[发明专利]NaMO2(M=Co、Cr、Ni、Mn或Fe)无酸铅钠二次电池及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及二次电池领域，具体涉及NaMO₂(M=Co、Cr、Ni、Mn或Fe)无酸铅钠二次电池及其制备方法。

背景技术

铅酸蓄电池是目前应用最广的一类电池，其拥有悠久的发展历史。尽管当今各种电池新技术在不断发展，铅酸蓄电池依然凭借其优良的性价比、稳定的电化学性能、成熟的生产工艺及其废旧产品较高的回收利用等优点在二次电池市场中占据首位。

铅酸电池极板由栅格状的板栅经涂膏、压板、固化后制成，正极板栅的成份一般为Pb-Ca-Sn-Al合金，正极和膏的原料一般由PbO、H₂SO₄、石墨粉、导电炭黑等添加剂组成。负极板栅的成份一般为Pb-Ca-Sn-Al合金，负极和膏的原料一般由Pb粉、BaSO₄、H₂SO₄、木质素磺酸钠等添加剂组成，电解液一般为质量分数36%的H₂SO₄，隔板一般为玻璃纤维。

铅作为一种高毒性的重金属，可引起严重的环境污染，电解液硫酸也可引起环境的污染，同时还会引起对设备的腐蚀。因此，从环保的角度出发，减少铅酸蓄电池中铅和硫酸用量具有重要意义。

钠离子电池因其成本低廉(钠的价格约为锂价格的1/20)越来越受到世界各国专家和学者的广泛关注。

钠离子电池正极材料一般为可嵌过渡金属层状化合物，如NaCoO₂、NaCrO₂、NaFeO₂等；负极材料一般为碳或钛材料，包括软碳、硬碳、石墨或Na₂Ti₃O₇等，电解液主要由有机溶剂、电解质钠盐及功能性添加剂构成。

钠离子电池电解液主要为有机溶剂，从环保和安全角度考虑，应用水系电解液代替有机电解液具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种NaMO₂(M=Co、Cr、Ni、Mn或Fe)无酸铅钠二次电池，以泡沫铝、泡沫镍或泡沫铜为集流体，以NaMO₂(M=Co、Cr、Ni、Mn或Fe)为电池正极活性物质，分析纯PbSO₄为电池负极活性物质，PTFE为粘结剂，石墨和乙炔黑为导电剂，制成正极板、负极板，可以显著降低铅酸蓄电池中铅的使用量，以中性的Na₂SO₄代替硫酸为电解液，避免硫酸对设备的腐蚀和对环境污染，组装成无酸铅钠二次电池，可以提高电池的充放电性能，延长电池寿命。同时提供了无酸铅钠二次电池的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

NaMO₂(M=Co、Cr、Ni、Mn或Fe)无酸铅钠二次电池，

正极板的集流体采用泡沫铝、或泡沫镍、或泡沫铜，正极活性物质采用NaMO₂(M=Co、Cr、Ni、Mn或Fe)，粘结剂采用PTFE、导电剂采用石墨；

负极板的集流体也采用泡沫铝、或泡沫镍、或泡沫铜，负极活性物质采用PbSO₄，粘结剂采用PTFE、导电剂采用乙炔黑；

以Na₂SO₄为电解液，玻璃纤维为隔板，所述正极板、负极板用隔板包裹排布组装得NaMO₂(M=Co、Cr、Ni、Mn或Fe)无酸铅钠二次电池。

本发明进一步改进方案是，所述NaMO₂(M=Co、Cr、Ni、Mn或Fe)：PTFE：石墨的质量比为15:2:3或8:1:1；所述PbSO₄：PTFE：乙炔黑的质量比为15:2:3或8:1:1。

本发明更进一步改进方案是，所述正、负极板涂膏量为10～100 mg·cm^-2。

NaMO₂(M=Co、Cr、Ni、Mn或Fe)无酸铅钠二次电池的制备方法，

按质量比为15:2:3或8:1:1取NaMO₂(M=Co、Cr、Ni、Mn或Fe)、PTFE、石墨混合研磨均匀，加入无水乙醇和膏，混合均匀后均匀涂布在泡沫铝、或泡沫镍、或泡沫铜制成的集流体上，涂膏量为10～100 mg·cm^-2，然后将涂布好的正极板在100℃的真空干燥箱中保持24 h烘干，烘干后对其施加10 Mpa压力将其压平，即得正极板；