[发明专利]钠离子电池中被动电压控制的方法

说明书

本发明的一方面提供了一种方法，包括：制造具有负极和正极的钠离子二次单电池，所述负极包含在负极基材上的包含无序碳的负极活性材料，并且所述正极包含在正极基材上的含镍的钠氧化物正极活性材料；并且在循环阶段，对所述单电池充电至第一电压；其中所述负极活性材料的质量对所述正极活性材料的质量的比大于0.37且小于1.2。

技术领域

本发明的一个方面涉及一种钠离子二次电池(battery)。

正极的活性材料是含有钠镍的金属氧化物，且负极的活性材料是无序碳以及其混合物。选择单电池堆内活性组分之间的质量比，这引起产生可用的钠二次单电池(cell)。

背景技术

(背景)

钠离子电池在许多方面非常类似于现今普遍使用的锂离子电池；它们都是包含负极(negative electrode)、正极(positive electrode)和电解质材料的可重复使用的二次电池，都能够储存能量，并且都通过类似的反应机制进行充电和放电。当对钠离子电池(或锂离子电池)充电时，Na⁺(或Li⁺)离子脱嵌并向负极迁移，同时电荷平衡电子从正极传递经过包含充电器的外部电路并进入电池的负极中。在放电期间，发生相同的过程，但方向相反。一旦电路完成，电子就从负极传递回到正极，并且Na⁺(或Li⁺)离子行进回到正极。

锂离子电池技术已经被用于许多应用中，并且广泛用于便携式装置中；然而，锂不是一种非常丰富的材料，并且在大规模应用中使用昂贵。钠离子技术仍然是一项新技术，但与锂相比，地球上钠的高丰度和钠的明显更低的成本使得钠离子相对于锂离子技术具有优势。研究人员预测，钠离子将为未来储存能量提供更便宜且更持久的方式，特别是对于例如电网级能量储存的大规模应用更是如此。

(现有技术)

US 6872492 B2描述了多聚阴离子化合物用于钠离子电池的正极的用途。

WO2014057258 A1描述了掺杂的镍酸盐材料在电极中作为电荷储存材料的用途。讨论了一个意想不到的反常的“过度充电”反应。

JP2007335143A提出了其中正极的放电容量X和负极(硬碳)的放电容量Y满足Y/X≧1.3的锂二次电池。这是锂离子单电池特有的，且因此是这些单电池的化学特有的。

US 2014/0234719 A1描述了使用锂混合金属氧化物正极材料和合金负极材料的锂二次电池。其提出了正极的第一次循环的不可逆容量(在第一次充电/放电循环中损耗的电极的锂容量的量，以百分比表示)大于或等于负极的第一次循环的不可逆容量。此文在分别使用LiNi_2/3Mn_1/3O₂、LiCoO₂和LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂作为正极材料，各自使用基于Si₇₁Fe₂₅Sn₄的负极材料的三种单电池之间进行比较。该专利对于基于合金的负极是特有的并且对于锂化学也是特有的。

EP 1771912B1描述了负极对正极的质量比。该说明书是在锂二次电池的背景下设定的更广泛的发明的一部分，其中活性材料落在特定的粒度范围内，并且电解质含有2-氟甲苯、3-氟甲苯。

[引用列表]

[专利文献]

[专利文献1]US 6872492 B2

[专利文献2]WO 2014057258 A1

[专利文献3]JP 2007335143 A

[专利文献4]US 2014/0234719 A1