[发明专利]一种常温钠硫电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种常温钠硫电池及其制备方法，通过固体电解质将正极片和负极片隔开，且在正极片和固体电解质之间、负极片和固体电解质之间都设有液态电解质制备成常温钠硫电池，固体电解质的采用，能够有效避免多硫化物的穿梭效应，同时正负极片与固体电解质接触面上的液态电解液，有效降低极片与固体电解质界面间的阻抗，提高电池的倍率性能；此外该钠硫电池能够在常温下工作，增强了电池的安全性，降低安全隐患发生概率；本发明制备出的钠硫电池还具有低成本，长循环，低能耗、高稳定性，环保无污染的优点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池的制备领域，尤其涉及一种常温钠硫电池及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电气化的发展，人们的对电力的依赖越来越重要，电网储能的需求越来越大。钠硫电池是一种新型二次电池，具有着体积小，容量大，寿命长，效率高等优点。且该电池的正负极钠和硫均是来源广泛，环境友好，成本低廉的材料。目前钠硫电池已在储能领域上得到商业化规模的使用。

但是，目前商业化的钠硫电池仍然存在着一些严重的缺陷。目前商业化使用的钠硫电池，均是高温钠硫电池，由于常温下，常规固态正负极及β氧化铝(β-Al₂O₃)固态电解质离子导率较低，只有当温度需高达300-350℃时，正极硫及负极钠变为熔融态后，正负极以及β氧化铝才具有较高的离子导率，此时钠硫电池才能正常工作。维持钠硫电池工作温度需要大量的能耗，且高温对钠硫电池的安全性提出了挑战。

因此，制备出一种能够常温使用的钠硫电池具有着极大的科研价值和商业价值。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种常温钠硫电池及其制备方法，在常温条件下工作使用，且制备工艺简单，用料成本低廉，电池具有长循环，高稳定性、环保污染的优点，且安全性能高，降低安全隐患发生概率。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种常温钠硫电池，包括正极片、负极片、固体电解质；所述固体电解质将正极片和负极片隔开，所述正极片和固体电解质之间、所述负极片和固体电解质之间都设有液态电解质。

采用固体电解质，能够有效避免多硫化物的穿梭效应，同时正负极片与固体电解质接触面上的液态电解液，有效降低极片与固体电解质界面间的阻抗，提高电池的倍率性能。

更为优选的，所述正极片包括正极活性物质、正极集流体、粘结剂和导电剂。

更进一步的，所述正极活性物质为单质硫、硫/多孔碳混合物、硫化钠中的一种或多种。

更进一步的，所述正极集流体为光面铝箔、涂炭铝箔、多孔铝箔、多孔涂炭铝箔中的一种。

更进一步的，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠混合物、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸、海藻酸钠中的至少一种。

更进一步的，所述导电剂为导电炭黑，导电石墨，石墨烯或碳纳米管中的一种或几种混合。

更进一步的，所述固体电解质包括钠超离子导体系列NASICON、钠锡磷硫NSPS、硼氢化钠NaBH₄、氨基化钠NaNH₂、硼氢化钠和氨基化钠的混合物Na(BH₄)_X(NH₂)_(1-X)中的一种或多种混合

更为优选的，所述液态电解液以传统醚类电解液作为溶剂，以高氯酸钠，六氟磷酸钠，双三氟甲烷磺酰亚胺钠中的一种或几种作为溶质，硫化钠或多硫化钠为添加剂制备而成。

更进一步的，所述传统醚类电解液包括1,3-二氧戊环，二甲醚，四氢呋喃，乙二醇二甲基醚，二乙二醇二甲基醚，三乙二醇二甲基醚和四乙二醇二甲基醚中的一种或多种混合。