极钠离子电池。
18、进一步地，酸洗为将正极就集流体和金属集流体置于酸性溶液中清洗；优选的，酸性溶液浓度为0.1m-0.5m；优选的，清洗为超声处理0.5-1.5h。
19、进一步地，干燥为在70-85℃下真空干燥。
20、进一步地，固化为在50-150℃的真空条件下加热0.5-5h。
21、本专利技术中制备的电池在负极侧不需要提前放置钠金属，其通过电池循环过程中，在负极金属集流体上均匀沉积钠金属层，因此不需要单独的镀钠工艺，可以有效提高钠离子电池的能量密度。钠金属负极与低成本的na3v2(po4)3正极、低成本全固态聚合物电解质构成的全电池能够提供优异的电化学性能。同时，沉积的钠金属厚度仅为0.5-10μm，有效的降低了负极侧的质量，可以提高固态钠离子电池的能量密度、功率密度。
22、将聚合物电解质与金属集流体以及正极组成的无负极钠离子固态电池体系，能有效缓冲钠在循环过程中在负极集流体上沉积时的体积膨胀，提高循环性能，并有效抑制了钠金属支晶的生长。
23、综上所述，本专利技术提供的无负极全固态钠离子电池的制备方法，易于实现工业化生产，所制备的无负极全固态钠离子电池具有优异的循环性能、能量密度和功率密度，且安全性得到提升，具有较好的市场运用前景。
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1.一种无负极钠离子电池，其特征在于，包括正极和金属集流体，正极与金属集流体组合得到电池；所述正极包括正极集流体、正极浆料和电解质层，对正极集流体表面进行预处理后，涂覆正极浆料，干燥后再涂覆一层电解质层；所述电解质层包括引发剂1wt％、环氧树脂单体40-55wt％、醚类分子单体10-30wt％、固化剂4wt％和钠盐20-30wt％。
2.根据权利要求1中所述的无负极钠离子电池，其特征在于，所述正极集流体和金属集流体为铜箔、锌箔和铝箔中的任意一种。
3.根据权利要求1中所述的无负极钠离子电池，其特征在于，所述正极集流体和金属集流体的厚度均为0.01-1mm。
4.根据权利要求1中所述的无负极钠离子电池，其特征在于，所述电解质层的厚度为10-200μm。
5.根据权利要求1中所述的无负极钠离子电池，其特征在于，所述正极浆料包括正极活性材料、导电剂和粘接剂，其质量比为7-10:1-2:1-2；
6.根据权利要求1中所述的无负极钠离子电池，其特征在于，所述引发剂为二烷氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、酰基膦氧化物、二苯基(2,4,6-
7.一种无负极钠离子电池的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-6中任一一项所述的无负极钠离子电池，包括：
8.根据权利要求7中所述的制备方法，其特征在于，所述酸洗为将正极就集流体和金属集流体置于酸性溶液中清洗；优选的，所述酸性溶液浓度为0.1M-0.5M；优选的，所述清洗为超声处理0.5-1.5h。
9.根据权利要求7中所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为在70-85℃下真空干燥。
10.根据权利要求7中所述的制备方法，其特征在于，所述固化为在50-150℃的真空条件下加热0.5-5h。
...【技术特征摘要】
1.一种无负极钠离子电池，其特征在于，包括正极和金属集流体，正极与金属集流体组合得到电池；所述正极包括正极集流体、正极浆料和电解质层，对正极集流体表面进行预处理后，涂覆正极浆料，干燥后再涂覆一层电解质层；所述电解质层包括引发剂1wt％、环氧树脂单体40-55wt％、醚类分子单体10-30wt％、固化剂4wt％和钠盐20-30wt％。
2.根据权利要求1中所述的无负极钠离子电池，其特征在于，所述正极集流体和金属集流体为铜箔、锌箔和铝箔中的任意一种。
3.根据权利要求1中所述的无负极钠离子电池，其特征在于，所述正极集流体和金属集流体的厚度均为0.01-1mm。
4.根据权利要求1中所述的无负极钠离子电池，其特征在于，所述电解质层的厚度为10-200μm。
5.根据权利要求1中所述的无负极钠离子电池，其特征在于，所述正极浆料包括正极活性材料、导电剂和粘接剂，其质量比为7-10:1-2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈本，
申请(专利权)人：厦门五仁聚能企业管理合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：
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