CN116826039A - 一种钠离子电池 - Google Patents
一种钠离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116826039A CN116826039A CN202310812902.4A CN202310812902A CN116826039A CN 116826039 A CN116826039 A CN 116826039A CN 202310812902 A CN202310812902 A CN 202310812902A CN 116826039 A CN116826039 A CN 116826039A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion battery
- sodium ion
- negative electrode
- electrolyte
- sodium
- 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.)
- Granted
Links
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 11
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 claims description 10
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M sodium perchlorate Chemical compound [Na+].[O-]Cl(=O)(=O)=O BAZAXWOYCMUHIX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229910001488 sodium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 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 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 sodium hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 claims description 3
- 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
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- KBVUALKOHTZCGR-UHFFFAOYSA-M sodium;difluorophosphinate Chemical compound [Na+].[O-]P(F)(F)=O KBVUALKOHTZCGR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N trimethyl phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OC WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 2
- KEACUNDJMXGWRH-UHFFFAOYSA-N 2-(2-hydroxyethoxy)ethanol methanol Chemical compound OC.OC.OCCOCCO KEACUNDJMXGWRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000002467 phosphate group Chemical class [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 8
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- MJEPCYMIBBLUCJ-UHFFFAOYSA-K sodium titanium(4+) phosphate Chemical compound P(=O)([O-])([O-])[O-].[Ti+4].[Na+] MJEPCYMIBBLUCJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000007323 disproportionation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 2
- DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);octadecacyanide Chemical class [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 2-methylsulfonylbenzoic acid Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020626 Na3Fe2 Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical group [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DPDMMXDBJGCCQC-UHFFFAOYSA-N [Na].[Cl] Chemical compound [Na].[Cl] DPDMMXDBJGCCQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XZHVCLGHOLXQJP-UHFFFAOYSA-K [Ti+4].[Mn+2].P(=O)([O-])([O-])[O-].[Na+] Chemical compound [Ti+4].[Mn+2].P(=O)([O-])([O-])[O-].[Na+] XZHVCLGHOLXQJP-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 206010016766 flatulence Diseases 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 229960003351 prussian blue Drugs 0.000 description 1
- 239000013225 prussian blue Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Chemical group 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- UMZUVDAJYPZSCI-UHFFFAOYSA-K sodium [hydroxy(oxido)phosphoryl] phosphate manganese(2+) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP(=O)([O-])O.[Mn+2].[Na+] UMZUVDAJYPZSCI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- BYTVRGSKFNKHHE-UHFFFAOYSA-K sodium;[hydroxy(oxido)phosphoryl] phosphate;iron(2+) Chemical compound [Na+].[Fe+2].OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O BYTVRGSKFNKHHE-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Chemical group 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical group [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Chemical group 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
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
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供一种钠离子电池。所述钠离子电池，包括正极、负极、电解液，其特征在于：所述正极和负极均选用具有钠离子快导结构的磷酸盐化合物；所述正极选自Na4Fe3(PO4)2(P2O7)、Na4Fe3‑xMnx(PO4)2(P2O7)、Na4Mn3(PO4)2(P2O7)、Na3MnTi(PO4)3中的至少一种；其中0＜X＜3；及所述负极选自NaTi2(PO4)3、Na3Fe2(PO4)3、Na3MnTi(PO4)3中的至少一种。
Description
技术领域
本发明涉及二次储能电池领域，具体涉及一种采用聚阴离子材料的电化学储能电池。
背景技术
在大规模的电化学储能体系，长寿命、低成本、环境友好的可充电电池是发展的重要方向。但是现有的储能技术，如锂离子电池，由于其锂资源的稀缺性和高价格，难以满足大规模储能的要求。因此，近年来人们又将视野扩展到一些资源丰富、成本低廉的碱金属或高价态金属元素，如Na+、Mg2+、Zn2+、Al3+等，以期利用这类离子的嵌入反应，构建低成本、高性能的二次电池新体系。在众多的电池体系中，钠离子电池由于其储量丰富，制备工艺与大规模生产的锂离子电池相似，引起了人们的极大关注。
现有的钠离子电池储能体系，正极材料主要有层状氧化物，普鲁士蓝类似物和聚阴离子,负极材料为硬碳。正极材料中的层状氧化物具有比容量高，倍率性能的特性，但在空气中稳定性差，由于在充放电过程中涉及多个相变，体积应变大，从而导致循环稳定性差；普鲁士蓝类似物具有低成本，比容量高，倍率高的特性，但存在结晶水难以去除，在循环过程中产生析气胀气，从而循环的不稳定性；聚阴离子化合物是由强共价键构成的三维框架结构，因此具有较高的结构稳定性。它的化学式为NaxMy(XaOb)Zw，其中M为过渡金属，x为磷、硫、硅、钨等，z为F、OH等。聚阴离子强烈的诱导效应可以调节过渡金属氧化还原对的能量，从而产生较高的工作电压。其稳定的框架结构具有快速的钠离子扩散速率且离子脱嵌过程中体积变化小、相变少，从而保障了在钠离子电池中良好的循环稳定性、热稳定性和优异的安全性。
现有钠离子电池负极材料主要为无定形软碳、硬碳材料，硬碳比容量性能优越，具备开发高能量密度钠电池的潜力，但现阶段成本居高不下。负极材料硬碳的前驱体来源、批次一致性及工艺适配性极待突破，是制约其产业化的关键一环，另外目前钠离子在硬碳中的嵌入机理不明确，难以对合成路径产生指导意义。
除了碳材料外，嵌入型钛基负极材料也受到了研究者的广泛关注。由于钛的氧化还原电势较低，钛在可变价的过渡金属中是比价合适的负极材料选择，并且四价钛元素在空气中可以稳定存在，保证了所制备材料的晶体结构稳定性。其中聚阴离子型钛基材料磷酸钛钠和磷酸钛锰钠具有NASICON型三维骨架结构，钠离子能在其晶体结构所含的三维通道中快速扩散。虽然钛基材料的电压比较高，但其晶格结构稳固，体积应变小，可以实现长寿命循环。
在聚阴离子型材料中，钒系材料由于价格高昂且具有毒性，削弱了钠离子电池的成本优势，在规模化应用中受到掣肘，硫酸盐系材料对空气敏感，导致材料制备工艺和电池装配工艺的难度增大；磷酸盐以及混合磷酸盐体系因其材料稳定，且易于大规模量产，是大型储能电化学体系中的最佳选择，可变价金属离子选择低成本的Fe、Mn、Ti等离子，保证原材料的低价原理，并且为大宗产品，适于批量化生产。
在不同电解液体系中，电池的容量由不同电极控制。在水系电解质中，金属离子在离子脱出时，部分正极材料在水分子的强耦合作用下，会和水发生反应，难以实现完全嵌入，并且含有Mn离子的材料由于三价锰的歧化反应，会有容量衰减。因此在水系电解质中采用化学性能稳定的负极控制容量；而在有机电解质体系中，为了提高能量密度，正极的电化学稳定性得到很大提高，但负载量低，因此采用正极控制容量，可以提升电池的体积能量密度。
要实现储能电池低成本，长寿命的要求，必须从电池正负极材料本身的晶格结构着手，选择具有高强度晶格结构，体积应变小，材料易获取的材料，才能从本质上实现长寿命循环。本发明提出一种正负极材料均采用聚阴离子化合物的电池，可以充分发挥聚阴离子材料晶格结构稳定的优势，实现长时效应用。
发明内容
本发明提供一种钠离子电池。在一个实施例，所述钠离子电池，包括正极、负极、电解液，其特征在于：所述正极和负极均选用具有钠离子快导结构的磷酸盐化合物；所述正极选自Na4Fe3(PO4)2(P2O7)、Na4Fe3-xMnx(PO4)2(P2O7)、Na4Mn3(PO4)2(P2O7)、Na3MnTi(PO4)3中的至少一种；其中0＜X＜3；及所述负极选自NaTi2(PO4)3、Na3Fe2(PO4)3、Na3MnTi(PO4)3中的至少一种。
附图说明
图1显示本发明实施例1电池的充放电曲线。
图2显示图1电池的1C倍率下的循环性能。
图3为图1前3700次循环的库伦效率。
图4显示本发明实施例2的6*6cm尺寸电极的EIS图谱。
具体实施方式
本发明提供一种钠离子电池。在一个实施例，所述钠离子电池，包括正极、负极、电解液，其特征在于：所述正极和负极均选用具有钠离子快导结构的磷酸盐化合物；所述正极选自Na4Fe3(PO4)2(P2O7)、Na4Fe3-xMnx(PO4)2(P2O7)、Na4Mn3(PO4)2(P2O7)、Na3MnTi(PO4)3中的至少一种，其中0＜X＜3；及所述负极选自NaTi2(PO4)3、Na3Fe2(PO4)3、Na3MnTi(PO4)3中的至少一种。
在一个实施例，所述电解液选自有机电解质、无机水溶液或两者的混合。
在一个实施例，所述有机电解质包括碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯或二乙二醇二甲醇醚类中的至少一种。
在一个实施例，所述无机水溶液包括六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、高氯酸钠或二氟磷酸钠中的至少一种。
在一个实施例，所述电解液是有机电解质，所述钠离子电池的电池容量由正极控制，正负极容量比例为1：(1.02-1.10)。
在一个实施例，所述电解液是无机水溶液或有机电解质与无机水溶液的混合，所述钠离子电池的电池容量由负极控制，正负极容量比例为(1.05-1.50):1。
在一个实施例，所述正极或负极采用有机无机碳包覆。
在一个实施例，所述正极是Na4Fe3(PO4)2(P2O7)、所述负极是NaTi2(PO4)3、所述电解液是碳酸丙烯酯与高氯酸钠。
在一个实施例，所述正极是Na4Fe1.5Mn1.5(PO4)2(P2O7)、所述负极是NaTi2(PO4)3、所述电解液是碳酸丙烯酯与高氯酸钠。
在一个实施例，所述正极是Na4Mn3(PO4)2(P2O7)、所述负极是NaTi2(PO4)3或Na3Fe2(PO4)3、所述电解液是Na2SO4水溶液。
在一个实施例，所述正极是Na3MnTi(PO4)3、所述负极是Na3MnTi(PO4)3、所述电解液是Na2SO4水溶液。
在一个实施例，所述钠离子电池的正负极容量设计比例为1：1.05。
在一个实施例，所述钠离子电池的正负极容量设计比例为1.3：1。
在一个实施例，所述电解液的浓度是0.5-3mol/kg。
在一个实施例，所述钠离子电池的放电中压是1.0至1.8V。
实施例1
正极材料采用磷酸焦磷酸铁钠Na4Fe3(PO4)2(P2O7)，负极材料采用磷酸钛钠NaTi2(PO4)3，电解液用有机电解液(碳酸丙烯酯+高氯酸钠，浓度1mol/kg)，正负极容量设计比例为1:1.05，电池的充放电曲线如图1所示，在1C倍率下实际循环3700次，推测循环寿命(大于初始容量80％)大于30000次，请见图2，前3700次的平均循环效率为99.95％，请见图3。
实施例2
正极材料采用磷酸焦磷酸锰钠，负极材料采用磷酸钛钠，电解液用水系电解液(Na2SO4水溶液，1mol/Kg)，正负极容量设计比例为1.3:1，电极材料在制备过程中，采用有机无机碳包覆，极大提高了活性物资的电子电导率，6*6cm尺寸电极的EIS图谱如图4所示。
实施例3
设计制备了不同的正负极材料，组装全电池后，在不同电解液体系中测试电化学性能。不同正负极材料匹配下，电池的放电中压如表1所示。
表1：本发明钠离子电池的放电中压
Claims (15)
1.一种钠离子电池，包括正极、负极、电解液，其特征在于：
所述正极和负极均选用具有钠离子快导结构的磷酸盐化合物
所述正极选自Na4Fe3(PO4)2(P2O7)、Na4Fe3-x Mnx(PO4)2(P2O7)、Na4Mn3(PO4)2(P2O7)、
Na3MnTi(PO4)3中的至少一种，其中0＜X＜3；及
所述负极选自NaTi2(PO4)3、Na3Fe2(PO4)3、Na3MnTi(PO4)3中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于：所述电解液选自有机电解质、无机水溶液或两者的混合。
3.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于：所述有机电解质包括碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯或二乙二醇二甲醇醚类中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于：所述无机水溶液包括六氟磷酸钠、双氟磺酰亚胺钠、高氯酸钠或二氟磷酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于：所述电解液是有机电解质，所述钠离子电池的电池容量由正极控制，正负极容量比例为1：(1.02-1.10)。
6.根据权利要求2所述的钠离子电池，其特征在于：所述电解液是无机水溶液或有机电解质与无机水溶液的混合，所述钠离子电池的电池容量由负极控制，正负极容量比例为(1.05-1.50):1。
7.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于：所述正极或负极采用有机无机碳包覆。
8.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于：所述正极是Na4Fe3(PO4)2(P2O7)、所述负极是NaTi2(PO4)3、所述电解液是碳酸丙烯酯与高氯酸钠。
9.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于：所述正极是Na4Fe1.5Mn1.5(PO4)2(P2O7)、所述负极是NaTi2(PO4)3、所述电解液是碳酸丙烯酯与高氯酸钠。
10.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于：所述正极是Na4Mn3(PO4)2(P2O7)、所述负极是NaTi2(PO4)3或Na3Fe2(PO4)3、所述电解液是Na2SO4水溶液。
11.根据权利要求1所述的钠离子电池，其特征在于：所述正极是Na3MnTi(PO4)3、所述负极是Na3MnTi(PO4)3、所述电解液是Na2SO4水溶液。
12.根据权利要求8的钠离子电池，其特征在于：所述钠离子电池的正负极容量设计比例为1：1.05。
13.根据权利要求10所述的钠离子电池，其特征在于：所述钠离子电池的正负极容量设计比例为1.3：1。
14.根据权利要求8至13任何一项所述的钠离子电池，其特征在于：所述电解液的浓度是0.5-3mol/kg。
15.根据权利要求8至13任何一项所述的钠离子电池，其特征在于：所述钠离子电池的放电中压是1.0至1.8V。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310812902.4A CN116826039B (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 一种钠离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310812902.4A CN116826039B (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 一种钠离子电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116826039A true CN116826039A (zh) | 2023-09-29 |
| CN116826039B CN116826039B (zh) | 2024-11-01 |
Family
ID=88142740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310812902.4A Active CN116826039B (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 一种钠离子电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116826039B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117954626A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-04-30 | 贲安能源科技江苏有限公司 | 一种高首效钠离子电池 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012133527A1 (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | 国立大学法人九州大学 | ナトリウムイオン二次電池 |
| CN108736010A (zh) * | 2017-04-18 | 2018-11-02 | 武汉大学 | 一种安全的全磷酸基钠离子二次电池 |
| CN109004202A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-14 | 广东工业大学 | 一种高容量磷酸锰锂复合正极材料及其制备方法 |
| WO2021177338A1 (ja) * | 2020-03-04 | 2021-09-10 | 東ソー株式会社 | ナトリウム遷移金属ポリアニオン |
| CN115064695A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-16 | 湖北万润新能源科技股份有限公司 | 全铁基钠离子电池及其制备方法 |
| CN115084484A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-09-20 | 湖北万润新能源科技股份有限公司 | 一种钠离子电池正极材料及其制备方法和应用 |
| CN115395083A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-11-25 | 浙江超威创元实业有限公司 | 一种新型电池组 |
| CN115954452A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-11 | 北京当升材料科技股份有限公司 | 橄榄石型正极材料及其制备方法和应用、锂离子电池 |
| CN116081591A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-05-09 | 武汉工程大学 | 一种钠离子电池负极材料的制备方法 |
| CN116190810A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-05-30 | 武汉工程大学 | 一种水溶液钠离子电池 |
-
2023
- 2023-07-04 CN CN202310812902.4A patent/CN116826039B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012133527A1 (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | 国立大学法人九州大学 | ナトリウムイオン二次電池 |
| CN108736010A (zh) * | 2017-04-18 | 2018-11-02 | 武汉大学 | 一种安全的全磷酸基钠离子二次电池 |
| CN109004202A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-14 | 广东工业大学 | 一种高容量磷酸锰锂复合正极材料及其制备方法 |
| WO2021177338A1 (ja) * | 2020-03-04 | 2021-09-10 | 東ソー株式会社 | ナトリウム遷移金属ポリアニオン |
| CN115395083A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-11-25 | 浙江超威创元实业有限公司 | 一种新型电池组 |
| CN115064695A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-09-16 | 湖北万润新能源科技股份有限公司 | 全铁基钠离子电池及其制备方法 |
| CN115084484A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-09-20 | 湖北万润新能源科技股份有限公司 | 一种钠离子电池正极材料及其制备方法和应用 |
| CN115954452A (zh) * | 2022-12-30 | 2023-04-11 | 北京当升材料科技股份有限公司 | 橄榄石型正极材料及其制备方法和应用、锂离子电池 |
| CN116081591A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-05-09 | 武汉工程大学 | 一种钠离子电池负极材料的制备方法 |
| CN116190810A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-05-30 | 武汉工程大学 | 一种水溶液钠离子电池 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| HYUNGSUB KIM 等: "Highly stable iron- and manganese-based cathodes for long-lasting sodium rechargeable batteries", 《CHEMISTRY OF MATERIALS》, vol. 28, no. 20, 14 October 2016 (2016-10-14), pages 1 - 30 * |
| JOHN B. GOODENOUGH: "An Aqueous Symmetric Sodium-Ion Battery with NASICONStructured Na3MnTi(PO4)3", 《ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION》, vol. 55, 13 September 2016 (2016-09-13), pages 12768 - 12772 * |
| MYEONG HWAN LEE 等: "Toward a low-cost high-voltage sodium aqueous rechargeable battery", 《MATERIALS TODAY》, vol. 29, 1 October 2019 (2019-10-01), pages 26 - 36, XP085861629, DOI: 10.1016/j.mattod.2019.02.004 * |
| SHEN QIU 等: "NASICON-type Na3Fe2(PO4)3 as a low-cost and high-rate anode material for aqueous sodium-ion batteries", 《NANO ENERGY》, vol. 64, 31 July 2019 (2019-07-31), pages 1 - 9 * |
| 章庆: "新型钛基钠离子电池负极材料的研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》, no. 04, 15 April 2019 (2019-04-15), pages 86 - 105 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117954626A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-04-30 | 贲安能源科技江苏有限公司 | 一种高首效钠离子电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116826039B (zh) | 2024-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | The phosphate cathodes for aqueous zinc-ion batteries | |
| Selvakumaran et al. | A review on recent developments and challenges of cathode materials for rechargeable aqueous Zn-ion batteries | |
| You et al. | Progress in high‐voltage cathode materials for rechargeable sodium‐ion batteries | |
| Ju et al. | Energetic aqueous batteries | |
| Bin et al. | Progress in aqueous rechargeable sodium‐ion batteries | |
| Yu et al. | High‐voltage rechargeable aqueous zinc‐based batteries: latest progress and future perspectives | |
| Peng et al. | Functional materials with high-efficiency energy storage and conversion for batteries and fuel cells | |
| Liu et al. | Electrolytes/interphases: enabling distinguishable sulfur redox processes in room‐temperature sodium‐sulfur batteries | |
| CN106920964A (zh) | 一种普鲁士蓝类钠离子电池正极材料及其制备方法 | |
| Wang et al. | Redox flow batteries based on insoluble redox-active materials. A review | |
| CN106549155A (zh) | 一种钾钠锰铁基普鲁士蓝类电极材料及其制备方法和应用 | |
| Thakur et al. | Metal–organic framework-based materials: advances, exploits, and challenges in promoting post Li-ion battery technologies | |
| Dai et al. | The emerging of aqueous zinc‐based dual electrolytic batteries | |
| Li et al. | Conversion‐type cathode materials for aqueous Zn metal batteries in nonalkaline aqueous electrolytes: progress, challenges, and solutions | |
| CN105047913B (zh) | 一种电化学法制备橄榄石型磷酸铁钠的方法 | |
| Yang et al. | Nickel cobalt selenides on black phosphorene with fast electron transport for high-energy density sodium-ion half/full batteries | |
| CN111600041A (zh) | 一种提高水系锌锰电池工作电压的电解液及其应用 | |
| CN114084882B (zh) | 不同价态锰掺杂Na3V2(PO4)2F3碳包覆立方晶型材料及其制备方法和应用 | |
| CN107978743A (zh) | 一种钠离子电池正极材料及其制备方法、钠离子电池 | |
| CN107146884A (zh) | 过渡金属辅助的金属‑硫二次电池及其制备方法 | |
| CN108336309B (zh) | 一种钙钛矿型开框架铁基氟化物正极材料及其制备方法和应用 | |
| Sun et al. | Substituting inert phosphate with redox-active silicate towards advanced polyanion-type cathode materials for sodium-ion batteries | |
| Su et al. | Ultrafast rate capability of V2O5 yolk-shell microspheres with hierarchical nanostructure as an aqueous lithium-ion battery anode | |
| Wang et al. | A novel aqueous Li+(or Na+)/Br− hybrid-ion battery with super high areal capacity and energy density | |
| Zhao et al. | Construction of metal-organic framework-derived Al-doped Na3V2 (PO4) 3 cathode materials for high-performance rechargeable Na-ion batteries |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |