一種對稱電極鈉離子電池的制作方法
【專利摘要】一種對稱電極鈉離子電池，包括外殼、正極集流體、負極集流體、正極電極材料層、鈉離子超導體型負極電極材料層、隔膜和鈉鹽有機電解液，所述正極集流體和負極集流體包裹于外殼內(nèi)相對稱的兩側，所述正極集流體內(nèi)側涂布有正極電極材料層，所述負極集流體內(nèi)側涂布有負極電極材料層，所述正極電極材料層和負極電極材料層之間灌注有鈉鹽有機電解液通過所述隔膜分隔。本實用新型設計的對稱型鈉離子電池，正負極為相同材料電極片，能夠大大降低正負極極片的加工工序和成本。對稱型電極的使用在放電完全的狀態(tài)下，也可以避免正負極反接而產(chǎn)生的安全問題。
【專利說明】一種對稱電極鈉離子電池

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于化學電源【技術領域】，尤其涉及一種對稱電極鈉離子電池。

【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有技術中，鋰離子電池因具有能量密度大，安全穩(wěn)定，綠色高效，無記憶效應等 優(yōu)點，已經(jīng)成為各個儲能領域的主要蓄電電源。商業(yè)化的鋰離子電池一般應用富鋰材料做 正極，石墨做負極，鋰鹽溶質(zhì)有機溶液做電解液。鋰離子電池在生產(chǎn)制造過程中，需要經(jīng)過 正極、負極混料，電極片的涂覆，切片等工藝，并且正負極的混料、涂覆需要在不同的設備上 進行，也極大的增加了電池的生產(chǎn)成本。同時由于鋰資源的匱乏，使得鋰離子電池的生產(chǎn)原 料成本也隨之增加。
[0003] 而鈉元素與鋰元素的化學性質(zhì)相似，而且鈉離子電池也已經(jīng)在近幾年得到了較為 廣泛的研究和初步應用。鈉離子超導體型Na 3V2(P04)3, Na3V2(P04)2F3電極材料特有的聚陰 離子體系，可以為鈉離子的遷移提供三維離子通道，能夠提高離子的擴散速率從而改善電 池的倍率和循環(huán)性能。同時，該類聚合物電極體系可以實現(xiàn)V +3/+4與V+3/+2的物象轉化，分別 產(chǎn)生一個高電壓和一個低電壓的充放電平臺，并通過鈉離子在兩電極之間的嵌入與遷出過 程，完成電池的充放電。因此，該類型的聚合物既可以用作電池體系的正極材料，也可以作 為電池的負極材料?，F(xiàn)有鈉資源相對豐富，迫切需要提供一種鈉離子電池來取代鋰離子電 池來解決鋰資源匱乏的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的在于提供一種對稱電極鈉離子電池，從而解決上述【背景技術】中 存在的問題。
[0005] 本實用新型內(nèi)容是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0006] -種對稱電極鈉離子電池，包括外殼、正極集流體、負極集流體、正極電極材料層、 負極電極材料層、隔膜和鈉鹽有機電解液，所述正極集流體和負極集流體包裹于外殼內(nèi)相 對稱的兩側，所述正極集流體內(nèi)側涂布有正極電極材料層，所述負極集流體內(nèi)側涂布有負 極電極材料層，所述正極電極材料層和負極電極材料層之間灌注有鈉鹽有機電解液通過所 述隔膜分隔。
[0007] 所述正極電極材料層和負極電極材料層為鈉離子超導體型Na3V2 (P04) 3和 Na3V2 (P04) 2F3電極材料中的一種。
[0008] 本實用新型具有如下有益效果：
[0009] 本實用新型正極電極與負極電極材料應用相同的鈉離子超導體型電極材料 Na3V2(P04)3,或Na3V 2(P04)2F3，充放電過程中可以利用V+3/+4與V +3/+2的物象轉化，分別產(chǎn)生一 個高電壓和一個低電壓的平臺，通過鈉離子在兩電極之間的嵌入與遷出過程，完成電池的 充放電；鈉離子超導體型電極材料的應用，可以為離子遷移提供三維通道，有利于改善電池 的循環(huán)穩(wěn)定性能和倍率性能；對稱型電極的使用能夠減少一類電極的生產(chǎn)制造，大大降低 正負極極片的加工工序和成本；電池在放電完全的狀態(tài)下，再次充電使用時也可以將任意 一極作為正負電極，避免了正負極反接而產(chǎn)生的安全問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0011] 圖1中所示：1、外殼；2、正極集流體；3、負極集流體；4、正極電極材料層；5、負極 電極材料層；6、隔膜；7、鈉鹽有機電解液。

【具體實施方式】
[0012] 為了使本實用新型實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下 面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0013] 如圖1所示，一種對稱電極鈉離子電池，包括外殼（1)、正極集流體（2)、負極集流 體（3)、正極電極材料層（4)、負極電極材料層（5)、隔膜（6)和鈉鹽有機電解液（7)，所述正 極集流體（2)和負極集流體（3)包裹于外殼（1)內(nèi)相對稱的兩側，所述正極集流體（2)內(nèi)側 涂布有正極電極材料層（4)，所述負極集流體（3)內(nèi)側涂布有負極電極材料層（5)，所述正 極電極材料層（4)和負極電極材料層（5)之間灌注有鈉鹽有機電解液（7)通過所述隔膜（6) 分隔。
[0014] 所述正極電極材料層（4)和負極電極材料層（5)為鈉離子超導體型Na3V 2 (P04) 3和 Na3V2 (P04) 2F3電極材料中的一種。
[0015] 本實用新型使用正極電極與負極電極材料相同的鈉離子超導體型電極材料 Na3V2(P04)3，，由于該聚合物體系的電極具有三維離子通道結構，可以使離子擴散速率大大 提高從而能夠改善電池的循環(huán)穩(wěn)定性能和倍率性能。同時，該類化合物在充放電過程中可 以提供可以利用V +3/+4與V+3/+2的相變，分別產(chǎn)生一個高電壓和一個低電壓的平臺，并通過鈉 離子在兩電極之間的嵌入與遷出過程，進行電池的充放電。該化合物特有的聚陰離子體系， 可以使V +3/+4與V+3/+2電對存在大于2V的電壓差，在較強誘導基團作用下，如F，該差值還會 更大，因此該類物質(zhì)自身可以用于正極提供一個高的氧化電壓(脫鈉平臺)，也可以作為負 極提供以個低的還原電壓(嵌鈉平臺）。
[0016] 對成型電極的使用可以有效減少生產(chǎn)制造另一電極而需要的設備和投資，大大降 低正負極極片的加工工序和成本。該電池體系中所用的電極材料，電解液均為富鈉材料，由 于鈉資源的相對豐富性，也可通過廉價的原材料降低電池的生產(chǎn)制造成本。對稱電極鈉離 子電池在放電完全的狀態(tài)下，再次充電使用時，也可以將任意一極作為正負電極，能夠避免 正負極反接而產(chǎn)生的安全問題。
[0017] 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征及優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員 應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制。上述實施例和說明書中描述的只是說明本 實用新型的原理，在不脫離本實用新型的精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變 化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)，本實用新型要求保護范 圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1. 一種對稱電極鈉離子電池，其特征是：包括外殼、正極集流體、負極集流體、正極電 極材料層、負極電極材料層、隔膜和鈉鹽有機電解液，所述正極集流體和負極集流體包裹于 外殼內(nèi)相對稱的兩側，所述正極集流體內(nèi)側涂布有正極電極材料層，所述負極集流體內(nèi)側 涂布有負極電極材料層，所述正極電極材料層和負極電極材料層之間灌注有鈉鹽有機電解 液通過所述隔膜分隔。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種對稱電極鈉離子電池，其特征是：所述正極電極材料層 和負極電極材料層為鈉離子超導體型Na3V 2 (P04) 3和Na3V2 (P04) 2F3電極材料中的一種。
【文檔編號】H01M4/58GK203839459SQ201420229836
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權日:2014年5月7日
【發(fā)明者】宋維鑫, 紀效波, 陳珺, 高書寧, 黃夢丹, 朱漢軍, 張延宇 申請人:宋維鑫, 紀效波, 陳珺, 高書寧, 黃夢丹, 朱漢軍, 張延宇