CN117747918A - 一种钠锌双离子二次电池 - Google Patents
一种钠锌双离子二次电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117747918A CN117747918A CN202311732579.6A CN202311732579A CN117747918A CN 117747918 A CN117747918 A CN 117747918A CN 202311732579 A CN202311732579 A CN 202311732579A CN 117747918 A CN117747918 A CN 117747918A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- zinc
- sodium
- positive electrode
- ion secondary
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- KSHPUQQHKKJVIO-UHFFFAOYSA-N [Na].[Zn] Chemical compound [Na].[Zn] KSHPUQQHKKJVIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical group [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 24
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 22
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 12
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 12
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoro-n-(trifluoromethylsulfonyl)methanesulfonamide Chemical compound FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F ZXMGHDIOOHOAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 2
- FDYSSWYQRTVFIS-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene 3-phenylprop-2-enoic acid Chemical compound C=CC=C.C(=O)(O)C=CC1=CC=CC=C1 FDYSSWYQRTVFIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims description 2
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 2
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims description 2
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims description 2
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims description 2
- BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M sodium perchlorate Chemical compound [Na+].[O-]Cl(=O)(=O)=O BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910001488 sodium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- RXBXBWBHKPGHIB-UHFFFAOYSA-L zinc;diperchlorate Chemical compound [Zn+2].[O-]Cl(=O)(=O)=O.[O-]Cl(=O)(=O)=O RXBXBWBHKPGHIB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 5
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 abstract 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 15
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 14
- ZMLPZCGHASSGEA-UHFFFAOYSA-M zinc trifluoromethanesulfonate Chemical compound [Zn+2].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F ZMLPZCGHASSGEA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 11
- CITILBVTAYEWKR-UHFFFAOYSA-L zinc trifluoromethanesulfonate Substances [Zn+2].[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F.[O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F CITILBVTAYEWKR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003752 zinc compounds Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明属于化学电源技术领域，具体为一种钠锌双离子二次电池。本发明钠锌双离子二次电池包括正极、负极、隔膜、电解液；正极的活性材料为可脱嵌钠的可脱嵌钠的聚阴离子型铁基化合物，负极是锌或锌合金，电解液为钠盐和锌盐溶解在机溶剂中形成的具有离子导电性的溶液，隔膜为聚丙烯，聚乙烯或聚丙烯‑聚乙烯复合隔膜。本发明电池充放电时，正极发生可逆脱嵌钠、负极发生可逆沉积溶出锌的反应，采用可脱嵌钠的聚阴离子型铁基正极材料可以在降低生产成本的同时，提升电池的工作电压和容量；在有机电解液体系中避免锌负极的腐蚀，而且解决电解液中析氢、析氧反应导致电池循环性能差的问题以及正极材料在水系电解液中溶解的问题。
Description
技术领域
本发发明属于化学电源技术领域，具体涉及有机体系钠锌双离子二次电池。
背景技术
随着环境污染以及能源枯竭问题的日益严重，人们迫切需要提高清洁能源如风能太阳能等在整个能源消费中的比例。锂离子电池以其能量转换效率高，循环寿命长，能量密度高的优势受到储能的广泛青睐。然而由于锂资源的匮乏以及分布不均匀，导致其成本随需求波动较大，从而难以满足规模储能的需求。因此与锂离子电池工作原理类似的钠离子电池以其资源丰富，成本低廉受到了人们的广泛关注。目前具有商业化应用前景的钠离子电池正极材料主要是聚阴离子型正极，层状金属氧化物以及氰化物，其中聚阴离子型铁基硫酸盐以其资源丰富，价格低廉，环境友好等优点成为最有潜力的钠离子电池正极材料。然而目前负极材料主要是硬碳，其储钠平台接近0V(vs.Na/Na+),存在着金属钠析出带来的严重安全性风险，同时大电流下电化学极化会导致平台容量损失，从而导致其倍率性较差。而基于锌或锌合金负极的有机体系二次钠锌双离子电池可以很好的解决以上问题，同时相对于水系钠锌离子二次电池，采用有机电解液可以解决锌负极的腐蚀问题以及解决析氢析氧和正极材料在电解液中溶解问题，从而大幅度提升其循环寿命。
锌具有低的氧化还原电势(-0.762V vs.SHE)作为负极材料，其成本低，理论比容量高(820mAh g-1)，能极大的降低电池成本和提高安全性能。现有的水系锌离子二次电池(中国专利：CN105336952B)是一种新型可充电钠锌双离子电池，具有安全、环保等特点，但是由于以水溶液为电解液，从而导致正极材料电化学过程中发生溶解，造成电池的循环性能和倍率性能都不理想，同时也很难避免枝晶的产生，造成安全隐患。同时该专利使用钒基磷酸盐作为正极材料，从而导致成本过高。因此考虑到电池的性能和成本因素，制备可逆性好，循环倍率性能优异的低成本电池具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池的工作电压高、容量大，循环性能优异的钠锌双离子二次电池。
本发明提供的钠锌双离子二次电池，包括正极、负极、隔膜、电解液；其中，所述正极由正极活性材料、导电剂和粘结剂混合涂覆于铝箔或涂炭铝箔上制得，正极活性材料为可脱嵌钠的铁基硫酸盐和磷酸盐化合物；所述负极为锌或锌合金；所述电解液是为钠盐和锌盐溶解在机溶剂中形成的具有离子导电性的溶液；所述隔膜为商业化聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)或聚丙烯-聚乙烯复合隔膜。
进一步地，所述可脱嵌钠的聚阴离子型铁基正极材料为Na2+2xFe2-x(SO4)3(0≤x<2)、Na2Fe(SO4)2、Na6Fe5(SO4)8、Na4Fe3(PO4)2P2O7、Na2FePO4F和Na2-xFe1+0.5xP2O7(0≤x<2)中的一种或几种。正极活性材料占正极的质量百分数为60-98％，导电剂占正极的质量百分数为1-20％，粘结剂占正极的质量百分数为1-20％。
所述负极材料为金属锌(锌粉或者锌薄膜)和锌合金(通式为Zn1-xMx，其中，M为Fe,Co,Ni,Cu,Sn,Al,Ti,Mn,Mo中一种或几种，x在0.01-99％之间)。
所述钠盐选六氟磷酸钠和高氯酸钠中的一种；所述锌盐选自三氟甲烷磺酸锌、高氯酸锌、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锌和六氟合硅酸锌中的一种。
所述有机溶剂为：碳酸酯为碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯，氟代碳酸乙烯酯，碳酸亚乙烯酯，磷酸酯中的一种或多种混合。其中所述的钠盐和锌盐浓度范围为0.1-2mol L-1。
所述隔膜为单层或多层商业化聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)或聚丙烯-聚乙烯复合隔膜以及玻璃纤维。
所述导电剂为乙炔黑、Super P、碳纳米管，导电石墨中的一种或多种混合。
所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧基丁苯乳胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠中的一种或多种。
所述的钠锌双离子二次电池，可以为圆柱形电池，方形电池，软包电池刀片电池和纽扣电池等。
本发明的有效效果如下：本发明的电池环寿命大于5000次，质量能量密度在70-150Wh kg-1之间。采用含有钠和锌的双盐电解质，经实验验证负极不产生锌枝晶以及锌腐蚀的问题，正极不发生材料溶解。采用硫酸铁钠正极和锌的化合物负极可大幅度降低电池材料成本。
本发明电池充放电时，正极发生可逆脱嵌钠、负极发生可逆沉积溶出锌的反应，采用可脱嵌钠的聚阴离子型铁基正极材料可以在降低生产成本的同时，提升电池的工作电压和容量；在有机电解液体系中避免锌负极的腐蚀，而且解决电解液中析氢、析氧反应导致电池循环性能差的问题以及正极材料在水系电解液中溶解的问题。
附图说明
图1是本发明实施例1中为Na2Fe2(SO4)3的X射线衍射结果。
图2是本发明实施例1中的在200mA g-1电流密度测试条件下Zn||Na2Fe2(SO4)3全电池的充放电曲线。
图3是本发明实施例1中的Zn||Na2Fe2(SO4)3全电池循环5000圈后锌负极的扫描电镜图片。
图4是本发明实施例1中的Na4Fe3(PO4)2P2O7的X射线衍射图。
图5是本发明实施例1中的20mA g-1电流密度测试条件下Zn||Na4Fe3(PO4)2P2O7全电池的充放电曲线。
具体实施方式
以下通过实施例结合附图对本发明做进一步说明。
实施例1：将Na2Fe2(SO4)3(XRD结果如图1)、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，均匀涂敷于涂炭铝箔上制成正极极片。将锌粉、导电剂炭黑和粘结剂偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，制成负极极片。以PP为隔膜，1mol L-1三氟甲烷磺酸锌和六氟磷酸钠混合有机溶液为电解液组装成钠锌双离子二次电池。用新威或蓝电电池测试仪进行测试，工作测试电压范围为0.5-2.5V，其充放电曲线如图2，测试表明所制得的电池5000次循环容量保持80％以上(表1)，循环5000圈后锌负极扫面电镜图片为图3，可以看出锌片不产生枝晶和腐蚀现象。
实施例2：将Na6Fe5(SO4)8、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，均匀涂敷于涂炭铝箔上制成正极极片。将锌粉、导电剂炭黑和粘结剂偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，制成负极极片。以PP为隔膜，1mol L-1三氟甲烷磺酸锌和六氟磷酸钠混合有机溶液为电解液组装成钠锌双离子二次电池。用新威电池测试仪进行测试，工作测试电压范围为0.5-2.5V，测试表明所制得的电池5000次循环容量保持80％以上(表1)。
实施例3：将Na2Fe(SO4)2、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，均匀涂敷于涂炭铝箔上制成正极极片。将锌粉、导电剂炭黑和粘结剂偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，制成负极极片。以PP为隔膜，1mol L-1三氟甲烷磺酸锌和六氟磷酸钠混合有机溶液为电解液组装成钠锌双离子二次电池。用蓝电电池测试仪进行测试，工作测试电压范围为0.5-2.5V，测试表明所制得的电池5000次循环容量保持80％以上(表1)。
实施例4：将Na2.5Fe1.5(SO4)3、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，均匀涂敷于涂炭铝箔上制成正极极片。将锌粉、导电剂炭黑和粘结剂偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，制成负极极片。以PP为隔膜，1mol L-1三氟甲烷磺酸锌和六氟磷酸钠混合有机溶液为电解液组装成钠锌双离子二次电池。用蓝电电池测试仪进行测试，工作测试电压范围为0.5-2.5V，测试表明制得的电池5000次循环容量保持80％以上(表1)。
实施例5：将Na4Fe3(PO4)2P2O7(XRD结果如图4)、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，均匀涂敷于涂炭铝箔上制成正极极片。将锌粉、导电剂炭黑和粘结剂偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，制成负极极片。以PP为隔膜，1mol L-1三氟甲烷磺酸锌和六氟磷酸钠混合有机溶液为电解液组装成钠锌双离子二次电池。用新威或蓝电电池测试仪进行测试，工作测试电压范围为0.5-2.0V，其充放电曲线如图5，测试表明所制得的电池5000次循环容量保持80％以上(表1)。
实施例6：将Na2FePO4F、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，均匀涂敷于涂炭铝箔上制成正极极片。将锌粉、导电剂炭黑和粘结剂偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，制成负极极片。以PP为隔膜，1mol L-1三氟甲烷磺酸锌和六氟磷酸钠混合有机溶液为电解液组装成钠锌双离子二次电池。用新威或蓝电电池测试仪进行测试，工作测试电压范围为0.5-2.0V，测试表明制得的电池5000次循环容量保持80％以上(表1)。
实施例7：将NaFePO4、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，均匀涂敷于涂炭铝箔上制成正极极片。将锌粉、导电剂炭黑和粘结剂偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，制成负极极片。以PP为隔膜，1mol L-1三氟甲烷磺酸锌和六氟磷酸钠混合有机溶液为电解液组装成钠锌双离子二次电池。用新威或蓝电电池测试仪进行测试，工作测试电压范围为0.5-2.0V，测试表明所制得的电池5000次循环容量保持80％以上(表1)。
实施例8：将Na2FeP2O7、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，均匀涂敷于涂炭铝箔上制成正极极片。将锌粉、导电剂炭黑和粘结剂偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，制成负极极片。以PP为隔膜，1mol L-1三氟甲烷磺酸锌和六氟磷酸钠混合有机溶液为电解液组装成钠锌双离子二次电池。用新威或蓝电电池测试仪进行测试，工作测试电压范围为0.5-2.0V，测试表明所制得的电池5000次循环容量保持80％以上(表1)。
实施例9：将Na3.12Fe2.44(P2O7)2、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，均匀涂敷于涂炭铝箔上制成正极极片。将锌粉、导电剂炭黑和粘结剂偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，制成负极极片。以PP为隔膜，1mol L-1三氟甲烷磺酸锌和六氟磷酸钠混合有机溶液为电解液组装成钠锌双离子二次电池。用蓝电电池测试仪进行测试，工作测试电压范围为0.5-2.0V，测试表明所制得的电池5000次循环容量保持80％以上(表1)。
实施例10：将Na2Fe2(SO4)3(XRD结果如图1)、导电剂炭黑和粘结剂聚偏二氟乙烯以9：0.5：0.5的质量比混合后，均匀涂敷于涂炭铝箔上制成正极极片。以铜锌合金片作为负极极片。以PP为隔膜，1mol L-1三氟甲烷磺酸锌和六氟磷酸钠混合有机溶液为电解液组装成钠锌双离子二次电池。用新威或蓝电电池测试仪进行测试，工作测试电压范围为0.5-2.5V，测试表明所制得的电池5000次循环容量保持80％以上(表1)。
表1不同铁基正极材料不同倍率下的容量和循环性能。
Claims (7)
1.一种钠锌双离子二次电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜、电解液，所述正极由正极活性材料、导电剂和粘结剂混合涂覆于铝箔或涂炭铝箔上制得，正极活性材料为可脱嵌钠的硫酸盐化合物，所述的可脱嵌钠的聚阴离子型铁基正极材料为Na2+2xFe2-x(SO4)3(0≤x<2)、Na2Fe(SO4)2、Na6Fe5(SO4)8、Na4Fe3(PO4)2P2O7、NaFePO4、Na2FePO4F和Na2-xFe1+0.5xP2O7(0≤x<2)中的一种或几种，所述负极为锌或锌合金，所述电解液是为钠盐和锌盐溶解在机溶剂中形成的具有离子导电性的溶液，所述隔膜为聚丙烯、聚乙烯或聚丙烯-聚乙烯复合隔膜。
2.根据权利要求1所述的钠锌双离子二次电池，其特征在于，正极活性材料占正极的质量百分数为60-98％，导电剂占正极的质量百分数为1-20％，粘结剂占正极的质量百分数为1-20％。
3.根据权利要求1所述的钠锌双离子二次电池，其特征在于，所述锌为锌粉或者锌薄膜；所述锌合金的通式为Zn1-xMx，其中M为Fe,Co,Ni,Cu,Sn,Al,Ti,Mn,Mo中一种或几种，x在0.01-99％之间。
4.根据权利要求1所述的钠锌双离子二次电池，其特征在于，所述电解液中，钠盐选六氟磷酸钠和高氯酸钠中的一种；锌盐选自三氟烷磺酸锌、高氯酸锌、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锌和六氟合硅酸锌中的一种；所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯，氟代碳酸乙烯酯，碳酸亚乙烯酯，磷酸酯；钠盐和锌盐浓度范围为0.1-2mol L-1。
5.根据权利要求1所述的钠锌双离子二次电池，其特征在于，所述隔膜为单层或多层聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯-聚乙烯复合隔膜或玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的钠锌双离子二次电池，其特征在于，为圆柱形电池、方形电池、软包电池或纽扣电池。
7.根据权利要求2所述的钠锌双离子二次电池，其特征在于，所述导电剂选自乙炔黑、Super P、碳纳米管、导电石墨；所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧基丁苯乳胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311732579.6A CN117747918A (zh) | 2023-12-17 | 2023-12-17 | 一种钠锌双离子二次电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311732579.6A CN117747918A (zh) | 2023-12-17 | 2023-12-17 | 一种钠锌双离子二次电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117747918A true CN117747918A (zh) | 2024-03-22 |
Family
ID=90282567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311732579.6A Pending CN117747918A (zh) | 2023-12-17 | 2023-12-17 | 一种钠锌双离子二次电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117747918A (zh) |
-
2023
- 2023-12-17 CN CN202311732579.6A patent/CN117747918A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107611404B (zh) | 一种普鲁士白复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN108428926B (zh) | 正负两极均为沉积/溶解反应的铜-锰水系二次电池 | |
| CN111653744B (zh) | 一种钠离子电池正极补钠添加剂、钠离子电池正极片及钠离子电池 | |
| CN101764258B (zh) | 一种二次铝电池及其制备方法 | |
| WO2011079482A1 (zh) | 一种电池 | |
| WO2021208299A1 (zh) | 一种水系钠基混合离子二次电池 | |
| CN114551854B (zh) | 一种高能量密度和长循环寿命水系锌基二次电池 | |
| CN104795564B (zh) | 一种水溶液二次电池的正极材料、极片、二次电池和用途 | |
| US10522869B2 (en) | Battery, battery pack, and uninterruptible power supply | |
| CN114373982B (zh) | 一种基于液态醚类有机电解液的少负极二次钠电池及其制备方法 | |
| CN113991101A (zh) | 磷酸铁锂锂离子电池补锂方法及磷酸铁锂锂离子电池 | |
| CN112928343B (zh) | 一种适用于大规模储能应用的水系铜离子电池 | |
| CN108390110B (zh) | 一种铅-锰二次电池 | |
| CN102315481A (zh) | 高比能富锂多元系锂离子蓄电池及其制造方法 | |
| CN103647040A (zh) | 电极浆料、负电极及应用该负电极的锂离子电池 | |
| CN101789505A (zh) | 一种锂离子电池正极材料锑掺杂磷酸铁锂及制备方法 | |
| CN105489884B (zh) | 化学还原氧化石墨烯/镁改善镍钴锰酸锂电化学性能的方法 | |
| CN112670502B (zh) | 一种碲化锑纳米片及在水系锌离子电池中的应用 | |
| CN115863549A (zh) | 一种p2相镍锰基正极极片及其处理方法和应用 | |
| CN114597387A (zh) | 一种锌金属负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN115133159A (zh) | 一种功能性水系锌离子电池电解液及其制备方法和应用 | |
| CN117747918A (zh) | 一种钠锌双离子二次电池 | |
| CN109987607B (zh) | 介孔硅/二硅化钴复合微球材料及其制备方法和应用 | |
| Ashurov et al. | Current challenges, progress and future perspectives of aluminum-ion batteries | |
| CN114497539B (zh) | 基于亚铁氰化铜正极和吩嗪类有机物负极的水系可充电电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |