一种钠离子电池的制作方法

本实用新型涉及一种钠离子电池。

背景技术：

相比锂离子电池，钠离子电池具有较低的成本，碳酸钠价格仅为0.9-2.8元/公斤，钠资源地壳含量约为2.8%，而锂资源在地壳中的储量仅为0.0065%，更高的安全性能，钠离子电池成为科学家研究的热点，特别是基于多元复合氧化物的钠离子电池负极越来越受到关注，其中，多元复合氧化物材料电极材料作为负极，铁基材料作为正极，组装的钠离子电池成为研究的主要部分。现有的钠离子电池结构存在以下问题：一、高负载量多元复合氧化物材料团聚，降低了电极的电化学性能，破坏了电荷的存储能力。二、由于多元复合氧化物材料与电解质溶液的接触面较小，增大了内阻，降低电化学性能，严重的使得钠离子电池失效。

技术实现要素：

发明目的：针对上述现有技术，提出一种钠离子电池，解决现有高负载量复合材料的钠离子电池在进行充放电时，活性物质容易团聚，导致电化学性能下降的问题。

技术方案：一种钠离子电池，包括外壳、正极集流体、负极集流体、Na2Fe2(SO4)3正极活性物质材料层、MnCo2O4/graphene负极活性物质材料层、隔膜和钠盐有机电解质；其中，所述正极集流体和负极集流体包裹于外壳内两侧；所述正极集流体内涂布有所述Na2Fe2(SO4)3正极活性物质材料；所述负极集流体为具有多孔有序通透阵列结构的硅微通道板，其内覆盖MnCo2O4/graphene负极活性物质复合材料；所述Na2Fe2(SO4)3正极活性物质材料层和MnCo2O4/graphene负极活性物质材料层之间钠盐有机电解液；所述隔膜为用于分隔钠离子电池的正极活性物质层和负极活性物质层。

进一步的，所述正极集流体为泡沫镍。

进一步的，所述硅微通道板的孔径尺寸长×宽×深为5×5×250mm。

进一步的，所述隔膜为玻璃纤维隔膜。

有益效果：Na2Fe2(SO4)3正极活性物质材料是一种优异的低成本铁基正极材料，共边的 [Fe2O10] 二聚体结构提供了三维离子通道结构富钠电极材料，利于钠离子的快速扩散。同时，电负性高的硫元素将铁元素限制在高自旋状态，同时c轴方向的钠离子通道方便钠原子快速的扩散。使得Fe^+2/+4相变平台电压提高到3V以上，具有较高的可逆容量，能够容纳进行脱嵌的钠离子，是钠离子电池理想的正极材料。MnCo2O4/graphene为石墨烯复合多元氧化物材料，为尖晶石结构，具备三维离子扩散通道，能够实现钠离子在其中的可逆的嵌入和脱出。该复合材料的协同效应使得Mn^+2/0/Co^+3/0相变平台电压得到提高，因此是一类可提供高电压的钠离子负极材料。

本实用新型采用并联结构，利用Fe^+2/+4/Mn^+2/0/Co^+3/0相变，实现钠离子在正负电极之间的嵌入和脱出，进行电池充放电。采用三维架构的MnCo2O4/graphene复合材料作为钠离子电池的负极，其具有的三维离子通道结构，可提高体系的离子扩散速率，既可以有效的提高电极与电解液的有效接触比表面积，又可以抑制石墨烯材料团聚，提高了负极的机械强度，力学性能，又可提高电荷的存储能力。从而改善钠离子电池的倍率性能和循环稳定性。

附图说明

图1是本实用新型钠离子电池的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。

如图1所示，一种钠离子电池，包括外壳1、正极集流体2、负极集流体3、Na2Fe2(SO4)3正极活性物质材料层4、MnCo2O4/graphene负极活性物质材料层5、隔膜6和钠盐有机电解质7。其中，正极是泡沫镍作为集流体，负极是具有多孔有序通透阵列结构的硅微通道板为集流层，硅微通道板的孔径尺寸长×宽×深为5×5×250mm。正极集流体和负极集流体包裹于外壳内两侧，正极集流体内涂布有Na2Fe2(SO4)3正极活性物质材料，负极集流体内覆盖有MnCo2O4/graphene负极活性物质材料。Na2Fe2(SO4)3正极活性物质材料层和MnCo2O4/graphene负极活性物质材料层之间钠盐有机电解液。隔膜用于分隔钠离子电池的正极活性物质层和负极活性物质层。

本实用新型的钠离子电池，用于抑制高负载量多元氧化物复合材料团聚，增强电极的电化学性能，又提高电荷的存储能力。同时，镀镍硅微通道板作为集流体其三维有序多孔结构能够提供更多的电极活性物质和电解液接触面，增加离子和电子传输通道，解决了过高活性物质负载容易脱落的问题，提高了导电性。本实用新型即抑制了高负载量多元复合材料团聚，增强了电极的电化学性能，提高了电荷的存储能力。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。