CN203839459U - 一种对称电极钠离子电池 - Google Patents

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纪效波
陈珺
高书宁
黄梦丹
朱汉军
张延宇
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Abstract

一种对称电极钠离子电池，包括外壳、正极集流体、负极集流体、正极电极材料层、钠离子超导体型负极电极材料层、隔膜和钠盐有机电解液，所述正极集流体和负极集流体包裹于外壳内相对称的两侧，所述正极集流体内侧涂布有正极电极材料层，所述负极集流体内侧涂布有负极电极材料层，所述正极电极材料层和负极电极材料层之间灌注有钠盐有机电解液通过所述隔膜分隔。本实用新型设计的对称型钠离子电池，正负极为相同材料电极片，能够大大降低正负极极片的加工工序和成本。对称型电极的使用在放电完全的状态下，也可以避免正负极反接而产生的安全问题。

Description

一种对称电极钠离子电池
技术领域
本实用新型属于化学电源技术领域，尤其涉及一种对称电极钠离子电池。
背景技术
现有技术中，锂离子电池因具有能量密度大，安全稳定，绿色高效，无记忆效应等优点，已经成为各个储能领域的主要蓄电电源。商业化的锂离子电池一般应用富锂材料做正极，石墨做负极，锂盐溶质有机溶液做电解液。锂离子电池在生产制造过程中，需要经过正极、负极混料，电极片的涂覆，切片等工艺，并且正负极的混料、涂覆需要在不同的设备上进行，也极大的增加了电池的生产成本。同时由于锂资源的匮乏，使得锂离子电池的生产原料成本也随之增加。
而钠元素与锂元素的化学性质相似，而且钠离子电池也已经在近几年得到了较为广泛的研究和初步应用。钠离子超导体型Na3V2(PO4)3, Na3V2(PO4)2F3电极材料特有的聚阴离子体系，可以为钠离子的迁移提供三维离子通道，能够提高离子的扩散速率从而改善电池的倍率和循环性能。同时，该类聚合物电极体系可以实现V+3/+4与V+3/+2的物象转化，分别产生一个高电压和一个低电压的充放电平台，并通过钠离子在两电极之间的嵌入与迁出过程，完成电池的充放电。因此，该类型的聚合物既可以用作电池体系的正极材料，也可以作为电池的负极材料。现有钠资源相对丰富，迫切需要提供一种钠离子电池来取代锂离子电池来解决锂资源匮乏的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种对称电极钠离子电池，从而解决上述背景技术中存在的问题。
本实用新型内容是通过以下技术方案实现的：
一种对称电极钠离子电池，包括外壳、正极集流体、负极集流体、正极电极材料层、负极电极材料层、隔膜和钠盐有机电解液，所述正极集流体和负极集流体包裹于外壳内相对称的两侧，所述正极集流体内侧涂布有正极电极材料层，所述负极集流体内侧涂布有负极电极材料层，所述正极电极材料层和负极电极材料层之间灌注有钠盐有机电解液通过所述隔膜分隔。
所述正极电极材料层和负极电极材料层为钠离子超导体型Na3V2(PO4)3和Na3V2(PO4)2F3电极材料中的一种。
本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型正极电极与负极电极材料应用相同的钠离子超导体型电极材料Na3V2(PO4)3, 或Na3V2(PO4)2F3，充放电过程中可以利用V+3/+4与V+3/+2的物象转化，分别产生一个高电压和一个低电压的平台，通过钠离子在两电极之间的嵌入与迁出过程，完成电池的充放电；钠离子超导体型电极材料的应用，可以为离子迁移提供三维通道，有利于改善电池的循环稳定性能和倍率性能；对称型电极的使用能够减少一类电极的生产制造，大大降低正负极极片的加工工序和成本；电池在放电完全的状态下，再次充电使用时也可以将任意一极作为正负电极，避免了正负极反接而产生的安全问题。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图1中所示： 1、外壳；2、正极集流体；3、负极集流体；4、正极电极材料层；5、负极电极材料层；6、隔膜；7、钠盐有机电解液。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，一种对称电极钠离子电池，包括外壳（1）、正极集流体（2）、负极集流体（3）、正极电极材料层（4）、负极电极材料层（5）、隔膜（6）和钠盐有机电解液（7），所述正极集流体（2）和负极集流体（3）包裹于外壳（1）内相对称的两侧，所述正极集流体（2）内侧涂布有正极电极材料层（4），所述负极集流体（3）内侧涂布有负极电极材料层（5），所述正极电极材料层（4）和负极电极材料层（5）之间灌注有钠盐有机电解液（7）通过所述隔膜（6）分隔。
所述正极电极材料层（4）和负极电极材料层（5）为钠离子超导体型Na3V2(PO4)3和Na3V2(PO4)2F3电极材料中的一种。
本实用新型使用正极电极与负极电极材料相同的钠离子超导体型电极材料Na3V2(PO4)3,，由于该聚合物体系的电极具有三维离子通道结构，可以使离子扩散速率大大提高从而能够改善电池的循环稳定性能和倍率性能。同时，该类化合物在充放电过程中可以提供可以利用V+3/+4与V+3/+2的相变，分别产生一个高电压和一个低电压的平台，并通过钠离子在两电极之间的嵌入与迁出过程，进行电池的充放电。该化合物特有的聚阴离子体系，可以使V+3/+4与V+3/+2电对存在大于2V的电压差，在较强诱导基团作用下，如F，该差值还会更大，因此该类物质自身可以用于正极提供一个高的氧化电压（脱钠平台），也可以作为负极提供以个低的还原电压（嵌钠平台）。
对成型电极的使用可以有效减少生产制造另一电极而需要的设备和投资，大大降低正负极极片的加工工序和成本。该电池体系中所用的电极材料，电解液均为富钠材料，由于钠资源的相对丰富性，也可通过廉价的原材料降低电池的生产制造成本。对称电极钠离子电池在放电完全的状态下，再次充电使用时，也可以将任意一极作为正负电极，能够避免正负极反接而产生的安全问题。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种对称电极钠离子电池，其特征是：包括外壳、正极集流体、负极集流体、正极电极材料层、负极电极材料层、隔膜和钠盐有机电解液，所述正极集流体和负极集流体包裹于外壳内相对称的两侧，所述正极集流体内侧涂布有正极电极材料层，所述负极集流体内侧涂布有负极电极材料层，所述正极电极材料层和负极电极材料层之间灌注有钠盐有机电解液通过所述隔膜分隔。
2.根据权利要求1所述的一种对称电极钠离子电池，其特征是：所述正极电极材料层和负极电极材料层为钠离子超导体型Na3V2(PO4)3和Na3V2(PO4)2F3电极材料中的一种。
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