CN104009252B - 一种钠离子电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种钠离子电池，包括正极极片、负极极片、非水有机电解液和隔膜。正极极片包括正极活性材料和集流体，正极活性材料为NaXCoO2、NaXMnO2、NaXTiS2、NaXNbS2Cl2、NaXWO3‑X、NaXV0.5Cr0.5S、无定形NaXMoS3、NaXTaS2、NaXNi0.5Mn0.5O2、NaVPO4F或Na2FePO4F，负极极片包括负极活性材料和集流体，负极活性材料为MoS2。该钠离子电池克服了现有技术钠离子电池难以同时兼顾高嵌钠容量和良好的动力学特性的缺陷，在保持高容量的同时也具有很好的循环稳定性，安全性能良好。该钠离子电池的制备方法简单易行，原料丰富，成本低廉。

Description

一种钠离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及二次电池技术领域，特别是涉及一种钠离子电池及其制备方法。
背景技术
在众多的储能技术中，锂离子电池由于具有能量密度大、循环寿命长、重量轻、无污染等优点，已被广泛的用于数码相机、智能手机、笔记本电脑等方面。然而，锂资源的储量是有限的，且分布不均匀，这成为大规模发展储能电池需要面对的一个问题。
钠元素与锂元素处于同一主族，具有相似的物理化学性质和储存机制，并且钠的资源丰富，在地壳中有2.74%的储量，分布广泛，提炼成本低。钠离子电池通常使用钠基正极（例如含钠过渡金属氧化物）和碳负极（例如硬碳），由非水有机电解质在正负极之间传输钠离子从而进行充放电，基于钠离子传导的钠离子单体能量密度高，无毒可回收，相比锂离子电池具有更大的竞争优势。但是，现有的钠离子电池难以同时兼顾高嵌钠容量和良好的动力学特性。因此，开发新的钠离子电池已经成为目前二次电池领域的研究热点。从研究进展来看，开发钠离子电池最大的挑战是没有合适的负极活性材料，虽然硬碳材料显示了比较好的综合性能，可逆容量达到200mAh/g，首周库仑效率80%以上，循环也很稳定，但是硬碳储钠电位接近0V，在快速充电过程中，可能会导致钠在硬碳表面的沉积和钠枝晶的生长，从而带来安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种钠离子电池，用以解决现有技术中钠离子电池难以同时兼顾高嵌钠容量和良好的动力学特性的问题，在保持高容量的同时也具有很好的循环稳定性，安全性能良好。本发明实施例第二方面提供了所述钠离子电池的制备方法。
第一方面，本发明实施例提供了一种钠离子电池，包括：
正极极片，包括正极活性材料和集流体，所述正极活性材料为NaXCoO2、NaXMnO2、NaXTiS2、NaXNbS2Cl2、NaXWO3-X、NaXV0.5Cr0.5S、无定形NaXMoS3或NaXTaS2，各式中0＜X＜0.5，或者，所述正极活性材料为NaXNi0.5Mn0.5O2、NaVPO4F或Na2FePO4F，
负极极片，包括负极活性材料和集流体，所述负极活性材料为MoS2，
非水有机电解液，包括钠盐和有机溶剂，以及
隔膜。
其中，负极活性材料为MoS2。MoS2属于六方晶系，其Mo-S棱面相当多，比表面积大，钼原子与硫原子通过共价键结合形成了S-Mo-S的三层夹心结构，S-Mo-S单层通过范德华力堆积起来形成了层状的MoS2。MoS2层间相互作用弱，允许其他原子或分子通过插层引入进来。MoS2的高比表面积和活性材料间的良好连通性等特性使得MoS2具有良好的可逆钠离子脱嵌性能，具有较高的可逆容量和较好的循环性能。
优选地，MoS2呈卷曲的纳米片层状，具有绒毛形边界结构。
负极极片和正极极片除了包括活性材料和集流体，通常还包括粘结剂和导电剂。
正极活性材料可以为含钠过渡金属氧化物，例如NaXCoO2、NaXMnO2或NaXNi0.5Mn0.5O2，各式中0＜X＜0.5，也可以为过渡金属氟磷酸钠盐，例如NaVPO4F或Na2FePO4F，还可以为其他钠基活性材料。
优选地，所述正极活性材料为NaXMnO2，X的值为0.33或0.44。
与锂离子二次电池相似，用于钠离子电池的非水有机电解液包括钠盐和有机溶剂。所述钠盐可以为但不限于NaPF6、NaClO4、NaAlCl4、NaSO3CF3、NaBF4、NaBCl4、NaNo3、NaPOF4、NaSCN、NaCN、NaAsF6、NaCF3CO2、NaSbF6、NaC6H5CO2、Na(CH3)C6H4SO3、NaHSO4或NaB(C6H5)4。有机溶剂可以为但不限于碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC），1,2-二甲氧基乙烷（DME），四氢呋喃（THF）或2-甲基四氢呋喃（2-MTHF）。钠离子在非水有机电解液中的摩尔浓度为0.5~2mol/L，优选为1mol/L。
隔膜无特殊限定，可以参见常规锂离子电池中使用的隔膜。
本发明实施例第一方面提供了一种钠离子电池，克服了现有技术中钠离子电池难以同时兼顾高嵌钠容量和良好的动力学特性的缺陷，在保持高容量的同时也具有很好的循环稳定性，安全性能良好。
第二方面，本发明实施例提供了的一种钠离子电池的制备方法，包括以下步骤：
取正极活性材料、导电剂、粘结剂和有机溶剂，混合、搅拌，制得正极浆料，将正极浆料涂布在集流体上，烘干、辊压后制得正极极片，所述正极活性材料为NaXCoO2、NaXMnO2、NaXTiS2、NaXNbS2Cl2、NaXWO3-X、NaXV0.5Cr0.5S、无定形NaXMoS3或NaXTaS2，各式中0＜X＜0.5，或者，所述正极活性材料为NaXNi0.5Mn0.5O2、NaVPO4F或Na2FePO4F；
取负极活性材料、导电剂、粘结剂和有机溶剂，混合、搅拌，制得负极浆料，将负极浆料涂布在集流体上，烘干、辊压后制得负极极片，所述负极活性材料为MoS2；
将正极极片、负极极片以及隔膜依次用卷绕机层叠卷绕成卷状的电芯，将得到的电芯放入一端开口的壳体中，注入非水有机电解液，密封后制成钠离子电池。
其中，负极活性材料为MoS2。MoS2属于六方晶系，其Mo-S棱面相当多，比表面积大，钼原子与硫原子通过共价键结合形成了S-Mo-S的三层夹心结构，S-Mo-S单层通过范德华力堆积起来形成了层状的MoS2。MoS2层间相互作用弱，允许其他原子或分子通过插层引入进来。MoS2的高比表面积和活性材料间的良好连通性等特性使得MoS2具有良好的可逆钠离子脱嵌性能，具有较高的可逆容量和较好的循环性能。
优选地，MoS2呈卷曲的纳米片层状，具有绒毛形边界结构。
负极极片和正极极片除了包括活性材料和集流体，通常还包括粘结剂和导电剂。
正极活性材料可以为含钠过渡金属氧化物，例如NaXCoO2、NaXMnO2或NaXNi0.5Mn0.5O2，也可以为过渡金属氟磷酸钠盐，例如NaVPO4F或Na2FePO4F，还可以为其他钠基活性材料。
优选地，所述正极活性材料为NaXMnO2，X的值为0.33或0.44。
与锂离子二次电池相似，用于钠离子电池的非水有机电解液包括钠盐和有机溶剂。所述钠盐可以为但不限于NaPF6、NaClO4、NaAlCl4、NaSO3CF3、NaBF4、NaBCl4、NaNo3、NaPOF4、NaSCN、NaCN、NaAsF6、NaCF3CO2、NaSbF6、NaC6H5CO2、Na(CH3)C6H4SO3、NaHSO4或NaB(C6H5)4。有机溶剂可以为但不限于碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、1,2-二甲氧基乙烷（DME）、四氢呋喃（THF）或2-甲基四氢呋喃（2-MTHF）。钠离子在非水有机电解液中的摩尔浓度为0.5~2mol/L，优选为1mol/L。
隔膜无特殊限定，可以参见常规锂离子电池中使用的隔膜。
本发明实施例第二方面提供的一种钠离子电池的制备方法简单易行，原料丰富，成本低廉，制得的钠离子电池在具有高容量的同时也具有很好的循环稳定性，安全性能良好。
本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中负极活性材料MoS2的场发射扫描电镜照片；
图2为本发明具体实施方式中负极活性材料MoS2的透射电镜照片；
图3为本发明具体实施方式中负极活性材料MoS2的X射线衍射图；
图4为本发明具体实施方式模拟电池中负极活性材料MoS2的恒流充放电曲线。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
本发明实施例第一方面提供了一种钠离子电池，用以解决现有技术中钠离子电池难以同时兼顾高嵌钠容量和良好的动力学特性的问题，在保持高容量的同时也具有很好的循环稳定性，安全性能良好。本发明实施例第二方面提供了所述钠离子电池的制备方法。
第一方面，本发明实施例提供了一种钠离子电池，包括：
正极极片，包括正极活性材料和集流体，所述正极活性材料为NaXCoO2、NaXMnO2、NaXTiS2、NaXNbS2Cl2、NaXWO3-X、NaXV0.5Cr0.5S、无定形NaXMoS3或NaXTaS2，各式中0＜X＜0.5，或者，所述正极活性材料为NaXNi0.5Mn0.5O2、NaVPO4F或Na2FePO4F，
负极极片，包括负极活性材料和集流体，所述负极活性材料为MoS2，
非水有机电解液，包括钠盐和有机溶剂，以及
隔膜。
其中，负极活性材料为MoS2。MoS2属于六方晶系，其Mo-S棱面相当多，比表面积大，钼原子与硫原子通过共价键结合形成了S-Mo-S的三层夹心结构，S-Mo-S单层通过范德华力堆积起来形成了层状的MoS2。MoS2层间相互作用弱，允许其他原子或分子通过插层引入进来。MoS2的高比表面积和活性材料间的良好连通性等特性使得MoS2具有良好的可逆钠离子脱嵌性能，具有较高的可逆容量和较好的循环性能。
MoS2呈卷曲的纳米片层状，具有绒毛形边界结构。
负极极片和正极极片除了包括活性材料和集流体，通常还包括粘结剂和导电剂。
正极活性材料可以为含钠过渡金属氧化物，例如NaXCoO2、NaXMnO2或NaXNi0.5Mn0.5O2，也可以为过渡金属氟磷酸钠盐，例如NaVPO4F或Na2FePO4F，还可以为其他钠基活性材料。
所述正极活性材料为NaXMnO2，X的值为0.33或0.44。
与锂离子二次电池相似，用于钠离子电池的非水有机电解液包括钠盐和有机溶剂。所述钠盐可以为但不限于NaPF6、NaClO4、NaAlCl4、NaSO3CF3、NaBF4、NaBCl4、NaNo3、NaPOF4、NaSCN、NaCN、NaAsF6、NaCF3CO2、NaSbF6、NaC6H5CO2、Na(CH3)C6H4SO3、NaHSO4或NaB(C6H5)4。有机溶剂可以为但不限于碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC），1,2-二甲氧基乙烷（DME），四氢呋喃（THF）或2-甲基四氢呋喃（2-MTHF）。钠离子在非水有机电解液中的摩尔浓度为0.5~2mol/L，优选为1mol/L。
隔膜无特殊限定，可以为常规锂离子电池中使用的隔膜。
本发明实施例第一方面提供了一种钠离子电池，克服了现有技术中钠离子电池难以同时兼顾高嵌钠容量和良好的动力学特性的缺陷，在保持高容量的同时也具有很好的循环稳定性，安全性能良好。
第二方面，本发明实施例提供了的一种钠离子电池的制备方法，包括以下步骤：
取正极活性材料、导电剂、粘结剂和有机溶剂，混合、搅拌，制得正极浆料，将正极浆料涂布在集流体上，烘干、辊压后制得正极极片，所述正极活性材料为NaXCoO2、NaXMnO2、NaXTiS2、NaXNbS2Cl2、NaXWO3-X、NaXV0.5Cr0.5S、无定形NaXMoS3或NaXTaS2，各式中0＜X＜0.5，或者，所述正极活性材料为NaXNi0.5Mn0.5O2、NaVPO4F或Na2FePO4F；
取负极活性材料、导电剂、粘结剂和有机溶剂，混合、搅拌，制得负极浆料，将负极浆料涂布在集流体上，烘干、辊压后制得负极极片，所述负极活性材料为MoS2；
将正极极片、负极极片以及隔膜依次用卷绕机层叠卷绕成卷状的电芯，将得到的电芯放入一端开口的壳体中，注入非水有机电解液，密封后制成钠离子电池。
其中，负极活性材料为MoS2。MoS2属于六方晶系，其Mo-S棱面相当多，比表面积大，钼原子与硫原子通过共价键结合形成了S-Mo-S的三层夹心结构，S-Mo-S单层通过范德华力堆积起来形成了层状的MoS2。MoS2层间相互作用弱，允许其他原子或分子通过插层引入进来。MoS2的高比表面积和活性材料间的良好连通性等特性使得MoS2具有良好的可逆钠离子脱嵌性能，具有较高的可逆容量和较好的循环性能。
MoS2呈卷曲的纳米片层状，具有绒毛形边界结构。
负极极片和正极极片除了包括活性材料和集流体，通常还包括粘结剂和导电剂。
正极活性材料可以为含钠过渡金属氧化物，例如NaXCoO2、NaXMnO2或NaXNi0.5Mn0.5O2，各式中0＜X＜0.5，也可以为过渡金属氟磷酸钠盐，例如NaVPO4F或Na2FePO4F，还可以为其他钠基活性材料。
所述正极活性材料为NaXMnO2，X的值为0.33或0.44。
与锂离子二次电池相似，用于钠离子电池的非水有机电解液包括钠盐和有机溶剂。所述钠盐可以为但不限于NaPF6、NaClO4、NaAlCl4、NaSO3CF3、NaBF4、NaBCl4、NaNo3、NaPOF4、NaSCN、NaCN、NaAsF6、NaCF3CO2、NaSbF6、NaC6H5CO2、Na(CH3)C6H4SO3、NaHSO4或NaB(C6H5)4。有机溶剂可以为但不限于碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、1,2-二甲氧基乙烷（DME）、四氢呋喃（THF）或2-甲基四氢呋喃（2-MTHF）。钠离子在非水有机电解液中的摩尔浓度为0.5~2mol/L，优选为1mol/L。
隔膜无特殊限定，可以为常规锂离子电池中使用的隔膜。
本发明实施例第二方面提供的一种钠离子电池的制备方法简单易行，原料丰富，成本低廉，制得的钠离子电池在具有高容量的同时也具有很好的循环稳定性，安全性能良好。
实施例一
一种钠离子电池的制备方法，包括以下步骤：
MoS2的合成：
将2mmol的Na2MoO4和6mmol的CH3CSNH2加入到30mL的蒸馏水中形成混合溶液。然后在搅拌的情况下向混合溶液中滴加10mol/L的HCl把混合溶液的pH值调到小于1。将混合溶液转移到聚四氟乙烯内胆的不锈钢水热釜中在240°C加热36h。反应釜冷却到室温后，将得到的沉淀过滤，用蒸馏水反复洗涤，然后氩气保护下将沉淀物在400°C加热处理2h，制得MoS2。在处理前，管式炉预抽真空，并填充上常压的纯氩气。
在JSM-7401F场发射扫描电镜(FESEM)和JEM-2010F透射电镜(TEM)上进行MoS2产物尺寸和形貌的表征。JSM-7401F场发射扫描电镜的工作电压为200kV。图1为本发明具体实施方式中负极活性材料MoS2的场发射扫描电镜照片，如图1所示，很多的0.5-1.5μm大小，边缘厚度约10-20nm的薄片卷曲纠缠在一起形成了有很多具有绒毛形边界的结构，这种结构形成的主要原因是MoS2纳米片层很薄而且柔软，容易变形。图2为本发明具体实施方式中负极活性材料MoS2的透射电镜照片，如图2所示，MoS2纳米片层边缘很薄而且经常发生卷曲，这与FESEM观察的结果是一致的。
MoS2纳米片层的粉末X射线衍射(XRD)表征是在德国Bruker D8-advance X射线衍射仪上进行的，X射线是单色的CuKα辐射线()。2θ扫描角度从10到70°，步长0.02°。图3为本发明具体实施方式中负极活性材料MoS2的X射线衍射图，如图3所示，所有的衍射峰都可以指标为六方结构的MoS2，其空间群为P63/mmc，晶格常数为a=3.161,c=12.299(JCPDS卡号:37-1492)，其中（002）峰的信号非常突出，显示产物具有堆积很好的层状结构。用能量色散X射线光谱仪EDX对单个MoS2的元素组成进行了分析,结果证实产物中S与Mo元素的摩尔比接近2:1。
非水有机电解液的配制：
向搅拌器中加入500克碳酸乙烯酯（EC）、500克碳酸二甲酯（DMC）和500克碳酸二乙酯（DEC）混合配成非水有机溶剂，将200克钠盐NaPF6于非水有机溶剂中，搅拌。
将正极活性材料Na0.44MnO2、导电剂乙炔黑和粘结剂偏氟乙烯PVDF粉末材料按照质量比80:10:10进行混合，然后加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶液，搅拌2h，制备成正极浆料，最后将正极浆料涂覆在铝集流体两面，经过110℃烘干，辊轧，制成钠离子二次电池正极片。
取负极活性材料MoS2、导电剂乙炔黑和粘结剂偏氟乙烯PVDF粉末材料按照质量比80:10:10进行混合，然后加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）溶液，混合、搅拌，制得负极浆料，将负极浆料涂布在铜集流体上，烘干、辊压后制得负极极片，所述负极活性材料为MoS2；
将正极极片、负极极片以及隔膜依次用卷绕机层叠卷绕成卷状的电芯，将得到的电芯放入一端开口的壳体中，注入非水有机电解液，密封后制成钠离子电池。
制得的一种钠离子电池，包括：
正极极片，包括正极活性材料Na0.44MnO2和铝集流体，
负极极片，包括负极活性材料MoS2和铜集流体，
非水有机电解液，包括钠盐NaPF6和有机溶剂（500克EC、500克DMC和500克DEC），以及
聚丙烯和聚乙烯组成的复合隔膜。
实施例二
一种钠离子电池，包括：
正极极片，包括正极活性材料Na0.5CoO2和铝集流体，
负极极片，包括负极活性材料MoS2和铜集流体，
非水有机电解液，包括钠盐NaClO4和有机溶剂（500克EC、500克DMC和500克DEC），以及
聚丙烯和聚乙烯组成的复合隔膜。
其制备方法同实施例一的钠离子二次电池的制作方法，区别仅在于正极活性材料和钠盐不一样。
实施例三
一种钠离子电池，包括：
正极极片，包括正极活性材料Na0.5Ni0.5Mn0.5O2和铝集流体，
负极极片，包括负极活性材料MoS2和铜集流体，
非水有机电解液，包括钠盐NaCF3CO2和有机溶剂（500克EC、500克DMC和500克DEC），以及
聚丙烯和聚乙烯组成的复合隔膜。
其制备方法同实施例一的钠离子二次电池的制作方法，区别仅在于正极活性材料和钠盐不一样。
实施例四
一种钠离子电池，包括：
正极极片，包括正极活性材料无定形Na0.5MoS3和铝集流体，
负极极片，包括负极活性材料MoS2和铜集流体，
非水有机电解液，包括钠盐NaSO3CF3和有机溶剂（500克EC、500克DMC和500克DEC），以及
聚丙烯和聚乙烯组成的复合隔膜。
其制备方法同实施例一的钠离子二次电池的制作方法，区别仅在于正极活性材料和钠盐不一样。
实施例五
一种钠离子电池，包括：
正极极片，包括正极活性材料NaVPO4F和铝集流体，
负极极片，包括负极活性材料MoS2和铜集流体，
非水有机电解液，包括钠盐NaB(C6H5)4和有机溶剂（500克EC、500克DMC和500克DEC），以及
聚丙烯和聚乙烯组成的复合隔膜。
其制备方法同实施例一的钠离子二次电池的制作方法，区别仅在于正极活性材料和钠盐不一样。
效果实施例
电化学测试采用两电极体系的模拟电池进行，将负极活性材料MoS2与乙炔黑、偏氟乙烯（PVDF）按80：10：10的重量比均匀混合，涂覆成工作电极，以相同直径的纯钠片为对电极，200g NaPF6/EC+DMC+DEC(同上均为500g)为非水有机电解液，在充满氩气的手套箱中装配成测试电池。采用Roofer电池测试系统在室温下以20mA g-1电流密度进行充放，在2.5-0.5V范围内对MoS2的充放电容量，循环寿命和容量保持率进行测试。
图4为本发明具体实施方式模拟电池中负极活性材料MoS2的恒流充放电曲线，从图4中可以看出，MoS2的嵌钠可逆容量为203mAh g-1。本发明具体实施方式模拟电池中负极活性材料MoS2的循环性能参见表1。
表1.本发明具体实施方式模拟电池中负极活性材料MoS2的循环性能
循环次数 比容量（m1Ah/g）
10 201
20 196
30 194
40 197
50 192
从表1中可以看出，经过几次循环后电极几乎取得了稳定可逆的容量，并且在50次循环后依然具有很高的容量保持率。

Claims (8)

1.一种钠离子电池，其特征在于，包括：
正极极片，包括正极活性材料和集流体，所述正极活性材料为NaXCoO2、NaXMnO2、NaXTiS2、NaXNbS2Cl2、NaXWO3-X、NaXV0.5Cr0.5S、无定形NaXMoS3或NaXTaS2，各式中0＜X＜0.5，或者，所述正极活性材料为NaXNi0.5Mn0.5O2、NaVPO4F或Na2FePO4F，
负极极片，包括负极活性材料和集流体，所述负极活性材料为MoS2，所述MoS2呈卷曲的纳米片层状，具有绒毛形边界结构，
非水有机电解液，包括钠盐和有机溶剂，以及
隔膜。
2.如权利要求1所述的一种钠离子电池，其特征在于，所述正极活性材料为NaXMnO2，X的值为0.33或0.44。
3.如权利要求1所述的一种钠离子电池，其特征在于，所述钠盐为NaPF6、NaClO4、NaAlCl4、NaSO3CF3、NaBF4、NaBCl4、NaNo3、NaPOF4、NaSCN、NaCN、NaAsF6、NaCF3CO2、NaSbF6、NaC6H5CO2、Na(CH3)C6H4SO3、NaHSO4或NaB(C6H5)4。
4.如权利要求1所述的一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子在非水有机电解液中的摩尔浓度为0.5～2mol/L。
5.一种钠离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
取正极活性材料、导电剂、粘结剂和有机溶剂，混合、搅拌，制得正极浆料，将正极浆料涂布在集流体上，烘干、辊压后制得正极极片，所述正极活性材料为NaXCoO2、NaXMnO2、NaXTiS2、NaXNbS2Cl2、NaXWO3-X、NaXV0.5Cr0.5S、无定形NaXMoS3或NaXTaS2，各式中0＜X＜0.5，或者，所述正极活性材料为NaXNi0.5Mn0.5O2、NaVPO4F或Na2FePO4F；
取负极活性材料、导电剂、粘结剂和有机溶剂，混合、搅拌，制得负极浆料，将负极浆料涂布在集流体上，烘干、辊压后制得负极极片，所述负极活性材料为MoS2，所述MoS2呈卷曲的纳米片层状，具有绒毛形边界结构；
将正极极片、负极极片以及隔膜依次用卷绕机层叠卷绕成卷状的电芯，将得到的电芯放入一端开口的壳体中，注入非水有机电解液，所述非水有机电解液包括钠盐和有机溶剂，密封后制成钠离子电池。
6.如权利要求5所述的一种钠离子电池的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料为NaXMnO2，X的值为0.33或0.44。
7.如权利要求5所述的一种钠离子电池的制备方法，其特征在于，所述钠盐为NaPF6、NaClO4、NaAlCl4、NaSO3CF3、NaBF4、NaBCl4、NaNo3、NaPOF4、NaSCN、NaCN、NaAsF6、NaCF3CO2、NaSbF6、NaC6H5CO2、Na(CH3)C6H4SO3、NaHSO4或NaB(C6H5)4。
8.如权利要求5所述的一种钠离子电池的制备方法，其特征在于，所述钠离子在非水有机电解液中的摩尔浓度为0.5～2mol/L。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104505510A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 吉林大学 一种钠离子二次电池负极材料、制备方法及钠离子电池
CN104852047A (zh) * 2015-04-13 2015-08-19 复旦大学 一种钠/二硫化钴电池及其制备方法
CN105702956A (zh) * 2015-12-28 2016-06-22 上海电力学院 一种钠离子电池负极材料及其制备方法
CN105489949B (zh) * 2016-01-28 2018-06-01 吉首大学 一种基于嵌钠正极材料的混合水溶液电池制备方法
CN106057477B (zh) * 2016-07-22 2019-11-29 清华大学 一种水系可充钠离子电容电池及其制备方法
CN106711440A (zh) * 2017-01-20 2017-05-24 东莞市迈科新能源有限公司 一种纳米片状钠离子电池正极材料及其制备方法
CN108630899A (zh) * 2017-03-24 2018-10-09 深圳市陆星智农科技有限公司 钠离子电池的制造方法
CN107045948B (zh) * 2017-04-11 2018-10-12 南京理工大学 NaxMnO2正极材料、制备方法及其应用
CN106920989B (zh) * 2017-05-17 2019-10-18 厦门大学 一种铜硒化合物为负极材料的钠离子电池
CN109103488B (zh) * 2017-06-20 2020-05-26 中国科学院化学研究所 一种聚合物钠电池及其制备方法和应用
CN108390062A (zh) * 2018-02-08 2018-08-10 陕西科技大学 一种钠离子电池负极不锈钢网负载二硫化钼纳米片的制备方法及其应用
CN109103498B (zh) * 2018-08-27 2020-12-18 中国电子新能源（武汉）研究院有限责任公司 一种钠离子电池电解液及其制备方法与应用
CN109095514A (zh) * 2018-09-11 2018-12-28 安徽工业大学 一种以模板法制备不同形貌P2-Na0.7CoO2材料的方法
CN109638345B (zh) * 2018-12-18 2021-08-31 福州大学 一步水热法合成分等级结构空心球的方法及其在钠离子电池中的应用
CN115472819A (zh) * 2019-01-11 2022-12-13 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料、正极极片及钠离子电池
CN111834585A (zh) * 2019-04-16 2020-10-27 住友化学株式会社 非水电解液二次电池用多孔层
CN110911752A (zh) * 2019-12-06 2020-03-24 广州天赐高新材料股份有限公司 一种低内阻的锂二次电池电解液及锂二次电池
CN112510198B (zh) * 2020-12-16 2022-06-17 武汉大学 一种正极活性材料、水溶液钠离子电池和电子装置
CN113381075A (zh) * 2021-06-09 2021-09-10 中南大学 一种适配于硬碳负极的钠离子电池电解液及其制备和使用方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1630126A (zh) * 2004-10-11 2005-06-22 湘潭大学 钠离子电池及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5142544B2 (ja) * 2006-03-20 2013-02-13 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1630126A (zh) * 2004-10-11 2005-06-22 湘潭大学 钠离子电池及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Discharge mechanism of MoS2 for sodium ion battery：Electrochemical measurements and characterization";Jinsoo Park etal;《Electrochimica Acta》;20130120;第92卷;参见第428页左栏第2段至第432页左栏第1段，图2、5、9 *

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