[发明专利]一种锡基负极钠离子二次电池

说明书

根据本发明所提供的锡基负极钠离子二次电池，包括锡基负极以及钠离子正极，其中锡基负极为锡基金属箔。因为直接采用锡基金属箔用作钠离子二次电池的负极材料，省去了锡粉负极繁琐的制浆、涂覆、烘干过程。同时，由于锡基金属箔优异的导电性能和力学性能，因此可以直接用作自支撑电极，无需粘结剂和导电剂，减小了电池极片制备过程中有机溶剂对环境的危害，同时又提高了电池的能量密度。因此本发明所提供的锡基负极钠离子二次电池制备简单，所需的工业技术和设备成熟，易于推广。

技术领域

本发明属于钠离子二次电池领域，具体涉及一种锡基负极钠离子二次电池。

背景技术

随着社会的发展和世界人口的不断增长，人类对能源的需求日益增加。电池是以化学能的形式储存电能，充电时外电路提供的电能转化为化学能，放电时化学能又能高效地转化为电能，因为便携可带，电池广泛地应用在各个领域。与铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、碱锰电池等一次电池相比，二次电池具有诸多优点。

钠离子电池和锂离子电池均属于二次电池，由于钠和锂位于元素周期表中同一主族，位置相邻，具有相近的物理化学性质，因此，钠离子电池和锂离子电池的反应机理相近，可以相互取代。锂元素的自然丰度只有约0.0065％，且价格较为昂贵，而海水中拥有大量的氯化钠，能够方便地从海水中提取氯化钠，因此，虽然钠离子电池能量密度比不上锂离子电池，但是面对锂资源的分布不均匀、价格波动大等现实问题，发展钠离子二次电池已经成为储能研究的热门课题。

然而，目前钠离子二次电池仍然停留在研究阶段，实验室研究的负极材料主要是硬碳，硬碳虽然稳定，但是容量十分低，因此发展新的、高能量密度的钠离子二次电池负极材料尤为迫切。

锡是一种低熔点的碳族金属元素，可与钠金属形成多种不同原子比的合金，因而被广泛研究用作钠离子电池负极材料。一般研究采用的是锡粉做负极，加入导电剂和粘结剂搅拌均匀后再涂覆在铜集流体上。然而，当锡负极完全钠化后，不同的晶胞参数和结构会导致巨大的体积变化，体积膨胀高达420％；放电时钠离子从锡负极脱嵌，体积收缩后，引起锡电极的结构坍塌。在多次循环后，反复的体积膨胀和收缩最终导致活性物质从锡集流体上脱落失去电接触，导致电池失效。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种锡基负极钠离子二次电池。

本发明提供了一种锡基负极钠离子二次电池，具有这样的特征，包括：锡基负极以及钠离子正极，锡基负极为锡基金属箔。

在本发明提供的锡基负极钠离子二次电池中，还可以具有这样的特征：其中，锡基金属箔为纯锡箔。

在本发明提供的锡基负极钠离子二次电池中，还可以具有这样的特征：其中，锡基金属箔为锡基合金箔，锡基合金指锡与铜、银、锑、钴、锌、锑、铋以及铟中的一种或几种组成的合金。

在本发明提供的锡基负极钠离子二次电池中，还可以具有这样的特征：其中，锡基金属箔的厚度为10μm～200μm。

在本发明提供的锡基负极钠离子二次电池中，还可以具有这样的特征：其中，钠离子正极的材料为氧化物正极材料、聚阴离子正极材料、普鲁士蓝类正极材料及有机类正极材料中的任意一种。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的锡基负极钠离子二次电池，直接采用锡基金属箔用作钠离子二次电池的负极材料，省去了锡粉负极繁琐的制浆、涂覆、烘干过程。同时，由于锡基金属箔优异的导电性能和力学性能，因此可以直接用作自支撑电极，无需粘结剂和导电剂，减小了电池极片制备过程中有机溶剂对环境的危害，同时又提高了电池的能量密度。因此本发明的锡基负极钠离子二次电池制备简单，所需的工业技术和设备成熟，易于推广。

附图说明

图1是本发明的实施例1中的纯锡钠离子半电池的循环稳定性测试结果图；