[发明专利]一种水系钠离子电化学储能装置

权利要求书

1.一种水系钠离子电化学储能装置，包括正极、负极、隔膜和水系相电解液，其特征在于，正极的活性材料为具有通式AB₂O₄的化合物，且具有尖晶石结构；其中，A选自Li、Zn、Cu、Ni和Ti中的一种或两种以上；B选自Mn、Co、Al和Fe中的一种或两种以上；同时，所述正极活性材料具有大于80mAh/g的有效比容量可逆循环。

2.根据权利要求1所述的水系钠离子电化学储能装置，其特征在于，正极的活性材料在水系电化学储能器件组装前或组装后，对A组份进行部分或全部的化学或电化学的钠离子交换处理。

3.根据权利要求1或2所述的水系钠离子电化学储能装置，其特征在于，正极的活性材料选自LiMn₂O₄、NiAl₂O₄、ZnAl₂O₄、TiFe₂O₄、CuMn₂O₄中的一种或两种以上的混合物；或者，所述材料的金属或非金属元素掺杂材料。

4.根据权利要求1所述的水系钠离子电化学储能装置，其特征在于，负极的活性材料包括能够在所述水性电解液中与钠离子进行嵌入-脱出电化学反应的材料，或具有高比表面积能够吸附-脱附钠离子的电容性材料。

5.根据权利要求1或4所述的水系钠离子电化学储能装置，其特征在于，负极的活性材料选自活性炭、石墨烯、碳钠米管、碳纤维、介孔碳、NaTi₂(PO₄)₃、LiTi₂(PO₄)₃中的一种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的水系钠离子电化学储能装置，其特征在于，电解液为钠盐水溶液，且钠离子浓度为0.1～5mol/L。

7.根据权利要求6所述的水系钠离子电化学储能装置，其特征在于，钠盐选自硫酸钠、硝酸钠、卤化钠、碳酸钠、磷酸钠、醋酸钠、氢氧化钠、高氨酸钠中的一种或两种以上。

8.根据权利要求1所述的水系钠离子电化学储能装置，其特征在于，电解液还加入支持电解质，用以提高电解液的离子电导率和离子迁移速度；支持电解质的阴离子为硫酸根、硝酸根、氯离子或氢氧根中的一种或两种以上离子的混合物；支持电解质的阳离子为碱金属离子、碱土金属离子中的一种或两种以上离子的混合物。

9.根据权利要求1所述的水系钠离子电化学储能装置，其特征在于，电解液还加入缓冲电解质，用于稳定电解液长期工作后的pH值，缓冲电解质为碱金属离子的强碱弱酸盐。

10.根据权利要求1所述的水系钠离子电化学储能装置，其特征在于，负极材料中，还加入重量含量为1～10％的导电剂和重量含量为1～10％的粘结剂，导电剂为石墨、炭黑或乙炔黑，粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯；正极材料中，还加入重量含量为1～10％的导电剂和重量含量为1～10％的粘结剂，导电剂为石墨、炭黑或乙炔黑，粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯。