CN113707850A - 阳极及其制备方法、钠金属全电池 - Google Patents
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Abstract
一种阳极的制备方法，包括：提供前驱体材料、导电剂、粘结剂、溶剂、集流体、含钠阴极、电解液、及隔膜；混合所述前驱体材料、导电剂、粘结剂、及溶剂，得到阳极浆料，所述前驱体材料为磷、硅、锡、锑、及二氧化锡中的至少一种；将所述阳极浆料涂敷于集流体上，得到初始阳极；将所述初始阳极、含钠阴极、电解液、及隔膜组装为初始钠金属全电池；对所述初始钠金属全电池进行首次充放电处理，所述阳极膜中的前驱体材料与沉积于所述阳极膜上的钠金属发生原位合金化反应，得到阳极，所述阳极包括所述集流体、阳极膜、及附着于阳极膜上的合金膜，所述合金膜为磷化钠、硅化钠、锡钠合金、及锑钠合金中的至少一种。本发明还提供一种阳极和钠金属全电池。
Description
技术领域
本发明涉及电化学储能技术领域，尤其涉及一种阳极的制备方法，由所述阳极的制备方法制得的阳极，及应用所述阳极的钠金属全电池。
背景技术
金属钠具有较高的理论比容量(1166mAh g-1)和较低的还原电位(-2.714V，相比于标准氢电极)，可制作为钠基电池的含钠阳极。所述含钠阳极可与阴极(如含钠阴极、硫阴极、及氧气阴极等)匹配，构建得到具有高能量密度的钠基电池。
所述含钠阳极的制备步骤包括稳定所述含钠阳极的步骤。目前，可采用电解质改性法、界面调控法、或阳极结构优化法对所述含钠阳极进行稳定，以缓解钠枝晶的形成。然而，所述稳定含钠阳极的步骤存在制造成本高、工艺复杂、及无法大规模应用等缺陷。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种阳极的制备方法，以解决上述含钠阳极的制备方法的制造成本高、工艺复杂、及无法大规模应用的问题。
另，还有必要提供一种阳极。
另，还有必要提供一种钠金属全电池。
一种阳极的制备方法，包括以下步骤：
提供前驱体材料、导电剂、粘结剂、溶剂、集流体、含钠阴极、电解液、及隔膜，其中，所述前驱体材料为磷、硅、锡、锑、及二氧化锡中的至少一种；
混合所述前驱体材料、导电剂、粘结剂、及溶剂，得到阳极浆料；
将所述阳极浆料涂敷于集流体上，经干燥处理后，得到初始阳极，其中，所述初始阳极包括所述集流体和附着于所述集流体上的阳极膜，其中，所述阳极膜含有所述导电剂、粘结剂、及前驱体材料；
将所述初始阳极、含钠阴极、电解液、及隔膜组装为初始钠金属全电池；及
对所述初始钠金属全电池进行首次充放电处理，所述阳极膜中的前驱体材料与沉积于所述阳极膜上的钠金属发生原位合金化反应，得到阳极，其中，所述首次充放电处理的首次充电的电压为3.6～4.3V，所述首次充放电处理的首次放电的截止电压为1.6～2.4V，所述阳极包括所述集流体、附着于所述集流体上的所述阳极膜、及附着于所述阳极膜上的合金膜，所述合金膜为磷化钠、硅化钠、锡钠合金、及锑钠合金中的至少一种。
进一步地，所述导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯、及纳米碳纤维中的至少一种；和/或
所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、及海藻酸钠中的至少一种；和/或
所述溶剂为去离子水和/或N-甲基吡咯烷酮；和/或
所述集流体的材质为铜或铝。
进一步地，所述前驱体材料与导电剂的质量比为10：1～1：10；和/或
所述导电剂与粘结剂的质量比为10：1～1：1。
进一步地，所述前驱体材料的粒径为0.5～20μm；和/或
所述阳极浆料的浓度为0.1～10mg/μL；和/或
所述阳极膜的厚度为10～50μm；和/或
所述合金膜的厚度为50～120nm。
一种阳极，包括集流体、附着于所述集流体上的阳极膜、及附着于所述阳极膜上的合金膜，所述合金膜为磷化钠、硅化钠、锡钠合金、及锑钠合金中的至少一种。
进一步地，所述阳极膜的厚度为10～50μm；和/或
所述合金膜的厚度为50～120nm。
进一步地，所述阳极膜包括导电剂、粘结剂、及前驱体材料。
进一步地，所述前驱体材料与导电剂的质量比为10：1～1：10；和/或
所述导电剂与粘结剂的质量比为10：1～1：1。
进一步地，所述导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯、及纳米碳纤维中的至少一种；和/或
所述前驱体材料为磷、硅、锡、锑、及二氧化锡中的至少一种；和/或
所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、及海藻酸钠中的至少一种。
一种钠金属全电池，包括上述阳极、含钠阴极、电解液、及隔膜。
本发明提供的阳极的制备方法中，将含有前驱体材料、导电剂、粘结剂、及溶剂的阳极浆料涂敷于集流体上，经干燥处理后，得到初始阳极，将所述初始阳极、含钠阴极、电解液、及隔膜组装为初始钠金属全电池，对所述初始钠金属全电池进行首次充放电处理，所述阳极膜中的前驱体材料与沉积于所述阳极膜上的钠金属发生原位合金化反应，得到合金膜。其中，所述合金膜为磷化钠、硅化钠、锡钠合金、及锑钠合金中的至少一种。所述首次充放电处理的首次充电的电压设置为3.6～4.3V，以利于所述阳极膜中的前驱体材料与沉积于所述阳极膜上的钠金属进行原位合金化反应，形成合金膜，所述合金膜对金属钠具有更高的亲和性、更低的扩散能垒、及更好的离子-电子传输性能，可有效抑制钠枝晶的生长，减少失活钠的生成，有效提高了阳极金属钠的可逆性与利用率。所述首次充放电处理的首次放电的截止电压设置为1.6～2.4V，可防止所述合金膜去合金化，使得所述合金膜具有较佳的稳定性。本发明通过原位合金化反应于所述阳极膜上形成稳定的合金膜，无需额外的操作步骤来稳定所述合金膜，且可直接使用现有的电池生产设备来制备本发明的阳极，使得本发明的阳极的制备方法具有制造成本低、工艺简单可控、环境友好、可操作性强、及可大规模应用的优点。
附图说明
图1为本发明实施例一的初始钠金属全电池的充放电电压曲线。
图2为本发明实施例一和对比例一的钠金属全电池的充放电库伦效率图。
图3为本发明实施例一和对比例一的钠金属全电池的充放电循环性能。
图4为本发明实施例二的钠金属全电池的充放电库伦效率图。
图5为本发明实施例二的钠金属全电池的充放电循环性能。
图6为本发明实施例三的钠金属全电池的充放电库伦效率图。
图7为本发明实施例三的钠金属全电池的充放电循环性能。
图8为本发明实施例四的钠金属全电池的充放电库伦效率图。
图9为本发明实施例四的钠金属全电池的充放电循环性能。
图10为本发明实施例五的钠金属全电池的充放电库伦效率图。
图11为本发明实施例五的钠金属全电池的充放电循环性能。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。
在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
本发明实施例提供一种阳极的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：提供前驱体材料、导电剂、粘结剂、溶剂、集流体、含钠阴极、电解液、及隔膜，其中，所述前驱体材料为磷、硅、锡、锑、及二氧化锡中的至少一种；
步骤S2：混合所述前驱体材料、导电剂、粘结剂、及溶剂，得到阳极浆料；
步骤S3：将所述阳极浆料涂敷于集流体上，经干燥处理后，得到初始阳极，其中，所述初始阳极包括所述集流体和附着于所述集流体上的阳极膜，其中，所述阳极膜含有所述导电剂、粘结剂、及前驱体材料；
步骤S4：将所述初始阳极、含钠阴极、电解液、及隔膜组装为初始钠金属全电池；及
步骤S5：对所述初始钠金属全电池进行首次充放电处理，所述阳极膜中的前驱体材料与沉积于所述阳极膜上的钠金属发生原位合金化反应，得到阳极和钠金属全电池，其中，所述首次充放电处理的首次充电的电压为3.6～4.3V，所述首次充放电处理的首次放电的截止电压为1.6～2.4V，所述阳极包括所述集流体、附着于所述集流体上的所述阳极膜、及附着于所述阳极膜上的合金膜，所述合金膜为磷化钠、硅化钠、锡钠合金、及锑钠合金中的至少一种。
在至少一实施例中，所述导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯、及纳米碳纤维中的至少一种。
在至少一实施例中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、及海藻酸钠中的至少一种。
在至少一实施例中，所述溶剂为去离子水和/或N-甲基吡咯烷酮。
在至少一实施例中，所述集流体的材质为铜或铝。
在至少一实施例中，所述前驱体材料与导电剂的质量比为10：1～1：10。例如为10：1、10：5、1：1、1：5、或1：10。
在至少一实施例中，所述导电剂与粘结剂的质量比为10：1～1：1。例如为10：1、10：5、1：1。
在至少一实施例中，所述前驱体材料的粒径为0.5～20μm。例如为，0.5μm、1μm、5μm、10μm、15μm、或20μm。
在至少一实施例中，所述阳极浆料的浓度为0.1～10mg/μL。例如为，0.1mg/μL、0.5mg/μL、1mg/μL、5mg/μL、或10mg/μL。
在至少一实施例中，所述阳极膜的厚度为10～50μm。例如为，10μm、20μm、30μm、40μm、或50μm。
在至少一实施例中，所述合金膜的厚度为50～120nm。例如为，50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、或120nm。
在至少一实施例中，所述首次充电时的电流为0.01～0.5C。例如为，0.01C、0.05C、0.1C、或0.5C。
在至少一实施例中，所述首次放电时的电流为0.01～0.5C。例如为，0.01C、0.05C、0.1C、或0.5C。
在至少一实施例中，所述首次充放电处理的首次充电的电压设置为3.6～4.3V。例如为3.6V、3.8V、4V、4.1V、或4.3V。
在至少一实施例中，所述首次充放电处理的首次放电的截止电压设置为1.6～2.4V，例如为1.6V、1.8V、2V、2.2V、或2.4V。可以理解的，在所述截止电压低于1.6V时，所述合金膜会去合金化。将所述截止电压设置为1.6～2.4V，可避免所述合金膜的去合金化。
本发明提供的阳极的制备方法中，将含有前驱体材料、导电剂、粘结剂、及溶剂的阳极浆料涂敷于集流体上，经干燥处理后，得到初始阳极，将所述初始阳极、含钠阴极、电解液、及隔膜组装为初始钠金属全电池，对所述初始钠金属全电池进行首次充放电处理，所述阳极膜中的前驱体材料与沉积于所述阳极膜上的钠金属发生原位合金化反应，得到合金膜。其中，所述合金膜为磷化钠、硅化钠、锡钠合金、及锑钠合金中的至少一种。所述首次充放电处理的首次充电的电压设置为3.6～4.3V，以利于所述阳极膜中的前驱体材料与沉积于所述阳极膜上的钠金属进行原位合金化反应，形成合金膜，所述合金膜对金属钠具有更高的亲和性、更低的扩散能垒、及更好的离子-电子传输性能，可有效抑制钠枝晶的生长，减少失活钠的生成，有效提高了阳极金属钠的可逆性与利用率。所述首次充放电处理的首次放电的截止电压设置为1.6～2.4V，可防止所述合金膜去合金化，使得所述合金膜具有较佳的稳定性。本发明通过原位合金化反应于所述阳极膜上形成稳定的合金膜，无需额外的操作步骤来稳定所述合金膜，且可直接使用现有的电池生产设备来制备本发明的阳极，使得本发明的阳极的制备方法具有制造成本低、工艺简单可控、环境友好、可操作性强、及可大规模应用的优点。
进一步地，可直接应用现有的涂覆装置，将浆料涂覆于集流体上，来制备初始阳极，使得本发明的阳极的制备方法具有方法简单、可控、环境友好、可操作性强、成本低等优点。
另外，所述初始阳极中并未含有钠，当所述未含有钠的初始阳极与含钠阴极配合使用时，可使所述钠金属全电池具有质量能量密度高、体积能量密度高、库伦效率高、及循环稳定性的优点，还可使本发明的阳极的制备方法具有安全性佳、生产效率高的优点。
本发明实施例还提供一种阳极。
所述阳极包括集流体、附着于所述集流体上的阳极膜、及附着于所述阳极膜上的合金膜，所述合金膜为磷化钠、硅化钠、锡钠合金、及锑钠合金中的至少一种。
在至少一实施例中，所述导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯、及纳米碳纤维中的至少一种。
在至少一实施例中，所述前驱体材料为磷、硅、锡、锑、及二氧化锡中的至少一种。
在至少一实施例中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、及海藻酸钠中的至少一种。
在至少一实施例中，所述集流体的材质为铜或铝。
在至少一实施例中，所述前驱体材料与导电剂的质量比为10：1～1：10。例如为10：1、10：5、1：1、1：5、或1：10。
在至少一实施例中，所述导电剂与粘结剂的质量比为10：1～1：1。例如为10：1、10：5、1：1。
在至少一实施例中，所述阳极膜的厚度为10～50μm。例如为，10μm、20μm、30μm、40μm、或50μm。
在至少一实施例中，所述合金膜的厚度为50～120nm。例如为，50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、或120nm。
本发明技术方案中，所述阳极包括集流体、附着于所述集流体上的阳极膜、及附着于所述阳极膜上的合金膜，所述合金膜为磷化钠、硅化钠、锡钠合金、及锑钠合金中的至少一种。所述合金膜对金属钠具有更高的亲和性、更低的扩散能垒、及更好的离子-电子传输性能，可有效抑制钠枝晶的生长，减少失活钠的生成，有效提高了阳极金属钠的可逆性与利用率。所述阳极膜中并未含有钠，当所述未含有钠的阳极膜与含钠阴极配合使用时，可使所述钠金属全电池具有质量能量密度高、体积能量密度高、库伦效率高、及循环稳定性的优点。
本发明实施例还提供一种钠金属全电池。
所述钠金属全电池包括所述阳极、含钠阴极、电解液、及隔膜。
在至少一实施例中，所述电解液包括浓度为0.1～5M的钠盐和电解液溶剂。
在至少一实施例中，所述钠盐为六氟磷酸钠、高氯酸钠、三氟甲基磺酸钠、及双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或多种。
在至少一实施例中，所述电解液溶剂为四乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯中的一种或多种。
在至少一实施例中，所述电解液中还含有质量百分比含量为0.1～0.5％的添加剂。所述添加剂为碳酸乙烯亚乙酯、1，3-丙磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、及氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。
在至少一实施例中，所述隔膜为中玻璃纤维和/或单层聚丙烯隔膜。
在至少一实施例中，制备所述含钠阴极的步骤包括：
提供阴极集流体、阴极活性材料、阴极导电剂、阴极粘结剂、及第二溶剂；
混合所述阴极活性材料、阴极导电剂、阴极粘结剂、及第二溶剂，得到阴极浆料；
将所述阳极浆料涂敷于阴极集流体上，经干燥处理和冲片处理后，得到所述含钠阴极，其中，所述含钠阴极包括所述阴极集流体和附着于所述集流体上的阴极膜。
在至少一实施例中，所述阴极膜的厚度为200～1000μm。
在至少一实施例中，所述阴极活性材料与阴极导电剂的质量比为6：2～9：0.5。
在至少一实施例中，所述阴极活性材料与阴极粘结剂的质量比为2：1～0.5：0.5。
在至少一实施例中，所述阴极活性材料为磷酸钒钠、氟磷酸钒钠、层状过渡金属氧化物NaNixMn(1-x)O2、及多硫化钠中的至少一种。所述NaNixMn(1-x)O2中，0<x<1。所述多硫化钠可为Na2Sy，0<y<1。
在至少一实施例中，所述阴极导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯、及纳米碳纤维中的至少一种。
在至少一实施例中，所述阴极粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、及海藻酸钠中的至少一种。
在至少一实施例中，所述阴极集流体为铝或涂碳铝。
由于该钠金属全电池采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
下面通过具体的实施例来对本发明进行具体说明。
实施例一
提供红磷颗粒(粒径为2微米)、炭黑、羧甲基纤维素钠、及去离子，其中，所述红磷颗粒、炭黑、及羧甲基纤维素钠的质量比为6：3：1；
将所述红磷颗粒、炭黑、及羧甲基纤维素钠溶于去离子水中，搅拌，得到浓度为1mg/μL的阳极浆料；
将所述阳极浆料涂敷于金属铜箔上，经干燥处理和冲片处理，得到初始阳极；
提供磷酸钒钠、炭黑、聚偏氟乙烯、及N-甲基吡咯烷酮，其中，所述磷酸钒钠、炭黑、及聚偏氟乙烯的质量比为8：1：1；
将所述磷酸钒钠、炭黑、及聚偏氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌，得到浓度为1mg/μL的阴极浆料；
将所述阴极浆料涂敷于金属铝箔上，经干燥处理和冲片处理，得到阴极；
提供电解液、及聚丙烯隔膜，所述电解液含有二乙二醇二甲醚和浓度为1M的六氟磷酸钠；
在充满高纯氩气的手套箱中，将所述初始阳极、阴极、电解液、及单层聚丙烯隔膜组装为实施例一的初始钠金属全电池；及
在室温下，通过蓝电电池测试系统对所述实施例一的初始钠金属全电池进行首次充放电处理，得到实施例一的阳极和实施例一的钠金属全电池，其中，所述首次充放电处理的首次充电的电压为3.7V，电流为0.05C，所述首次充放电处理的首次放电的截止电压为1.8V，电流为0.05C，所述实施例一的阳极包括金属铜箔、阳极膜、和附着于所述阳极膜上的磷化钠合金膜。
请参阅图2，在对所述实施例一的初始钠金属全电池进行首次充电的过程中，在电压低于3.4V时，进行了原位合金化反应，图2中存在进行所述原位合金化的电压斜坡。在对所述实施例一的初始钠金属全电池进行首次放电的过程中，通过控制电位避免去合金化，利用部分阴极的容量来构建稳定性更高的阳极。
请参阅图3和图4，所述实施例一的钠金属全电池的首次库伦效率为80％，循环三次后，库伦效率持续稳定在99.5％以上，循环50圈后，仍有73.2％的容量保持率。
对比例一
与实施例一的不同包括：以纯铜箔集流体作为阳极。
其他步骤与实施例一相同，不再重复。
请参阅图2和图3，所述对比例一的钠金属全电池的首次库伦效率仅为70％，在循环过程中，库伦效率波动较大。所述对比例一的钠金属全电池还未循环50圈，已无法正常运行。
实施例二
与实施例一的不同包括：将实施例一中的红磷颗粒替换为锡颗粒(粒径为2微米)。
其他步骤与实施例一相同，不再重复。
请参阅图4和图5，所述实施例二的钠金属全电池的首次库伦效率为65.4％，循环四次后，库伦效率持续稳定在99.5％以上，循环50圈后，仍有62％的容量保持率。
实施例三
与实施例一的不同包括：将实施例一中的红磷颗粒替换为锑颗粒(粒径为2微米)。
其他步骤与实施例一相同，不再重复。
请参阅图6和图7，所述实施例三的钠金属全电池的首次库伦效率为60.9％，循环六次后，库伦效率持续稳定在99.5％以上，循环50圈后，仍有56.5％的容量保持率。
实施例四
提供红磷颗粒(粒径为2微米)、碳纳米管、聚偏氟乙烯、及N-甲基吡咯烷酮，其中，所述红磷颗粒、碳纳米管、及聚偏氟乙烯的质量比为7：2：1；
将所述红磷颗粒、碳纳米管、及聚偏氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌，得到浓度为1mg//μL的阳极浆料；
将所述阳极浆料涂敷于金属铝箔上，经干燥处理和冲片处理，得到初始阳极；
提供NaNi0.5Mn0.5O2、炭黑、聚偏氟乙烯、及N-甲基吡咯烷酮，其中，所述NaNi0.5Mn0.5O2、炭黑、及聚偏氟乙烯的质量比为8：1：1；
将所述NaNi0.5Mn0.5O2、炭黑、及聚偏氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌，得到浓度为1mg/μL的阴极浆料；
将所述阴极浆料涂敷于金属铝箔上，经干燥处理和冲片处理，得到阴极；
提供电解液、及玻璃纤维隔膜，所述电解液含有四乙二醇二甲醚和浓度为1M的三氟甲基磺酸钠；
在充满高纯氩气的手套箱中，将所述初始阳极、阴极、电解液、及玻璃纤维隔膜组装为实施例四的初始钠金属全电池；及
在室温下，通过蓝电电池测试系统对所述实施例四的初始钠金属全电池进行首次充放电处理，得到实施例四的阳极和实施例四的钠金属全电池，其中，所述首次充放电处理的首次充电的电压为3.8V，电流为0.05C，所述首次充放电处理的首次放电的截止电压为2V，电流为0.05C，所述实施例四的阳极包括金属铝箔、附着于所述金属铜箔上的阳极膜、和附着于所述阳极膜上的磷化钠合金膜。
请参阅图8和图9，所述实施例四的钠金属全电池的首次库伦效率为71.9％，循环四次后，库伦效率持续稳定在99.5％以上，循环50圈后，仍有68％的容量保持率。
实施例五
提供二氧化锡(粒径为2微米)、石墨烯、聚偏氟乙烯、及N-甲基吡咯烷酮，其中，所述二氧化锡、石墨烯、及聚偏氟乙烯的质量比为8：1：1；
将所述二氧化锡、石墨烯、及聚偏氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌，得到浓度为1mg/μL的阳极浆料；
将所述阳极浆料涂敷于金属铝箔上，经干燥处理和冲片处理，得到初始阳极；
提供氟磷酸钒钠、炭黑、聚偏氟乙烯、及N-甲基吡咯烷酮，其中，所述氟磷酸钒钠、炭黑、及聚偏氟乙烯的质量比为8：1：1；
将所述氟磷酸钒钠、炭黑、及聚偏氟乙烯溶于N-甲基吡咯烷酮中，搅拌，得到浓度为1mg//μL的阴极浆料；
将所述阴极浆料涂敷于金属铝箔上，经干燥处理和冲片处理，得到阴极；
提供电解液、及玻璃纤维隔膜，所述电解液含有碳酸丙烯酯、浓度为1M的六氟磷酸钠、及质量百分比含量为5％的氟代碳酸乙烯酯添加剂；
在充满高纯氩气的手套箱中，将所述初始阳极、阴极、电解液、及玻璃纤维隔膜组装为实施例五的初始钠金属全电池；及
在室温下，通过蓝电电池测试系统对所述实施例五的初始钠金属全电池进行首次充放电处理，得到实施例五的阳极和实施例五的钠金属全电池，其中，所述首次充放电处理的首次充电的电压为4.3V，电流为0.1C，所述首次充放电处理的首次放电的截止电压为1.7V，电流为0.1C，所述实施例五的钠金属全电池的阳极包括金属铝箔、附着于所述金属铝箔上的阳极膜、和附着于所述阳极膜上的锡钠合金膜。
请参阅图10和图11，所述实施例五的钠金属全电池的首次库伦效率为60.1％，循环五次后，库伦效率持续稳定在99.5％以上，循环50圈后，仍有52％的容量保持率。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种阳极的制备方法，其特征在于，所述阳极的制备方法包括以下步骤：
提供前驱体材料、导电剂、粘结剂、溶剂、集流体、含钠阴极、电解液、及隔膜，其中，所述前驱体材料为磷、硅、锡、锑、及二氧化锡中的至少一种；
混合所述前驱体材料、导电剂、粘结剂、及溶剂，得到阳极浆料；
将所述阳极浆料涂敷于集流体上，经干燥处理后，得到初始阳极，其中，所述初始阳极包括所述集流体和附着于所述集流体上的阳极膜，其中，所述阳极膜含有所述导电剂、粘结剂、及前驱体材料；
将所述初始阳极、含钠阴极、电解液、及隔膜组装为初始钠金属全电池；及
对所述初始钠金属全电池进行首次充放电处理，所述阳极膜中的前驱体材料与沉积于所述阳极膜上的钠金属发生原位合金化反应，得到阳极，其中，所述首次充放电处理的首次充电的电压为3.6～4.3V，所述首次充放电处理的首次放电的截止电压为1.6～2.4V，所述阳极包括所述集流体、附着于所述集流体上的所述阳极膜、及附着于所述阳极膜上的合金膜，所述合金膜为磷化钠、硅化钠、锡钠合金、及锑钠合金中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的阳极的制备方法，其特征在于，所述导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯、及纳米碳纤维中的至少一种；和/或
所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、及海藻酸钠中的至少一种；和/或
所述溶剂为去离子水和/或N-甲基吡咯烷酮；和/或
所述集流体的材质为铜或铝。
3.根据权利要求1所述的阳极的制备方法，其特征在于，所述前驱体材料与导电剂的质量比为10：1～1：10；和/或
所述导电剂与粘结剂的质量比为10：1～1：1。
4.根据权利要求1所述的阳极的制备方法，其特征在于，所述前驱体材料的粒径为0.5～20μm；和/或
所述阳极浆料的浓度为0.1～10mg/μL；和/或
所述阳极膜的厚度为10～50μm；和/或
所述合金膜的厚度为50～120nm。
5.一种阳极，其特征在于，所述阳极包括集流体、附着于所述集流体上的阳极膜、及附着于所述阳极膜上的合金膜，所述合金膜为磷化钠、硅化钠、锡钠合金、及锑钠合金中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的阳极，其特征在于，所述阳极膜的厚度为10～50μm；和/或
所述合金膜的厚度为50～120nm。
7.根据权利要求5所述的阳极，其特征在于，所述阳极膜包括导电剂、粘结剂、及前驱体材料。
8.根据权利要求7所述的阳极，其特征在于，所述前驱体材料与导电剂的质量比为10：1～1：10；和/或
所述导电剂与粘结剂的质量比为10：1～1：1。
9.根据权利要求7所述的阳极，其特征在于，所述导电剂为炭黑、碳纳米管、石墨烯、及纳米碳纤维中的至少一种；和/或
所述前驱体材料为磷、硅、锡、锑、及二氧化锡中的至少一种；和/或
所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠、及海藻酸钠中的至少一种。
10.一种钠金属全电池，其特征在于，所述钠金属全电池包括如权利要求5至9任一项所述的阳极、含钠阴极、电解液、及隔膜。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114373895A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-04-19 | 国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院 | 一种锑钠合金电极的制备方法及其应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102844910A (zh) * | 2010-03-05 | 2012-12-26 | 住友电气工业株式会社 | 制造电池用负极前体材料的方法、电池用负极前体材料和电池 |
| CN109565037A (zh) * | 2016-07-18 | 2019-04-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 钠离子电池极片，其制备方法及含有该极片的钠离子电池 |
| CN109888193A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-06-14 | 厦门大学 | 一种提高钠金属负极电沉积和溶出可逆性的方法 |
| US20200058922A1 (en) * | 2016-11-02 | 2020-02-20 | Vanderbilt University | Electrochemical cells and methods of making and using thereof |
| US20200287206A1 (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | Nanotek Instruments, Inc. | Porous particulates of graphene shell-protected alkali metal, electrodes, and alkali metal battery |
| CN112310381A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-02 | 山东大学 | 一种提高钠离子电池锡负极材料电化学性能的方法 |
-
2021
- 2021-08-30 CN CN202111005882.7A patent/CN113707850A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102844910A (zh) * | 2010-03-05 | 2012-12-26 | 住友电气工业株式会社 | 制造电池用负极前体材料的方法、电池用负极前体材料和电池 |
| CN109565037A (zh) * | 2016-07-18 | 2019-04-02 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 钠离子电池极片，其制备方法及含有该极片的钠离子电池 |
| US20200058922A1 (en) * | 2016-11-02 | 2020-02-20 | Vanderbilt University | Electrochemical cells and methods of making and using thereof |
| CN109888193A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-06-14 | 厦门大学 | 一种提高钠金属负极电沉积和溶出可逆性的方法 |
| US20200287206A1 (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | Nanotek Instruments, Inc. | Porous particulates of graphene shell-protected alkali metal, electrodes, and alkali metal battery |
| CN112310381A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-02 | 山东大学 | 一种提高钠离子电池锡负极材料电化学性能的方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114373895A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-04-19 | 国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院 | 一种锑钠合金电极的制备方法及其应用 |
| CN114373895B (zh) * | 2021-12-21 | 2024-01-30 | 国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院 | 一种锑钠合金电极的制备方法及其应用 |
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