[发明专利]一种电极及钠离子电池

说明书

本发明公开了一种新型合金电极及其钠离子电池，是采用特殊方法在锑合金上制作大量孔洞，用其作为钠离子负极时，充电后钠离子沿孔洞进入电极内部，放电时从孔洞脱出，经电解液回到正极，从而起到储存钠离子完成电池充放电功能。用钠基普鲁士蓝作为正极材料、本发明的多孔锑合金作为负极材料，通过合浆、涂布、辊轧、分切、制得多孔锑合金负极片，经叠片、焊接、封装、烘烤、注液、化成、分容即得到钠离子电池。本发明先让钠金属和金属电极熔合，然后再将钠除去，电极上留下大量孔洞，由于这些孔洞原本就是储钠的，当钠离子电池充电时，钠能有效地重新进入这些孔洞中，因而不存在电极的膨胀问题，制得的钠离子电池具有优异的电性能和安全性能。

技术领域

本发明属于新能源电池领域，具体涉及一种新型多孔锑合金电极及其钠离子电池。

背景技术

从20世纪80年代以来，钠离子电池是和锂离子电池一起被研究开发的，但因其性能与锂离子电池相距甚远，一直没有得到批量推广应用。但是，锂是稀有金属，经过多年的开发，锂资源日趋枯竭，相对锂元素，地球上钠元素含量丰富的多，于是现在钠离子电池重新回到了前台，日益受到重视。

由于钠离子半径比锂离子大的多，锂离子电池常用的石墨等电极无法使用在钠离子电池上。大家曾经尝试了使用不定型碳作为钠离子电池的负极材料，但其克容量比用在锂离子电池上的石墨还要低，且电池循环寿命差，因而未能批量推广应用。

据张宁等发表于《无机化学报》»上的《钠离子电池材料研究进展》一文介绍，合金类材料由于具有较高的理论容量，良好的导电性，在钠离子电池中得到了人们的广泛研究。如Sb(Na₃Sb，660mAh·g^-1)，Sn(Na₁₅Sn₄，847mAh·g^-1)，Ge(NaGe，369mAh·g^-1)，In(Na₂In，467mAh·g^-1)等。

但无论是锂离子电池还是钠离子电池，使用纯金属或者合金作为负极时都存在一个通病，那就是充电时负极体积急剧膨胀，多次循环后，负极很快坍陷损坏，电池的使用寿命很不理想，从而限制了此类材料作为负极材料的批量使用。因此迅速解决金属电极的充电膨胀问题迫在眉睫。

发明内容

本发明公开了一种可以解决钠离子电池金属或者合金负极充电膨胀问题的方法，提供一种新型多孔锑合金电极及其钠离子电池，该多孔锑合金电极是通过将锑、钠等在氩气等惰性气体保护下加热到熔融状态注入模具后冷却，然后裁切压制成适合装配的电极状态，再然后用醇等除去电极中的钠而制得的；用其作为钠离子电池负极通过合浆、涂布、辊轧、分切、叠片、焊接、封装、烘烤、注液、化成、分容等工序制得钠离子电池。

作为优选的，所述多孔锑合金电极是由30%-50%的钠金属与70%-50%锑金属熔融后制备的。

作为优选的，所述的多孔锑合金电极中的锑能由锡、锗、铅或者它们的合金替代，或者用锑和它们中的一种或者几种合金替代。

本发明方法与目前已报道制造钠离子电池金属或者合金负极最大的区别就是，先让钠金属和金属电极熔合，然后再将钠除去，电极上留下大量孔洞，由于这些孔洞原本就是储钠的，当钠离子电池充电时，钠能有效地重新进入这些孔洞中，因而不存在电极的膨胀问题，制得的钠离子电池具有优异的电性能和安全性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：