一種室溫鈉硫二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種室溫鈉硫二次電池，包括容納在電池外殼中的正極片、負極片、電解液和隔膜，所述電解液中含有的電解質(zhì)包括咪唑電解質(zhì)，所述電解質(zhì)還包括鏈狀、環(huán)狀的醚電解質(zhì)和/或鏈狀、環(huán)狀的酯電解質(zhì)；所述正極片表面粘附有正極活性材料，所述正極活性材料是硫復合活性材料與具有導電作用的導電劑按照8～10∶1的重量比復合形成的。本發(fā)明的室溫鈉硫二次電池，降低了電池的內(nèi)阻，提高了電池中硫的儲存以及利用，提高了硫的利用效率，具有高電導率、能充分利用正負極活性材料同時提高電池的性能和使用壽命，使得低溫鈉硫二次電池在未來的二次電池市場具有較大的競爭力。
【專利說明】—種室溫鈉硫二次電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鈉硫電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種室溫下穩(wěn)定運行鈉硫二次電池。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源利用量越來越多，新能源戰(zhàn)略被各個國家列為重點扶持項目，聯(lián)合國新能源和可再生能源會議對新能源的定義為:以新技術(shù)和新材料為基礎(chǔ)，使傳統(tǒng)的可再生能源得到現(xiàn)代化的開發(fā)和利用，用取之不盡、周而復始的可再生能源取代資源有限、對環(huán)境有污染的化石能源，重點開發(fā)太陽能、風能、生物質(zhì)能、潮汐能、地熱能、氫能和核能(原子能)位。
[0003]目前一般是將新能源的熱能、動能等能量轉(zhuǎn)化為電能，然后將電能儲存和輸送到能量使用單位，因此在這個環(huán)節(jié)中，能量儲存單元成為了目前能源利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，儲能電池成為研究重點。
[0004]而鈉硫電池由于其原料價格低廉，比容量大，日益受到了重視，由日本如1(公司開發(fā)的高溫鈉硫電池已經(jīng)開始商業(yè)化應(yīng)用，我國的上海硅酸鹽研究所開發(fā)的高溫鈉硫電池已經(jīng)投入示范項目。
[0005]但是高溫鈉硫電池具有較大的危險性，因為它工作溫度在3001左右，此時的鈉、硫為熔融狀態(tài)，因此一旦發(fā)生電池破裂等問題極容易發(fā)生不可控制的蔓延，從而導致更大的損失，雖然日本風X公司對于高溫鈉硫電池采取了一系列的安全控制措施，但是依舊無法避免損壞電池造成的事故蔓延。因此，高溫鈉硫電池的安全性問題大大的限制了鈉硫電池大規(guī)模應(yīng)用。
[0006]為了解決電池的安全性，開始提出了室溫鈉硫電池的概念，國內(nèi)外開始針對室溫鈉硫電池進行了研究，借鑒與鋰硫電池的經(jīng)驗，鈉硫電池的研發(fā)也開始進入到快速發(fā)展階段?，F(xiàn)有的低溫鈉硫二次電池往往由于硫的利用率低、電池內(nèi)阻過大以及電池穩(wěn)定性差等問題，導致二次電池的利用效率低，電池壽命短而影響其應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)中鈉硫二次電池存在的問題，提供一種能有效提聞電池中硫的儲存以及利用，提聞硫的利用效率，具有聞電導率、能充分利用正負極活性材料并能顯著提高鈉硫二次電池的循環(huán)性能和循環(huán)效率同時提高電池的性能和使用壽命的室溫鈉硫二次電池。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0009]一種室溫鈉硫二次電池，包括容納在電池外殼中的正極片、負極片、電解液和隔膜，所述電解液中含有的電解質(zhì)包括咪唑電解質(zhì)，所述電解質(zhì)還包括鏈狀、環(huán)狀的醚電解質(zhì)和/或鏈狀、環(huán)狀的酯電解質(zhì)；所述正極片表面粘附有正極活性材料，所述正極活性材料是硫復合活性材料與具有導電作用的導電劑按照8?10:1的重量比復合形成的。
[0010]優(yōu)選的，所述咪唑電解質(zhì)包含咪唑、^甲基咪唑、1，2-二甲基咪唑、1-丁基-3甲基咪唑氯鹽、1- 丁基三甲基咪唑高氯酸鹽、氯化.甲基咪唑中的至少一種。
[0011]優(yōu)選的，所述鏈狀、環(huán)狀的醚電解質(zhì)包含二甲氧基乙烷二乙氧基乙烷(022)、四氫呋喃(1'冊)、2-甲基四氫呋喃(161'冊)、縮二乙二醇二甲醚(0(?)、縮三乙二醇二甲醚(1'(通〉、縮四乙二醇二甲醚二氧戊環(huán)(001^苯并15-冠-5中的至少一種。
[0012]優(yōu)選的，所述鏈狀、環(huán)狀的酯電解質(zhì)包含碳酸乙烯脂(￡0、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯(80,1,2-二甲基乙烯碳酸酯(1,2-80,碳酸乙烯脂(820、碳酸甲丁酯舞)、碳酸二丁酯(080,碳酸二乙酯(0%)、碳酸二甲酯(010,氯代乙烯碳酸酯￠1%)、三氟甲基碳酸乙烯脂((^3-20、碳酸二正丙酯、碳酸二異丙酯(0190、碳酸甲乙酯(￡10、碳酸乙丙酯伍？0、碳酸乙異丙酯如？0、碳酸甲丙酯(即0、碳酸甲異丙酯(1190中的至少一種。
[0013]作為進一步的優(yōu)選，所述鏈狀、環(huán)狀的酯電解質(zhì)包含碳酸乙烯脂(￡0、碳酸丙烯酯(扣)、碳酸二乙酯(0%)、碳酸二甲酯(010中的至少一種。
[0014]優(yōu)選的，所述鏈狀、環(huán)狀的酯電解質(zhì)在所述電解液中含有的電解質(zhì)中的含量最低。
[0015]優(yōu)選的，所述鏈狀、環(huán)狀的酯電解質(zhì)在所述電解質(zhì)中的體積百分比含量? 20%。
[0016]優(yōu)選的，所述電解質(zhì)中含有的咪唑電解質(zhì)的體積百分比含量為5?60%，所述電解質(zhì)中含有的鏈狀、環(huán)狀的醚電解質(zhì)的體積百分比含量為30?95%。
[0017]所述電解液中還含有用來實現(xiàn)離子傳導作用的電解質(zhì)鈉鹽。
[0018]優(yōu)選的，所述電解質(zhì)鈉鹽包括氯化鈉、磷酸鈉、硫化鈉、多硫化鈉、高氯酸鈉、六氟磷酸鈉、三氟甲基磺酸鈉、二(三氟甲基磺酰)亞胺鈉中的至少一種。
[0019]所述電解質(zhì)鈉鹽的摩爾濃度為0.5?3.011101/1。
[0020]所述電解液在溫度范圍為-201?1201內(nèi)保持液態(tài)。在鈉硫二次電池運行溫度范圍內(nèi)為液體狀態(tài)，能實現(xiàn)電池內(nèi)部鈉離子傳導作用，能夠充分利用電池內(nèi)的活性物質(zhì)。
[0021]為實現(xiàn)充分利用活性物質(zhì)，所述電解質(zhì)能夠充分浸潤鈉硫二次電池中的正負極活性材料。
[0022]鈉硫二次電池的放電過程是在鈉與硫的電勢差下驅(qū)動電子通過外電路，電子經(jīng)過外電路達到硫，硫得到電子形成硫離子，同時鈉失去一個電子，形成鈉離子，通過電解液中的鈉鹽傳導，硫離子與鈉離子形成多硫化鈉。這個過程中電池根據(jù)硫原子以及多硫離子的電勢不同而擁有不同的電動勢，電池電動勢根據(jù)不同的活性物質(zhì)以及放電深度不同而具有不同的范圍，一般為0.8-1.57。充電過程是其逆過程，在外加電場的作用下，電子逆向流動，達到電池正極以后與溶液中的鈉離子結(jié)合，同時在負極端硫離子失去電子，一般充電電壓根據(jù)具體電池的活性物質(zhì)的成分以及結(jié)構(gòu)不同而有不同的范圍，一般終止電壓設(shè)置在
2.4-2.8乂之間。
[0023]作為一種改進，所述硫復合活性材料為活性物質(zhì)硫與有機物或者無機物按照1:1?5的重量比復合而成的。
[0024]優(yōu)選的，所述有機物或者無機物包括石墨、乙炔黑、活性炭、碳納米管、熱解碳、介孔碳、氧化石墨烯、石墨烯、硅、二氧化硅、鈦、二氧化鈦、鈦酸鈉、硅酸鈉中的至少一種。
[0025]優(yōu)選的，所述活性物質(zhì)硫與有機物或者無機物的復合方式包含溶劑溶液法、高溫復合法、高能球磨法、砂磨法、研磨法、氣相沉積法和液相沉積法。
[0026]作為進一步的優(yōu)選，所述高溫復合法包含真空高溫復合法、常壓高溫復合法和高壓高溫復合法。
[0027]優(yōu)選的，所述導電劑為碳材料。
[0028]作為進一步的優(yōu)選，所述碳材料包括石墨、乙炔黑、活性炭、碳納米管、熱解碳、介孔碳、氧化石墨烯、石墨烯中的至少一種。
[0029]室溫鈉硫電池正極材料的制備方法，包含以下步驟:將所述活性物質(zhì)硫與有機物或者無機物，采用包含溶劑溶液法、高溫復合法、高能球磨法、砂磨法、研磨法、氣相沉積法和液相沉積法中的一種復合方法，按照1:1?5的重量比復合成為硫復合活性材料，然后將所述硫復合活性材料與所述導電劑按照8?10: 1的重量比混合，得到所述室溫鈉硫電池正極材料。
[0030]優(yōu)選的，所述高溫復合法的溫度范圍在90?3501之間；所述溶劑溶液法的溫度范圍為0?1001 ；所述高能球磨法、砂磨法、研磨法的混合時間為1?72小時。
[0031]優(yōu)選的，所述溶劑溶液法所用溶劑包括二硫化碳、水、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、氯仿、四氯化碳、四氫呋喃、.甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、隊.二甲基苯胺、隊.二甲基甲酰胺中的一種或幾種。
[0032]所述正極片和負極片為金屬導體箔，所述用作正極片的金屬導體箔為包含鋁箔、銅箔在內(nèi)的金屬導體箔，所述用作負極片的金屬導體箔為包含鋁箔、銅箔、鐵箔、鈉箔在內(nèi)的金屬導體箔。
[0033]用來粘附正極活性材料和負極活性材料的粘結(jié)劑包含但并不限于聚四氟乙烯
(戶!'冊)、381？、？乂0？。
[0034]所述負極片上粘附有負極活性材料，所述負極活性材料為鈉或者鈉與其它金屬、非金屬的合金化合物。
[0035]所述隔膜的主要作用是防止電池正負極之間直接接觸，杜絕因為正負極在電池內(nèi)部直接接觸造成的內(nèi)部短路現(xiàn)象，同時起到傳遞電解液、電解質(zhì)，導通離子的作用，通常為？？、？2等材質(zhì)的微孔膜。
[0036]起到電池密封作用的電池外殼可以根據(jù)所制成的電池類型的不同而不同，例如，采用鋁塑膜制成軟包電池，采用圓柱鋼殼可以制成圓柱電池等。
[0037]本發(fā)明的工作原理是如下，放電過程負極鈉釋放電子通過外電路和工作電器到達正極，通過電極片集流體到達活性材料，然后再活性材料的硫上，硫得到電子，形成硫離子，形成的硫離子能夠溶解于電解液中，同時硫離子與電解液中的鈉離子組合成多硫化鈉，同時負極端生成的鈉離子通過電解液中的離子傳遞效應(yīng)補充到正極。充電過程是一個逆過程，外電壓將從正極端多硫離子中獲取電子，同時多硫離子化合價升高直至成為硫固體回歸到初始位置，電子輸送到負極端，將與負極片集流體接觸的鈉離子還原為鈉。通過不斷的充放電過程實現(xiàn)電能的儲存與釋放。
[0038]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0039]本發(fā)明的鈉硫二次電池，電解液中含有咪唑電解質(zhì)，電解液中還含有鏈狀、環(huán)狀的醚電解質(zhì)和/或鏈狀、環(huán)狀的酯電解質(zhì)；正極片表面粘附有正極活性材料，所述正極活性材料是硫復合活性材料與具有導電作用的導電劑復合形成的。咪唑類電解質(zhì)的加入降低了電池的內(nèi)阻，提高了對硫以及多硫化物的溶解度，增加了電池放電容量和效率，對電池整個性能有極大的促進。本發(fā)明的正極活性材料，采用硫復合活性材料與具有導電作用的導電劑復合形成，采用硫復合活性材料的方式來存儲硫，同時復合方式能夠提供較高的硫利用率。電池正極材料中的復合物的作用是將電子傳導到與之復合的硫之中，解決硫的導電性差問題，同時，復合物提供一定的容積來容納硫及放電反應(yīng)產(chǎn)物，為電池反應(yīng)提供空間，并借助復合物的較高的表面積來提高硫的接觸面積，提高硫的利用率。導電劑的作用則能更進一步的提高復合物的導電性。因此，本發(fā)明的正極活性材料在鈉硫電池中擁有較大的放電效率和循環(huán)效率，能夠提高硫的利用率，降低成本，為實現(xiàn)室溫鈉硫電池商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化提供了一種性能優(yōu)良的正極材料。
[0040]本發(fā)明優(yōu)選的電解質(zhì)溶液能夠充分利用電池正負極的活性物質(zhì)，實現(xiàn)較高的容量密度和能量密度。電解質(zhì)溶液能夠?qū)﹄姵卣摌O有較高的循環(huán)效率，具有良好的物理和化學性能，經(jīng)過優(yōu)選的電解質(zhì)溶液能夠?qū)α蛞约岸嗔蚧锞哂休^好的溶解度，能夠?qū)崿F(xiàn)電池容量的充分釋放。經(jīng)過優(yōu)選的電解質(zhì)擁有較寬的電化學窗口，對正負極活性物質(zhì)穩(wěn)定，在充放電電壓范圍內(nèi)不發(fā)生分解等反應(yīng)，對電池其它部分，如隔膜、集流體、電極材料等具有良好的相容性。
[0041]本發(fā)明經(jīng)過優(yōu)選的鈉鹽化合物，起到了鈉離子傳遞中介作用，保證了電池充放電過程中鈉離子的及時傳導，同時提高了電池電導率，降低了電池內(nèi)阻，使得電池工作電壓有了一定的提升。鈉鹽化合物具有在電池應(yīng)用范圍內(nèi)熱穩(wěn)定性好、不易分解、具有較寬的電化學窗口、與電池其它材料不發(fā)生反應(yīng)等優(yōu)點。
[0042]本發(fā)明優(yōu)選導電性能強并能很好的與活性物質(zhì)硫復合的有機物與無機物復合后得到的硫復合活性材料，與優(yōu)選的碳導電劑按照優(yōu)選的比例混合得到的正極材料，正極的容量密度達到850-1^/8以上，循環(huán)次數(shù)達到950次以上，擁有較高的容量密度，對電池容量發(fā)揮起到重要作用，同時還具有較好的循環(huán)性能，提高了電池的使用壽命，用于室溫鈉硫電池上具有安全、廉價、高效等優(yōu)點。
[0043]本發(fā)明的室溫鈉硫二次電池，降低了電池的內(nèi)阻，提高了電池中硫的儲存以及利用，提高了硫的利用效率，具有高電導率、能充分利用正負極活性材料同時提高電池的性能和使用壽命，使得低溫鈉硫二次電池在未來的二次電池市場具有較大的競爭力。本發(fā)明的鈉硫二次電池的放電利用率為70%以上，放電循環(huán)100次后剩余電量60%以上。本發(fā)明原料價格便宜，電池運行溫度低，危險性低，同時還具有較高的容量密度和能量密度，具有較高的循環(huán)效率和性能，是一種具有極大發(fā)展?jié)摿Φ碾姵亍?br>
【具體實施方式】
[0044]下面結(jié)合具體的實施例來進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，以下實施例僅用來說明本發(fā)明，是本發(fā)明優(yōu)選的【具體實施方式】，而不用來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0045]實施例1
[0046]正極片制備:
[0047]按照質(zhì)量比為1:2的比例將碳納米管和硫研磨混合均勻，然后放入到管式爐中，在氮氣氛圍中在1551溫度下反應(yīng)12小時，反應(yīng)完成后得到黑色粉末即為制成的碳硫復合材料。
[0048]將溶解于匪？中形成溶液，然后按照？乂0？與碳硫復合材料為1:9的比例混合均勻，調(diào)漿，制成黑色粘稠的電池正極漿料。制成的電池漿料以2000 0刮刀涂布于鋁箔上。
[0049]將鋁箔放入到601真空烘箱中真空干燥12小時，按照所需要求裁切成所需要的形狀，制成正極片。
[0050]負極片的制備:
[0051]將金屬鈉與鋁按照質(zhì)量比為1:3的比例混合，氬氣保護環(huán)境中以6801條件下加熱，制成鈉鋁合金。通過氮氣保護環(huán)境中的輥壓，制成厚度一定的負極片，最后經(jīng)過裁切制成與正極合適的負極片。
[0052]電解液的制備:
[0053]將各種溶液以及固體嚴格除水、精制，然后按照比例為3:6:6:1的體積比例將甲基咪唑、001^0(?以及％混合制成溶液，然后加入三氟甲基磺酸亞胺鈉配制成1.0001/
I的溶液。
[0054]隔膜的制備:
[0055]采用商業(yè)化的？？微孔膜作為電池的隔膜
[0056]電池外殼:
[0057]采用鋁塑膜作為電池外殼，制備軟包鈉硫電池。
[0058]將正極片、隔膜、負極片按照順序疊在一起，焊接上極耳，然后放入到預(yù)制的鋁塑膜外殼中，加注一定量的電解液，然后抽液封口，制成軟包電池。
[0059]經(jīng)測試電池的開路電壓為2.2^,內(nèi)阻為3011^，在放電速度下電池的容量密度為136111^/8，能量密度為245^/8。
[0060]實施例2
[0061]制備電解液，電解液中含有體積比為3:10:1的.甲基咪唑，二甲氧基乙烷(0腿)、和碳酸乙烯脂(￡0，電解質(zhì)鈉鹽為高氯酸鈉，高氯酸鈉濃度為1.0001/1 ；
[0062]制備正極片，將硫復合活性材料與具有導電作用的碳材料按照8:1的重量比復合形成正極活性材料，將正極活性材料涂覆粘附到銅箔上得到正極片；
[0063]制備負極片，將金屬鈉和鋁制備的鈉鋁合金，粘附到銅箔上得到負極片；
[0064]將正極片、隔膜、負極片按照順序疊在一起，焊接上極耳，然后放入到電池外殼中，加注適量的電解液，然后抽液封口，制成室溫鈉硫二次電池。經(jīng)測試制備得到的鈉硫二次電池的開路電壓為2.2^,內(nèi)阻為5011^，在X放電速度下電池的容量密度為120111^/8，能量密度為 220^/8。
[0065]實施例3
[0066]制備電解液，配制混合溶液，混合溶液的體積百分比組成為:20%的.甲基咪唑，40%的四氫呋喃(1冊)和40%的二甲氧基乙烷(0腿)，以上混合溶液配制成1.011101/1的高氯酸鈉電解液；
[0067]制備正極片，將活性物質(zhì)硫與石墨按照1:2的重量比復合成硫復合活性材料，然后將硫復合活性材料與碳材料按照10:1的重量比復合形成正極活性材料，將正極活性材料涂覆粘附到鋁箔上得到正極片；
[0068]制備負極片，將金屬鈉和鋁制備的鈉鋁合金，粘附到鐵箔上得到負極片；
[0069]采用？？微孔膜作為電池的隔膜；
[0070]將正極片、隔膜、負極片按照順序疊在一起，焊接上極耳，然后放入到電池外殼中，加注適量的電解液，然后抽液封口，制成室溫鈉硫二次電池。經(jīng)測試制備得到的鈉硫二次電池的開路電壓為2.2^,內(nèi)阻為251:^，在X放電速度下電池的容量密度為83111^/8，能量密度為 150111/8。
[0071]實施例4
[0072]制備電解液，配制混合溶液，混合溶液的體積百分比組成為:40%的1,2-二甲基咪唑，50%的縮二乙二醇二甲醚(0(?)和10%的1，2-二甲基乙烯碳酸酯(1,2-80,以上混合溶液配制成1.011101/1的六氟磷酸鈉電解液；
[0073]制備正極片，將活性物質(zhì)硫與乙炔黑按照1:3的重量比復合成硫復合活性材料，然后將硫復合活性材料與活性炭按照9:1的重量比復合形成正極活性材料，將正極活性材料涂覆粘附到銅箔上得到正極片；
[0074]制備負極片，將金屬鈉和鋁制備的鈉鋁合金，粘附到鋁箔上得到負極片；
[0075]采用？？微孔膜作為電池的隔膜；
[0076]將正極片、隔膜、負極片按照順序疊在一起，焊接上極耳，然后放入到電池外殼中，加注適量的電解液，然后抽液封口，制成室溫鈉硫二次電池。經(jīng)測試制備得到的鈉硫二次電池的開路電壓為2.2^,內(nèi)阻為551:^，在X放電速度下電池的容量密度為114111^/8，能量密度為 205^/8。
[0077]實施例5
[0078]制備電解液，配制混合溶液，混合溶液的體積百分比組成為:55%的1-丁基-3甲基咪唑高氯酸鹽，40%的1,3-二氧戊環(huán)(001)和5%的碳酸乙烯脂(8%)，將上述混合溶液配制成1.011101/1的三氟甲基磺酸鈉電解液；
[0079]制備正極片，將活性物質(zhì)硫與熱解碳按照1:4的重量比復合成硫復合活性材料，然后將硫復合活性材料與具有導電作用的碳材料氧化石墨烯按照8.5:1的重量比復合形成正極活性材料，將正極活性材料涂覆粘附到鋁箔上得到正極片；
[0080]制備負極片，將金屬鈉和鋁制備的鈉鋁合金，粘附到鋁箔上得到負極片；
[0081]采用？？微孔膜作為電池的隔膜；
[0082]將正極片、隔膜、負極片按照順序疊在一起，焊接上極耳，然后放入到電池外殼中，加注適量的電解液，然后抽液封口，制成室溫鈉硫二次電池。經(jīng)測試制備得到的鈉硫二次電池的開路電壓為2.2^,內(nèi)阻為751:^，在X放電速度下電池的容量密度為95111^/8，能量密度為 170^/8。
[0083]實施例6
[0084]制備電解液，配制混合溶液，混合溶液的體積百分比組成為:10%的氯化.甲基咪唑，85%的縮四乙二醇二甲醚(12(?)和5%的氯代乙烯碳酸酯((:120，以上混合溶液配制成1.011101/1的六氟磷酸鈉電解液；
[0085]制備正極片，采用溶劑溶液法的復合方法，將活性物質(zhì)硫粉與石墨烯粉按照1:1的重量比混合，放入四氯化碳溶液中801下混合攪拌10小時，經(jīng)過蒸發(fā)將四氯化碳蒸出，得到硫復合活性材料，然后將硫復合活性材料與具有導電作用的碳材料介孔碳按照10:1的重量比復合形成正極活性材料，將正極活性材料涂覆粘附到銅箔上得到正極片；
[0086]制備負極片，將金屬鈉和鋁制備的鈉鋁合金，粘附到銅箔上得到負極片；
[0087]采用微孔膜作為電池的隔膜；
[0088]將正極片、隔膜、負極片按照順序疊在一起，焊接上極耳，然后放入到電池外殼中，加注適量的電解液，然后抽液封口，制成室溫鈉硫二次電池。經(jīng)測試制備得到的鈉硫二次電池的開路電壓為2.27，內(nèi)阻為11211^，在X放電速度下電池的容量密度為108^^/8,能量密度為180111/8。
[0089]實施例7
[0090]制備電解液，配制混合溶液，混合溶液的體積百分比組成為:30%的氯化.甲基咪唑，20%的縮四乙二醇二甲醚的縮二乙二醇二甲醚(0(?)和5%的碳酸丙烯酯(％)，以上混合溶液配制出含有1.0001/1雙(三氟甲基)磺酰亞胺鈉的電解液；
[0091]制備正極片，采用高能球磨法的復合方法，將活性物質(zhì)硫與活性炭按照1:2的重量比混合，在高能球磨機下球磨12小時，得到硫復合活性材料，然后將硫復合活性材料與乙炔黑按照8:1的重量比混合形成正極活性材料，將正極活性材料涂覆粘附到鋁箔上得到正極片；
[0092]制備負極片，將金屬鈉和鋁制備的鈉鋁合金，粘附到鋁箔上得到負極片；
[0093]采用微孔膜作為電池的隔膜；
[0094]將正極片、隔膜、負極片按照順序疊在一起，焊接上極耳，然后放入到電池外殼中，加注適量的電解液，然后抽液封口，制成室溫鈉硫二次電池。經(jīng)測試制備得到的鈉硫二次電池的開路電壓為2.2^,內(nèi)阻為3011^，在X放電速度下電池的容量密度為128111^/8，能量密度為 230^/8。
【權(quán)利要求】
1.一種室溫鈉硫二次電池，包括容納在電池外殼中的正極片、負極片、電解液和隔膜，其特征在于:所述電解液中含有的電解質(zhì)包括咪唑電解質(zhì)，所述電解質(zhì)還包括鏈狀、環(huán)狀的醚電解質(zhì)和/或鏈狀、環(huán)狀的酯電解質(zhì)；所述正極片表面粘附有正極活性材料，所述正極活性材料是硫復合活性材料與具有導電作用的導電劑按照8?10:1的重量比復合形成的。
2.如權(quán)利要求1所述的室溫鈉硫二次電池，其特征在于:所述咪唑電解質(zhì)包含咪唑、N-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-丁基-3甲基咪唑氯鹽、1-丁基三甲基咪唑高氯酸鹽、氯化N-甲基咪唑中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的室溫鈉硫二次電池，其特征在于:所述鏈狀、環(huán)狀的醚電解質(zhì)包含二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、縮二乙二醇二甲醚、縮三乙二醇二甲醚、縮四乙二醇二甲醚、1，3_ 二氧戊環(huán)、苯并15-冠-5中的至少一種； 所述鏈狀、環(huán)狀的酯電解質(zhì)包含碳酸乙烯脂、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、1，2-二甲基乙烯碳酸酯、碳酸乙烯脂、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、氯代乙烯碳酸酯、三氟甲基碳酸乙烯脂、碳酸二正丙酯、碳酸二異丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙異丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲異丙酯中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的室溫鈉硫二次電池，其特征在于:所述鏈狀、環(huán)狀的酯電解質(zhì)在所述電解液中含有的電解質(zhì)中的含量最低，且所述鏈狀、環(huán)狀的酯電解質(zhì)在所述電解質(zhì)中的體積百分比含量< 20%。
5.如權(quán)利要求4所述的室溫鈉硫二次電池，其特征在于:所述電解質(zhì)中含有的咪唑電解質(zhì)的體積百分比含量為5-60%，所述電解質(zhì)中含有的鏈狀、環(huán)狀的醚電解質(zhì)的體積百分比含量為30?95%。
6.如權(quán)利要求5所述的室溫鈉硫二次電池，其特征在于:所述電解液中還含有電解質(zhì)鈉鹽，所述電解質(zhì)鈉鹽包括氯化鈉、磷酸鈉、硫化鈉、多硫化鈉、高氯酸鈉、六氟磷酸鈉、三氟甲基磺酸鈉、二(三氟甲基磺酰)亞胺鈉中的至少一種。
7.如權(quán)利要求1所述的室溫鈉硫二次電池，其特征在于:所述硫復合活性材料為活性物質(zhì)硫與石墨、乙炔黑、活性炭、碳納米管、熱解碳、介孔碳、氧化石墨烯、石墨烯、硅、二氧化硅、鈦、二氧化鈦、鈦酸鈉、硅酸鈉中的至少一種有機物或者無機物，按照1:1?5的重量比復合而成的。
8.如權(quán)利要求7所述的室溫鈉硫二次電池，其特征在于:所述活性物質(zhì)硫與有機物或者無機物的復合方式包含溶劑溶液法、高溫復合法、高能球磨法、砂磨法、研磨法、氣相沉積法和液相沉積法。
9.如權(quán)利要求1所述的室溫鈉硫二次電池，其特征在于:所述導電劑為碳材料，所述碳材料包括石墨、乙炔黑、活性炭、碳納米管、熱解碳、介孔碳、氧化石墨烯、石墨烯中的至少一種。
10.如權(quán)利要求7至9任一權(quán)利要求所述的室溫鈉硫二次電池，其特征在于:所述正極片和負極片為金屬導體箔，所述負極片上粘附有負極活性材料，所述負極活性材料為鈉或者鈉與其它金屬、非金屬的合金化合物。
【文檔編號】H01M10/0563GK104300175SQ201410558233
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月18日
【發(fā)明者】楊樹仁, 樊曰偉, 單海山, 王德強, 王全義 申請人:山東默銳科技有限公司