[发明专利]一种水系高倍率钠离子电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种水系高倍率钠离子电池的制备方法，包括以下步骤：本发明首先以钠源、钒源、磷酸二氢铵为原料制得前驱体，然后在一定温度下烧结制得钠离子电池正极材料；并将上述制得的钠离子正极材料和导电剂、粘结剂混合加入到有机溶剂中，搅拌混合制得正极浆料，然后将其涂覆于集流体表面，干燥、辊压后制得正极片；然后制备负极片；制备电解液，最后将制得的正极片、负极片、隔膜叠加用卷绕机层叠卷绕成卷装的电芯，并将其置于电池壳体中，注入制得的电解液，密封制得钠离子电池。该方法制得的钠离子电池安全性好，循环性能优异。

技术领域：

本发明涉及钠离子电池领域，具体的涉及一种水系高倍率钠离子电池的制备方法。

背景技术：

钠离子电池工作原理与锂离子电池类似，利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。与锂离子电池相比，钠离子电池具有的优势有：(1)钠盐原材料储量丰富，价格低廉，采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料，原料成本降低一半；(2)由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液(同样浓度电解液，钠盐电导率高于锂电解液20％左右)降低成本；(3)钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体，可以进一步降低成本8％左右，降低重量10％左右；(4)由于钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg，可与磷酸铁锂电池相媲美，但是其成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。

目前钠离子电池存在的主要问题为：正极活性材料扩散速率较低，导电性能较差，材料的利用率低，不仅增加了钠离子电池的制备成本，且制得的钠离子电池循环稳定性差。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种水系高倍率钠离子电池的制备方法，该方法操作简单，对设备要求低，制得的钠离子电池安全性高，充放电性能好。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水系高倍率钠离子电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钠源、钒源、钛源和磷酸二氢铵混合加入到有机碳材料和溶剂的混合物中，3000rpm下搅拌混合制得浆料；将浆料转移至水热釜中，80-120℃下搅拌处理3-7h，搅拌处理后，得到的物料置于烧杯中80℃下真空干燥，制得前驱体；将制得的前驱体置于坩埚中，并在马弗炉内750-900℃下处理，制得钠离子电池正极材料；

(2)将上述制得的钠离子正极材料和导电剂、粘结剂混合加入到有机溶剂中，搅拌混合制得正极浆料，然后将其涂覆于集流体表面，干燥、辊压后制得正极片；

(3)称量二硫化钼粉体于烧杯中，然后向烧杯中加入异丙醇搅拌混合均匀后采用探头超声波处理器超声处理30min，然后加入纳米二氧化钛，继续超声处理1h，然后加入十二烷基苯磺酸钠，超声处理30min，然后在80-100℃真空干燥，制得负极活性材料；

(4)将上述制得的负极活性材料与导电剂、粘结剂、有机溶剂混合搅拌制得负极浆料，然后将其涂覆于集流体表面，干燥、辊压后制得负极片；

(5)将可溶性钠盐和去离子水混合搅拌至固体溶解，然后加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌混合均匀制得电解液；

(6)将上述制得的正极片、负极片、隔膜叠加用卷绕机层叠卷绕成卷装的电芯，并将其置于电池壳体中，注入上述制得的电解液，密封制得钠离子电池。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述钠源为碳酸钠，钒源为五氧化二钒，钛源为二氧化钛，溶剂为水、乙醇、异丙醇中的一种，所述有机碳材料为葡萄糖。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述碳酸钠、五氧化二钒、二氧化钛、磷酸氢二铵的摩尔比为1.4:0.9:0.2:3。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述处理的时间为8-16h。