CN108321387A - 碲基材料用作负极活性材料在钠基双离子电池中的应用、钠碲双离子电池及其制备方法 - Google Patents

碲基材料用作负极活性材料在钠基双离子电池中的应用、钠碲双离子电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碲基材料用作负极活性材料在钠基双离子电池中的应用、钠碲双离子电池及其制备方法，涉及电化学储能器件领域。碲、碲化合物或碲复合材料用作负极活性材料在钠基双离子电池中的应用。钠碲双离子电池包括负极、正极、隔膜以及电解液；负极活性材料包括碲、碲化合物或碲复合材料；正极活性材料包括能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的材料；电解液包括钠盐和非水溶剂。本发明缓解了现有钠离子电池使用碳材料作负极材料存在的电位低，易析出钠以及而锡箔作为负极容易体积膨胀及粉化引起的安全问题。本发明的钠碲双离子电池钠离子与碲负极发生合金化反应，反应电位较高，钠碲双离子电池具有安全性好、比能量密度高和循环稳定的特点。

Description

碲基材料用作负极活性材料在钠基双离子电池中的应用、钠 碲双离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及电化学储能器件技术领域，具体而言，涉及一种碲基材料用作负极活性材料在钠基双离子电池中的应用、钠碲双离子电池及其制备方法。
背景技术
目前，基于钠离子体系的电池研究较少，而基于钠离子双离子电池的研究则更加少见。
2016年10月份，中科院深圳先进技术研究院唐永炳研究员及其团队在线发表了“一种新型的基于钠离子电解液的高能量密度的锡-石墨双离子电池”文章(AdvancedEnergy Materials，Adv.Energy Mater.2017,1601963)。其研究团队利用锡箔作为新型高效双离子电池的负极片，由于减少了传统的负极活性材料，这种新型高效电池体系电池的比能量密度更高、成本更低。但是，采用锡箔作为负极用于钠离子体系中，会出现锡钠合金化带来的体积膨胀及粉化现象，以及锡箔表面的毛刺刺穿隔膜，导致安全问题。
当使用在锂离子电池上商业化的碳材料作为钠电负极时，钠离子不能像锂离子那样自由的嵌入和脱出，仅可形成NaC64，而且还与碳形成更高价的钠碳化合物；而钠合金负极虽初始容量较高，体积膨胀会带来循环稳定性锐减。
目前比较常见的钠离子电池负极材料主要以一些硬碳材料为主。与锂离子电池中的问题类似，由于硬碳材料的电位平台较低，很容易在负极表面形成金属钠的沉积，导致钠电池同样存在安全隐患。另一方面，采用锡箔作为负极，会出现锡钠合金化带来的体积膨胀及粉化现象，以及锡箔表面的毛刺刺穿隔膜，导致安全问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供碲、碲化合物或碲复合材料用作负极活性材料在钠基双离子电池中的应用，通过将碲、碲化合物或碲复合材料作为负极活性材料用于钠基双离子电池体系中，能够缓解使用碳材料作负极材料存在的电位低，易析出钠沉积以及而采用锡箔作为负极容易体积膨胀及粉化而引起的安全问题。
本发明的目的之二在于提供一种钠碲双离子电池，采用双离子体系工作原理，钠盐阴离子可以在正极材料中可逆插层，钠离子则与碲负极发生合金化反应，反应电位较高，可以显著提升电池工作电压，进而提升电池能量密度。本发明提供的钠碲双离子电池具有安全性好、比能量密度高和循环稳定的特点。
本发明的目的之三在于提供一种钠碲双离子电池的制备方法，将负极、电解液、隔膜、正极进行组装，生产工艺简单、成本低。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了碲、碲化合物或碲复合材料用作负极活性材料在钠基双离子电池中的应用。
优选地，在本发明技术方案的基础上，碲包括碲粉、碲纳米线、碲微球、碲中空球或花瓣状碲球中的一种或至少两种；
优选地，碲化合物包括过渡态金属碲化物和/或氧族碲化合物；
优选地，过渡态金属碲化物包括碲化钒、碲化钛、碲化钨、碲化钼、碲化铜、碲化锌或碲化锡一种或至少两种；
优选地，氧族碲化合物包括氧化碲、硫化碲或硒化碲中的一种或至少两种；
优选地，碲复合材料包括碲微球/碳材料、碲纳米线/石墨烯材料或碲纳米线/碳纳米管材料中的一种或至少两种。
第二方面，本发明提供了一种钠碲双离子电池，包括负极、正极、介于正负极之间的隔膜以及电解液；
所述负极包括负极集流体和负极材料，负极材料包括负极活性材料，负极活性材料包括碲、碲化合物或碲复合材料；
所述正极包括正极集流体和正极材料，正极材料包括正极活性材料，正极活性材料包括能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的材料；
所述电解液包括钠盐和非水溶剂。
优选地，在本发明技术方案的基础上，碲包括碲粉、碲纳米线、碲微球、碲中空球或花瓣状碲球中的一种或至少两种；
优选地，碲化合物包括过渡态金属碲化物和/或氧族碲化合物；
优选地，过渡态金属碲化物包括碲化钒、碲化钛、碲化钨、碲化钼、碲化铜、碲化锌或碲化锡一种或至少两种；
优选地，氧族碲化合物包括氧化碲、硫化碲或硒化碲中的一种或至少两种；
优选地，碲复合材料包括碲微球/碳材料、碲纳米线/石墨烯材料或碲纳米线/碳纳米管材料中的一种或至少两种。
优选地，在本发明技术方案的基础上，能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的材料包括石墨类碳材料、硫化物、氮化物、氧化物或碳化物材料中的一种或至少两种；
优选地，石墨类碳材料包括中间相碳微球石墨、天然石墨、膨胀石墨、玻璃碳、碳碳复合材料、碳纤维、硬碳、多孔炭、高取向石墨、炭黑、碳纳米管或石墨烯中的一种或至少两种，优选为膨胀石墨；
优选地，硫化物包括二硫化钼、二硫化钨、二硫化钒、二硫化钛、二硫化铁、硫化亚铁、硫化镍、硫化锌、硫化钴或硫化锰中的一种或至少两种；
优选地，氮化物包括六方氮化硼或碳掺杂六方氮化硼中的一种或两种；
优选地，氧化物包括三氧化钼、三氧化钨、五氧化二钒、二氧化钒、二氧化钛、氧化锌、氧化铜、氧化镍或氧化锰中的一种或至少两种；
优选地，碳化物包括碳化钛、碳化钽、碳化钼或碳化硅中的一种或至少两种。
优选地，在本发明技术方案的基础上，负极材料包括60-90wt％的负极活性材料、5-30wt％的导电剂和5-10wt％的粘结剂；
优选地，导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维、石墨烯或还原氧化石墨烯中的一种或至少两种；
优选地，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶或聚烯烃类粘结剂中的一种或至少两种；
优选地，所述负极集流体为铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金或钡中任意一种的金属；或，所述负极集流体为至少包含铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金或钡中任意一种的合金；或，所述负极集流体为至少包含铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金或钡中任意一种的金属复合物；优选地，负极集流体为铜；
优选地，在本发明技术方案的基础上，正极材料包括60-90wt％的正极活性材料、5-30wt％的导电剂和5-10wt％的粘结剂；
优选地，导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维、石墨烯或还原氧化石墨烯中的一种或至少两种；
优选地，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶或聚烯烃类粘结剂中的一种或至少两种；
优选地，所述正极集流体为铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛或锰中任意一种的金属；或，所述正极集流体为至少包含铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛或锰中任意一种的合金；或，所述正极集流体为至少包含铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛或锰中任意一种的金属复合物；优选地，正极集流体为铝。
优选地，在本发明技术方案的基础上，电解液中钠盐的浓度范围为0.1-10mol/L，优选0.5-1mol/L；
优选地，所述钠盐包括六氟磷酸钠、硼氢化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、氟化钠、硫酸钠、磷酸钠、硝酸钠、二氟草酸硼酸钠、焦磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、偏硼酸钠、硼酸钠、钼酸钠、钨酸钠、溴化钠、亚硝酸钠、碘酸钠、碘化钠、硅酸钠、木质素磺酸钠、草酸钠、铝酸钠、甲基磺酸钠、醋酸钠、重铬酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠或三氟甲烷磺酰亚胺钠中的一种或至少两种；优选为六氟磷酸钠；
优选地，所述非水溶剂包括有机溶剂和/或离子液体；
优选地，有机溶剂包括酯类、砜类、醚类、腈类或烯烃类有机溶剂中的一种或至少两种；和/或，
离子液体包括咪唑类、哌啶类、吡咯类、季铵类或酰胺类离子液体中的一种或至少两种；
优选地，有机溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯或亚硫酸二乙酯或冠醚中的一种或至少两种，优选为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂；
优选地，离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-丁基-N-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲基-N-丙基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丙基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐或N-甲基丁基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐中的一种或至少两种。
优选地，在本发明技术方案的基础上，电解液中还包括添加剂；
所述添加剂在所述电解液中的质量分数为0.1-20％，优选2-5％；
优选地，添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲酯、二甲基亚砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、12-冠醚-4、18-冠醚-6、4-氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、氟代乙酸基乙烷、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、碳化二甲胺、环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁、氧化钠、碳酸钾、碳酸钙、二氧化碳、二氧化硫或碳酸锂中的一种或至少两种。
第三方面，提供了一种上述钠碲双离子电池的制备方法，将负极、电解液、隔膜以及正极进行组装，得到钠碲双离子电池。
优选地，钠碲双离子电池的制备方法，包括以下步骤：
a)制备负极：将负极活性材料、导电剂和粘结剂及溶剂混合制成浆料；再将负极材料浆料均匀涂覆于负极集流体表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的负极；
b)配制电解液：将钠盐电解质溶于相应非水溶剂中，充分混合得到电解液；
c)制备隔膜：将隔膜裁切成所需尺寸，干燥；
d)制备正极：将正极活性材料、导电剂和粘结剂及溶剂混合制成浆料；再将正极材料浆料均匀涂覆于正极集流体表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的正极；
将步骤a)得到的负极、步骤b)得到的电解液、步骤c)得到的隔膜以及步骤d)得到的正极进行组装，得到钠碲双离子电池。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过将碲、碲化合物或碲复合材料作为负极活性材料用于钠基双离子电池体系中，碲具有更高的体积比容量，与金属负极钠片、锡箔相比，碲及其化合物具有形貌可调控，稳定性好，体积膨胀相对较小等优势；使用碲基材料作为负极活性材料能够缓解目前钠离子电池使用碳材料作负极材料存在的电位低，很容易在负极表面形成金属钠的沉积而引起的安全问题，以及而采用锡箔作为负极容易体积膨胀及粉化而引起的安全问题，钠碲反应电位较高，可以有效解决钠枝晶产生的安全性问题，而碲负极又可以缓解体积膨胀带来的影响，有利于获得安全性好、循环性能好且能量密度高的二次电池。
(2)本发明的钠碲双离子电池是一种双离子电池体系，以碲、碲化合物或碲复合材料作为负极材料，以能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的材料为正极材料，负极碲具有更高的体积比容量，与金属负极钠片、锡箔相比，碲及其化合物具有形貌可调控，稳定性好，体积膨胀相对较小等优势；钠碲反应电位较高，可以有效解决钠枝晶产生的安全性问题，而碲负极又可以缓解体积膨胀带来的影响，有利于获得安全性好、循环性能好且能量密度高的电池。正极材料容易获得，钠盐阴离子可逆的插入层状正极材料，电池可以获得较高的工作电压，从而提高电池的能量密度。钠碲双离子电池通过钠离子与碲的合金化/去合金化反应以及钠盐阴离子与正极材料的嵌入-脱嵌反应来实现电能存储与释放，通过该工作原理得到的钠碲双离子电池具有安全性能高和使用寿命长，以及较高的工作电压和能量密度等优点。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的钠碲双离子电池的结构示意图。
图标：1-负极集流体；2-正极集流体；3-负极材料层；4-隔膜；5-正极材料层；6-电解液。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的第一个方面，提供了碲、碲化合物或碲复合材料用作负极活性材料在钠基双离子电池中的应用。
钠基双离子电池是以钠离子作为传输介质的双离子电池，结合了钠离子电池和双离子电池的优点。双离子电池的工作原理区别于传统单离子电池，充电过程中，正极发生阴离子插层反应，负极与载流子(阳离子)发生反应，放电过程相反。
碲指碲单质材料，典型但非限制性的碲单质材料例如为碲粉、碲纳米线、碲微球、碲中空球或花瓣状碲球等。
优选地，碲包括碲粉、碲纳米线、碲微球、碲中空球或花瓣状碲球中的一种或至少两种。
碲化合物是碲与金属或非金属所形成的化合物，典型但非限制性的碲化合物包括过渡态金属碲化物和/或氧族碲化合物，过渡态金属碲化物例如为碲化钒、碲化钛、碲化钨、碲化钼、碲化铜、碲化锌或碲化锡等，氧族碲化合物例如为氧化碲、硫化碲或硒化碲等。
优选地，碲化合物包括碲化钒、碲化钛、碲化钨、碲化钼、碲化铜、碲化锌、碲化锡、氧化碲、硫化碲或硒化碲中的一种或至少两种。
碲复合材料是碲与其他非金属材料结合所形成的碲基复合材料。典型但非限制性的碲复合材料包括碲-碳类复合材料。
优选地，碲复合材料包括碲微球/碳材料、碲纳米线/石墨烯材料、碲纳米线/碳纳米管材料中的一种或至少两种。
本发明通过将碲、碲化合物或碲复合材料作为负极活性材料用于钠基双离子电池体系中，能够缓解目前钠离子电池使用碳材料作负极材料存在的电位低，很容易在负极表面形成金属钠的沉积而引起的安全问题，以及而采用锡箔作为负极容易体积膨胀及粉化而引起的安全问题。碲具有更高的体积比容量，与金属负极钠片、锡箔相比，碲及其化合物具有形貌可调控，稳定性好，体积膨胀相对较小等优势；使用碲基材料作为负极活性材料由于钠碲反应电位较高，可以有效解决钠枝晶产生的安全性问题，而碲负极又可以缓解体积膨胀带来的影响，有利于获得安全性好、循环性能好且能量密度高的电池。
根据本发明的第二个方面，提供了一种钠碲双离子电池，包括负极、正极、介于正负极之间的隔膜以及电解液；
负极包括负极集流体和负极材料，负极材料包括负极活性材料，负极活性材料包括碲、碲化合物或碲复合材料；
正极包括正极集流体和正极材料，正极材料包括正极活性材料，正极活性材料包括能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的材料；
电解液包括钠盐和非水溶剂。
如图1所示，本发明的钠碲双离子电池以钠离子作为载流子，通过钠离子与负极材料间的反应以及阴离子与正极材料间的嵌入、脱嵌反应实现充放电过程。
钠碲双离子电池在结构上包括负极集流体1、负极材料层3、电解液6、隔膜4、正极材料层5和正极集流体2。
[负极]
本发明钠碲双离子电池负极包括负极集流体和负极材料，负极材料包括负极活性材料，负极活性材料包括碲、碲化合物或碲复合材料。
碲指碲单质材料，典型但非限制性的碲单质材料例如为碲粉、碲纳米线、碲微球、碲中空球或花瓣状碲球等。
优选地，碲包括碲粉、碲纳米线、碲微球、碲中空球或花瓣状碲球中的一种或至少两种。
碲化合物是碲与金属或非金属所形成的化合物，典型但非限制性的碲化合物包括过渡态金属碲化物和/或氧族碲化合物，过渡态金属碲化物例如为碲化钒、碲化钛、碲化钨、碲化钼、碲化铜、碲化锌或碲化锡等，氧族碲化合物例如为氧化碲、硫化碲或硒化碲等。
优选地，碲化合物包括碲化钒、碲化钛、碲化钨、碲化钼、碲化铜、碲化锌、碲化锡、氧化碲、硫化碲或硒化碲中的一种或至少两种。
碲复合材料是碲与其他非金属材料结合所形成的碲基复合材料。典型但非限制性的碲复合材料包括碲-碳类复合材料。
优选地，碲复合材料包括碲微球/碳材料、碲纳米线/石墨烯材料或碲纳米线/碳纳米管材料中的一种或至少两种。
对于负极活性材料，基体中大量的钠离子能够与碲负极发生合金化反应，充电时，钠离子与碲发生合金化反应，生成合金相，放电时，负极发生去合金化反应，钠离子从负极材料内脱出重新回到电解液中，实现储能。钠离子与碲合金化反应电位较高(大于1V)，可以缓解目前钠离子电池负极材料存在的电位低，易析出钠沉积而引起的安全问题。负极材料和钠离子的合金化/去合金化反应可以提供更高的容量和能量密度；且合金化反应可避免枝晶产生，提高安全性能。
可以理解的是，钠碲双离子电池负极的负极集流体包括但不限于铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金或钡中的一种金属，或至少包含前述任意一种金属的合金，或至少包含前述任意一种金属的金属复合物。
优选地，负极集流体为铜箔。
[正极]
钠碲双离子电池的正极包括正极集流体和正极材料，正极材料包括正极活性材料，正极活性材料包括能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的材料。
可以理解的是，本发明“能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的材料”指钠盐的阴离子能够嵌入材料中形成插层结构，对材料的类型不作限定。
典型但非限制性的能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的层状材料例如为石墨类碳材料、硫化物、氮化物、氧化物或碳化物等。
典型但非限制性的石墨类碳材料例如为中间相碳微球石墨、天然石墨、膨胀石墨、玻璃碳、碳碳复合材料、碳纤维、硬碳、多孔炭、高取向石墨、炭黑、碳纳米管或石墨烯等，优选膨胀石墨。
典型但非限制性的硫化物例如为二硫化钼、二硫化钨、二硫化钒、二硫化钛、二硫化铁、硫化亚铁、硫化镍、硫化锌、硫化钴或硫化锰等。
典型但非限制性的氮化物例如为六方氮化硼或碳掺杂六方氮化硼等。
典型但非限制性的氧化物例如为三氧化钼、三氧化钨、五氧化二钒、二氧化钒、二氧化钛、氧化锌、氧化铜、氧化镍或氧化锰等。
典型但非限制性的碳化物例如为碳化钛、碳化钽、碳化钼或碳化硅等。
对于正极活性材料，通过基体中大量的阴离子能够发生可逆插嵌和脱嵌以得到高容量，充电时，阴离子从电解液中插入正极材料的晶格内，放电时，阴离子从正极材料内脱出，通过插层反应实现储能。
钠碲双离子电池以能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的材料作为正极活性物质，通过阴离子插层反应实现储能，材料易得，通过与负极材料的相互配合，有利于钠碲双离子电池拥有高能量密度。
可以理解的是，钠碲双离子电池正极的正极集流体包括但不限于铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛或锰中的一种金属，或至少包含前述任意一种金属的合金，或至少包含前述任意一种金属的金属复合物。
优选地，正极集流体为铝箔。
[电解液]
钠碲双离子电池的电解液包括电解质和溶剂：电解质为钠盐，溶剂为非水溶剂。
钠离子和阴离子(双离子)均来源于钠盐，对钠盐不作限定，只要可以离解成钠离子和阴离子，采用常规钠盐即可。
通过有机钠盐和/或无机钠盐提供载流子Na+和阴离子。
非水溶剂指除水以外的溶剂，例如有机溶剂、离子液体等。溶剂可以使电解质离解成钠离子和阴离子，且阳离子和阴离子可以自由迁移。
以储量丰富、价格低廉的钠盐作为二次电池的电解质，不仅能够降低电池的成本，缓解了锂离子电池锂资源储量有限、成本高的缺陷。
[隔膜]
可以理解的是，隔膜也没有特别限制，采用本领域现有普通隔膜即可。
在一种优选的实施方式中，隔膜包括但不限于绝缘的多孔聚合物薄膜或无机多孔薄膜。
在一种优选的实施方式中，隔膜包括但不限于多孔聚丙烯薄膜、多孔聚乙烯薄膜、多孔复合聚合物薄膜、无纺布、玻璃纤维纸或多孔陶瓷隔膜中的一种或至少两种。
在一种优选的实施方式中，钠碲双离子电池还包括用于封装的壳体或外包装。
可以适当选择任意外包装而无限制，只要其对电解液稳定并具有足够的密封性能即可。
此外，本发明涉及的钠碲双离子电池形态不局限于扣式型，也可根据核心成分设计成平板型、圆柱型、软包或叠片型等形态。
现有的钠离子电池为单离子电池工作体系，使用碳材料作负极材料存在的电位低，易析出钠沉积以及而采用锡箔作为负极容易体积膨胀及粉化，从而引起安全问题。
本发明的钠碲双离子电池是一种双离子电池体系，双离子体系可以显著提升电池工作电压，以碲、碲化合物或碲复合材料作为负极材料，以能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的材料为正极材料，负极碲具有更高的体积比容量，与金属负极钠片、锡箔相比，碲及其化合物具有形貌可调控，稳定性好，体积膨胀相对较小等优势；钠碲反应电位较高，可以有效解决钠枝晶产生的安全性问题，而碲负极又可以缓解体积膨胀带来的影响，有利于获得安全性好、循环性能好且能量密度高的电池。正极材料容易获得，钠盐阴离子可逆的插入层状正极材料，电池可以获得较高的工作电压，从而提高电池的能量密度。本发明钠碲双离子电池具有较好的安全性能和使用寿命，以及较高的工作电压和能量密度等优点。
钠碲双离子电池工作原理为：在充电过程中，电解液中的阴离子迁移至正极并嵌入正极活性材料中，钠离子迁移至负极与碲发生合金化反应；负极发生去合金化反应，钠离子从负极材料内脱出重新回到电解液中，从而实现整个充放电过程。在该过程中，电解液全部由钠盐替代了传统的锂盐，解决了锂资源储量有限的问题，降低了成本，减轻了电池对环境的影响。
在一种优选的实施方式中，正极材料和负极材料中还均独立地包括导电剂和粘结剂。
可以理解的是，正极材料和负极材料中的导电剂和粘结剂也没有特别限制，可采用本领域普通常用的导电剂和粘结剂。
在一种优选的实施方式中，导电剂为导电炭黑(乙炔黑、Super P、SuperS、350G或科琴黑)、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维或石墨烯中的一种或至少两种。
在一种优选的实施方式中，粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶、聚烯烃类(聚丁二烯、聚氯乙烯、聚异戊二烯等)中的一种或至少两种。
在一种优选的实施方式中，按质量百分比计，正极材料包括60-90wt％正极活性材料；和/或，负极材料包括60-90wt％负极活性材料。
正极活性材料典型但非限制性的质量百分比例如为60％、70％、75％、80％、85％或90％。
负极活性材料典型但非限制性的质量百分比例如为60％、70％、75％、80％、85％或90％。
在一种优选的实施方式中，按质量百分比计，正极材料和负极材料均独立地包括5-30wt％导电剂。
导电剂典型但非限制性的质量百分比例如为5％、10％、15％、20％、25％或30％。
在一种优选的实施方式中，按质量百分比计，正极材料和负极材料均独立地包括5-10wt％粘结剂。
粘结剂典型但非限制性的质量百分比例如为5％、6％、7％、8％、9％或10％。
在一种优选的实施方式中，按质量百分比计，正极材料包括60-90wt％的正极活性材料、5-30wt％的导电剂和5-10wt％的粘结剂。
在一种优选的实施方式中，按质量百分比计，负极材料包括60-90wt％的负极活性材料、5-30wt％的导电剂和5-10wt％的粘结剂。
其中质量百分比以正、负极材料为计算基准。
采用特定百分含量的正、负极活性材料、导电剂和粘结剂得到的正极材料或负极材料的综合性能好，能很好地发挥正、负极材料在钠碲双离子电池中的作用。
在一种优选的实施方式中，电解液中钠盐的浓度范围为0.1-10mol/L，优选0.5-1mol/L。
电解液中钠盐的浓度例如为0.1mol/L、0.2mol/L、0.5mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、1mol/L、2mol/L、5mol/L或10mol/L。
离子浓度影响电解液的离子传输性能，电解液中钠盐浓度过低，Na+和阴离子过少，离子传输性能差，导电率低，电解液中钠盐浓度过高，Na+和阴离子过多，电解液的粘度和离子缔合的程度也会随钠盐浓度增加而增大，这又会降低电导率。
在一种优选的实施方式中，电解质钠盐包括六氟磷酸钠、硼氢化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、氟化钠、硫酸钠、磷酸钠、硝酸钠、二氟草酸硼酸钠、焦磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、偏硼酸钠、硼酸钠、钼酸钠、钨酸钠、溴化钠、亚硝酸钠、碘酸钠、碘化钠、硅酸钠、木质素磺酸钠、草酸钠、铝酸钠、甲基磺酸钠、醋酸钠、重铬酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠或三氟甲烷磺酰亚胺钠中的一种或至少两种；优选为六氟磷酸钠。
在一种优选的实施方式中，非水溶剂包括有机溶剂和/或离子液体。
电解液中的溶剂起到解离钠盐、提供Na+和阴离子传输介质的作用。
优选地，有机溶剂包括酯类、砜类、醚类、腈类或烯烃类有机溶剂中的一种或至少两种。
典型但非限制性的有机溶剂包括碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、N,N-二甲基乙酰胺(DMA)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、乙酸乙酯(EA)、γ-丁内酯(GBL)、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2MeTHF)、1,3-二氧环戊烷(DOL)、4-甲基-1,3-二氧环戊烷(4MeDOL)、二甲氧甲烷(DMM)、1,2-二甲氧丙烷(DMP)、三乙二醇二甲醚(DG)、二甲基砜(MSM)、二甲醚(DME)、亚硫酸乙烯酯(ES)、亚硫酸丙烯酯(PS)、亚硫酸二甲酯(DMS)、亚硫酸二乙酯(DES)或冠醚(12-冠-4)中的一种或至少两种，优选为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂。
优选地，离子液体包括咪唑类、哌啶类、吡咯类、季铵类或酰胺类离子液体中的一种或至少两种。
典型但非限制性的离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-丁基-N-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲基-N-丙基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丙基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐或N-甲基丁基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐中的一种或至少两种。
离子液体具有较高的电压窗口，可提高双离子电池的电极能量密度。离子液体难挥发、不易燃，可使双离子电池保持高使用寿命和高安全性，双离子电池能够在高温下运行。
为了防止正负极材料在充放电时因体积变化所造成的破坏，使材料结构稳定，提高正负极材料的使用寿命和性能，优选地电解液中还包括添加剂；添加剂在电解液中的质量分数为0.1-20％，优选2-5％。
可以理解的是，电解液添加剂没有特别限制，可以使用常规电解液添加剂。
添加剂在电解液中典型但非限制性的质量分数为0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、18％或20％。
电解液中添加一种或几种添加剂能够进一步改善钠碲双离子电池的一种或几种性能，从添加剂的作用分类，添加剂包括成膜添加剂(如二氧化碳、二氧化硫、碳酸锂、碳酸酯、硫代有机溶剂、卤代有机成膜添加剂等)、过充电保护添加剂(具有氧化还原电对：邻位和对位二甲氧基取代苯，聚合增加内阻，阻断充电，如联苯、环己基苯等)、稳定剂、改善高低温性能的添加剂、导电添加剂或阻燃添加剂(有机磷化物、有机氟代化合物、卤代烷基磷酸酯)等。
添加剂可以单独使用上述一种添加剂或以两种以上组合的方式使用。
优选地，添加剂包括酯类、砜类、醚类、腈类、烯烃类等有机添加剂或二氧化碳、二氧化硫、碳酸锂等无机添加剂中的一种或至少两种；
优选地，添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲酯、二甲基亚砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、12-冠醚-4、18-冠醚-6、4-氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、氟代乙酸基乙烷、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、碳化二甲胺、环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁、氧化钠、碳酸钾、碳酸钙、二氧化碳、二氧化硫或碳酸锂中的一种或至少两种。
在电解液中增加的添加剂在负极集流体表面可以形成稳定的固体电解质膜，使得负极集流体作为活性材料反应时不被破坏，提高电池的使用寿命。
根据本发明的第三个方面，提供了一种钠碲双离子电池的制备方法，将负极、电解液、隔膜以及正极进行组装，得到钠碲双离子电池。
可以理解的是，负极、电解液、隔膜和正极的组装方式没有特别限制，可以采用常规的组装方式进行。
钠碲双离子电池的制备方法将上述负极、电解液、隔膜、正极进行组装，生产工艺简单、成本低。
作为一种优选的实施方式，钠碲双离子电池的制备方法，包括以下步骤：
a)制备负极：将负极材活性材料、导电剂和粘结剂及溶剂混合制成浆料；再将浆料均匀涂覆于负极集流体表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的负极；
b)配制电解液：将钠盐电解质溶于相应非水溶剂中，充分混合得到电解液；
c)制备隔膜：将隔膜裁切成所需尺寸，干燥；
d)制备正极：将正极活性材料、导电剂和粘结剂及溶剂混合制成浆料；再将浆料均匀涂覆于正极集流体表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的正极；
将步骤a)得到的负极、步骤b)得到的电解液、步骤c)得到的隔膜以及步骤d)得到的正极进行组装，得到钠碲双离子电池。
优选地，步骤a)和步骤d)中典型的溶剂包括水或者N-甲基吡咯烷酮。
优选地，组装时具体包括：在惰性气体或无水无氧环境下，将制备好的负极、隔膜、正极依次紧密堆叠，滴加电解液使隔膜完全浸润，然后封装入壳体，完成钠碲双离子电池组装。
需要说明的是，尽管上述步骤是以特定顺序描述了本发明制备方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作。步骤a)、b)、c)和d)的制备可以同时或者任意先后执行。
该钠碲双离子电池的制备方法与前述钠碲双离子电池是基于同一发明构思的，采用该钠碲双离子电池的制备方法得到的钠碲双离子电池具有前述钠碲双离子电池的所有效果，在此不再赘述。
下面通过具体的实施例和对比例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
实施例1
一种钠碲双离子电池，包括负极、隔膜、电解液和正极。
制备负极：将0.4g碲纳米线、0.05g导电炭黑、0.05g聚偏氟乙烯加入到2mL N-甲基吡咯烷酮溶剂中，充分研磨获得均勻浆料；然后将浆料均勻涂覆于铜箔表面，作为电池负极，80℃真空干燥12h。对干燥所得电极片裁切成直径为12mm的圆片，用油压机压实(10MPa,10s)，置于手套箱中作为电池负极备用。
制备隔膜：将玻璃纤维纸裁切成直径为16mm的圆片，烘干后置于手套箱中作为隔膜备用。
配制电解液：在手套箱中称取2g六氟磷酸钠加入到9mL碳酸乙烯酯：碳酸二甲酯：碳酸甲乙酯(v/v/v＝4:3:2)中，搅拌至六氟磷酸钠完全溶解，继续滴加0.1wt％的碳酸亚乙烯酯(VC)，充分搅拌均匀后作为电解液备用。
制备正极：将0.4g膨胀石墨、0.05g导电炭黑、0.05g聚偏氟乙烯加入到2mL氮甲基吡咯烷酮溶剂中，充分研磨均匀；然后将浆料均匀涂覆与铝箔表面，80℃真空干燥12h。对干燥所得电极片剪裁成直径10mm的圆片，用油压机压实(10MPa,10s)，置于手套箱中作为电池正极备用。
组装：在惰性气体保护的手套箱中，将上述制备好的负极集流体、隔膜、电池正极依次紧密堆叠，滴加电解液使隔膜完全浸润，然后将上述堆叠部分封装入扣式电池壳体，完成电池组装。
实施例2-12
实施例2-12与实施例1的钠碲双离子电池的制备过程除制备负极时使用的活性材料不同以外，其他所有步骤及使用的材料都相同，同时对实施例2-12的钠碲双离子电池能量存储性能进行测试，并与实施例1的性能进行比较。
电池测试包括能量密度、比容量及库伦效率，具体测试方法如下：
循环充放电：循环充放电在CT2001C-001蓝电电池循环测试系统上进行，以100mA/g倍率充放来测试电极的标准容量，材料的比容量＝电流*时间/样品质量，材料的能量密度＝材料的比容量*电池的平台电压，电池的库伦效率＝放电比容量/充电比容量，充放电的条件视实验的需要而定,循环步骤包括:静置60s-恒流放电-静置60s-恒流充电。
倍率充放电：同样在蓝电电池循环测试系统上进行，以不同的倍率(电流密度)进行充放来测试材料的倍率性能，充放电的条件视实验的需要而定，循环步骤与循环充放电相同。
实施例2-12所使用的负极活性材料及其能量存储性能具体参见表1。
表1实施例2-12的钠碲双离子电池的性能参数表
从表1中可以看出，实施例2-12与实施例1相比，负极使用的活性材料不同，得到的钠碲双离子电池的电化学性能有一定的差异，其中采用碲纳米线材料作为负极活性物质得到的双离子电池的能量密度和比容量最高。
实施例13-16
实施例13-16与实施例1的钠碲双离子电池制备过程除制备正极时使用的活性材料不同以外，其他所有步骤及使用的材料都相同，同时对实施例13-16的钠碲双离子电池的电化学性能进行测试，并与实施例1的性能进行比较，测试方法同实施例2。
实施例13-16所使用的正极活性材料及其能量存储性能具体参见表2。
表2实施例13-16的钠碲双离子电池的性能参数表
从表2中可以看出，实施例13-16与实施例1相比，正极使用的活性材料不同，得到的钠碲双离子电池的电化学性能有一定的差异，其中采用膨胀石墨材料作为正极活性材料得到的双离子电池的能量密度和比容量最高。
实施例17-26
实施例17-26与实施例1的钠碲双离子电池制备过程除电解液溶剂及其不同配比以外，其他所有步骤及使用的材料都相同，同时对实施例17-26的钠碲双离子电池的电化学性能进行测试，并与实施例1的性能进行比较，测试方法同实施例2。
实施例17-26所使用的电解液溶剂及其不同配比以及能量存储性能具体参见表3。
表3实施例17-26的钠碲双离子电池的性能参数表
由表3可见，实施例17-26与实施例1相比，使用不同的电解液溶剂对该双离子电池的电化学性能存在差异，而采用碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯(4:3:2)的混合溶剂效果最佳。
实施例27-32
实施例27-32与实施例1的实施例27-32与实施例1的钠碲双离子电池制备过程除导电剂和粘结剂材料及其不同配比以外，其他所有步骤及使用的材料都相同，同时对实施例27-32的钠碲双离子电池的电化学性能进行测试，并与实施例1的性能进行比较，测试方法同实施例2。
实施例27-32所使用的导电剂和粘结剂材料及其不同配比以及能量存储性能具体参见表4。
表4实施例27-32的钠碲双离子电池的性能参数表
从表4中可以看出，实施例27-32与实施例1相比，导电剂和粘结剂材料及其配比不同，得到的钠碲双离子电池的电化学性能有一定的差异，其中采用10％导电碳黑和10％聚偏氟乙烯的双离子电池的能量密度和比容量最高。
实施例33-36
实施例33-36与实施例1的钠碲双离子电池制备过程除隔膜所采用的材料不同以外，其他所有步骤及使用的材料都相同，同时对实施例33-36的双离子电池的能量存储性能进行测试，并与实施例1的性能进行比较，测试方法同实施例2。
实施例33-36所使用的隔膜及其能量存储性能具体参见表5。
表5实施例33-36的钠碲双离子电池的性能参数表
由表5可见，实施例33-36与实施例1相比，采用的隔膜不同，得到的钠碲双离子电池的电化学性能有差异，使用玻璃纤维做隔膜性能最佳。
实施例37-41
实施例37-41与实施例1的钠碲双离子电池制备过程除电解液添加剂碳酸亚乙烯酯含量不同以外，其他所有步骤及使用的材料都相同，同时对实施例37-41的双离子电池的能量存储性能进行测试，并与实施例1的性能进行比较，测试方法同实施例2。
实施例37-41所使用的电解液添加剂碳酸亚乙烯酯含量及其能量存储性能具体参见表6。
表6实施例37-41的钠碲双离子电池的性能参数表
从表6中可以看出，实施例37-41与实施例1相比，电解液添加剂碳酸亚乙烯酯含量不同，添加0.1wt％的碳酸亚乙烯酯的双离子电池具有最高的库伦效率。
对比例1
一种锂离子电池，包括负极、隔膜、电解液和正极。其中配制电解液：称取0.76g六氟磷酸锂加入到5mL碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂中(体积比为4:3:2)，搅拌至六氟磷酸锂完全溶解，充分搅拌均匀后作为电解液备用。正极材料为钴酸锂，负极材料为石墨，其他与实施例1相同。
经测试后，电池的能量密度为198Wh/kg，比容量为102mAh/g。电池循环500次后容量保持率为88％，库伦效率为92％。
对比例1与实施例1相比，对比例1为常规的锂离子电池，其能量密度低，安全性差，且锂储量有限、成本高，限制了锂离子电池的广泛应用。
对比例2
一种钠-碲电池，包括负极、隔膜、电解液和正极。其中配制电解液：称取0.76g六氟磷酸钠加入5mL碳酸乙烯酯和碳酸甲烯乙基酯的混合溶剂中(体积比为1：1)，搅拌至六氟磷酸钠完全溶解，充分搅拌均匀后作为电解液备用。正极材料为碲碳纳米管复合材料，负极材料为钠片，其他与实施例1相同。
经测试后，电池能量密度为206Wh/kg，比容量为109mAh/g，电池循环500次后容量保持率为82％，库伦效率为83％。
对比例2与实施例1相比，对比例2的钠碲电池的安全性差，电压平台低，限制了钠离子电池的广泛应用。
对比例3
专利CN105185958A公开了一种新型碲基电极以及其在钠碲电池及钠离子电池中的应用，其中，实施例1中，电解液为1M六氟磷酸钠溶于碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯(体积比为1：1)，以(Na2/3Ni1/3Mn2/3O2)为正极材料，负极材料选自多元碲基及其复合物材料，电池工作原理与锂离子电池类似(摇椅式单离子电池)。
经测试后，专利CN105185958A实施例1中钠碲电池，在测试电压区间为1-3V，0.1C(相当于42mA/g)倍率下，经40圈循环后，比容量保持在390mAh/g。虽然该实施例中电池的比容量较高，但是其循环寿命较短，同时正极材料Na2/3Ni1/3Mn2/3O2制作工艺较复杂且价格相对较高。
对比例3与实施例1相比，对比例3的钠碲电池循环圈数小，寿命短，容量衰减快，电压区间偏低。实施例1采用双离子体系，循环圈数较长，电压平台高，此外，石墨做正极比对比例3中的Na2/3Ni1/3Mn2/3O2更加易得且廉价。
综上所述，本发明钠碲双离子电池通过钠离子与碲的合金化/去合金化反应以及钠盐阴离子与正极材料的嵌入-脱嵌反应来实现电能存储与释放，通过该工作原理得到的钠碲双离子电池具有安全性好、比能量密度高和循环稳定的特点。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.碲、碲化合物或碲复合材料用作负极活性材料在钠基双离子电池中的应用。
2.按照权利要求1所述的应用，其特征在于，碲包括碲粉、碲纳米线、碲微球、碲中空球或花瓣状碲球中的一种或至少两种；
优选地，碲化合物包括过渡态金属碲化物和/或氧族碲化合物；
优选地，过渡态金属碲化物包括碲化钒、碲化钛、碲化钨、碲化钼、碲化铜、碲化锌或碲化锡一种或至少两种；
优选地，氧族碲化合物包括氧化碲、硫化碲或硒化碲中的一种或至少两种；
优选地，碲复合材料包括碲微球/碳材料、碲纳米线/石墨烯材料或碲纳米线/碳纳米管材料中的一种或至少两种。
3.一种钠碲双离子电池，其特征在于，包括负极、正极、介于正负极之间的隔膜以及电解液；
所述负极包括负极集流体和负极材料，负极材料包括负极活性材料，负极活性材料包括碲、碲化合物或碲复合材料；
所述正极包括正极集流体和正极材料，正极材料包括正极活性材料，正极活性材料包括能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的材料；
所述电解液包括钠盐和非水溶剂。
4.按照权利要求3所述的钠碲双离子电池，其特征在于，碲包括碲粉、碲纳米线、碲微球、碲中空球或花瓣状碲球中的一种或至少两种；
优选地，碲化合物包括过渡态金属碲化物和/或氧族碲化合物；
优选地，过渡态金属碲化物包括碲化钒、碲化钛、碲化钨、碲化钼、碲化铜、碲化锌或碲化锡一种或至少两种；
优选地，氧族碲化合物包括氧化碲、硫化碲或硒化碲中的一种或至少两种；
优选地，碲复合材料包括碲微球/碳材料、碲纳米线/石墨烯材料或碲纳米线/碳纳米管材料中的一种或至少两种。
5.按照权利要求3所述的钠碲双离子电池，其特征在于，能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的材料包括石墨类碳材料、硫化物、氮化物、氧化物或碳化物材料中的一种或至少两种；
优选地，石墨类碳材料包括中间相碳微球石墨、天然石墨、膨胀石墨、玻璃碳、碳碳复合材料、碳纤维、硬碳、多孔炭、高取向石墨、炭黑、碳纳米管或石墨烯中的一种或至少两种，优选为膨胀石墨；
优选地，硫化物包括二硫化钼、二硫化钨、二硫化钒、二硫化钛、二硫化铁、硫化亚铁、硫化镍、硫化锌、硫化钴或硫化锰中的一种或至少两种；
优选地，氮化物包括六方氮化硼或碳掺杂六方氮化硼中的一种或两种；
优选地，氧化物包括三氧化钼、三氧化钨、五氧化二钒、二氧化钒、二氧化钛、氧化锌、氧化铜、氧化镍或氧化锰中的一种或至少两种；
优选地，碳化物包括碳化钛、碳化钽、碳化钼或碳化硅中的一种或至少两种。
6.按照权利要求3-5任一项所述的钠碲双离子电池，其特征在于，负极材料包括60-90wt％的负极活性材料、5-30wt％的导电剂和5-10wt％的粘结剂；
优选地，导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维、石墨烯或还原氧化石墨烯中的一种或至少两种；
优选地，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶或聚烯烃类粘结剂中的一种或至少两种；
优选地，所述负极集流体为铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金或钡中任意一种的金属；或，所述负极集流体为至少包含铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金或钡中任意一种的合金；或，所述负极集流体为至少包含铜、铬、镁、铁、镍、锡、锌、锂、铝、钙、钕、铅、锑、锶、钇、镧、锗、钴、铈、铍、银、金或钡中任意一种的金属复合物；优选地，负极集流体为铜。
7.按照权利要求3-5任一项所述的钠碲双离子电池，其特征在于，正极材料包括60-90wt％的正极活性材料、5-30wt％的导电剂和5-10wt％的粘结剂；
优选地，导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维、石墨烯或还原氧化石墨烯中的一种或至少两种；
优选地，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶或聚烯烃类粘结剂中的一种或至少两种；
优选地，所述正极集流体为铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛或锰中任意一种的金属；或，所述正极集流体为至少包含铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛或锰中任意一种的合金；或，所述正极集流体为至少包含铝、锂、镁、钒、铜、铁、锡、锌、镍、钛或锰中任意一种的金属复合物；优选地，正极集流体为铝。
8.按照权利要求3-5任一项所述的钠碲双离子电池，其特征在于，电解液中钠盐的浓度范围为0.1-10mol/L，优选0.5-1mol/L；
优选地，所述钠盐包括六氟磷酸钠、硼氢化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、氟化钠、硫酸钠、磷酸钠、硝酸钠、二氟草酸硼酸钠、焦磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、偏硼酸钠、硼酸钠、钼酸钠、钨酸钠、溴化钠、亚硝酸钠、碘酸钠、碘化钠、硅酸钠、木质素磺酸钠、草酸钠、铝酸钠、甲基磺酸钠、醋酸钠、重铬酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、高氯酸钠或三氟甲烷磺酰亚胺钠中的一种或至少两种；优选为六氟磷酸钠；
优选地，所述非水溶剂包括有机溶剂和/或离子液体；
优选地，有机溶剂包括酯类、砜类、醚类、腈类或烯烃类有机溶剂中的一种或至少两种；和/或，
离子液体包括咪唑类、哌啶类、吡咯类、季铵类或酰胺类离子液体中的一种或至少两种；
优选地，有机溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、N,N-二甲基乙酰胺、氟代碳酸乙烯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、4-甲基-1,3-二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧丙烷、三乙二醇二甲醚、二甲基砜、二甲醚、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯或亚硫酸二乙酯或冠醚中的一种或至少两种，优选为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂；
优选地，离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丙基-3-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丙基-3-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基咪唑-六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-丁基-1-甲基咪唑-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-丁基-N-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、1-丁基-1-甲基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲基-N-丙基吡咯烷-双三氟甲基磺酰亚胺盐、N-甲,丙基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐或N-甲基丁基哌啶-双三氟甲基磺酰亚胺盐中的一种或至少两种。
9.按照权利要求3-5任一项所述的钠碲双离子电池，其特征在于，电解液中还包括添加剂；
所述添加剂在所述电解液中的质量分数为0.1-20％，优选2-5％；
优选地，添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯、亚硫酸亚乙酯、氯代甲酸甲酯、二甲基亚砜、苯甲醚、乙酰胺、二氮杂苯、间二氮杂苯、12-冠醚-4、18-冠醚-6、4-氟苯甲醚、氟代链状醚、二氟代甲基碳酸乙烯酯、三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、溴代碳酸乙烯酯、三氟乙基膦酸、溴代丁内酯、氟代乙酸基乙烷、磷酸酯、亚磷酸酯、磷腈、乙醇胺、碳化二甲胺、环丁基砜、1,3-二氧环戊烷、乙腈、长链烯烃、三氧化二铝、氧化镁、氧化钠、碳酸钾、碳酸钙、二氧化碳、二氧化硫或碳酸锂中的一种或至少两种。
10.一种权利要求1-9任一项所述的钠碲双离子电池的制备方法，其特征在于，将负极、电解液、隔膜以及正极进行组装，得到钠碲双离子电池；
优选地，钠碲双离子电池的制备方法，包括以下步骤：
a)制备负极：将负极活性材料、导电剂和粘结剂及溶剂混合制成浆料；再将浆料均匀涂覆于负极集流体表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的负极；
b)配制电解液：将钠盐电解质溶于相应非水溶剂中，充分混合得到电解液；
c)制备隔膜：将隔膜裁切成所需尺寸，干燥；
d)制备正极：将正极活性材料、导电剂和粘结剂及溶剂混合制成浆料；再将浆料均匀涂覆于正极集流体表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的正极；
将步骤a)得到的负极、步骤b)得到的电解液、步骤c)得到的隔膜以及步骤d)得到的正极进行组装，得到钠碲双离子电池。
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