本發(fā)明屬于鈉離子電池，具體涉及一種鈉離子扣式半電池，本發(fā)明還涉及上述電池的制備方法。

背景技術：

1、鋰離子電池由于功率密度大、循環(huán)壽命長的特點已經被廣泛應用于能源存儲系統(tǒng)中，在電動車和便攜式電子產品領域中占據主導地位，但是由于鋰資源的分布不均勻性和稀缺性，限制了鋰離子電池在大規(guī)模電力存儲方面的應用。目前絕大部分的鋰資源嚴重依賴進口，這極大地限制了鋰離子電池的進一步發(fā)展，因此，開發(fā)新型電池對于推動我國綠色低碳發(fā)展具有重要意義。鈉與鋰為同一主族元素，具有相似的物理化學性質，分布廣泛、儲量豐富、價格低廉，且鈉離子電池具有比鋰離子電池更低的成本和更高的安全性等優(yōu)勢，在新能源汽車和儲能電網等諸多領域有望代替鋰離子電池，是一種頗具前景的電池技術，受到了研究人員的廣泛關注。目前，研究人員已經研發(fā)出許多鈉離子電池正極材料，但是發(fā)展一種適合于鈉離子電池實際應用的負極材料仍然面臨著許多挑戰(zhàn)。

2、碳基材料由于其可觀的離子儲存容量、良好的導電性和出色的熱化學穩(wěn)定性，被視為最有前途的負極材料之一。軟碳和硬碳是目前市場上最常見的兩種無定形碳碳基材料，其中，硬碳材料由于低成本、無毒環(huán)保且儲鈉電位低而被認為是較為理想的鈉離子電池負極材料。硬碳材料前驅體來源主要分為生物質基、高分子類、煤基類炭材料，生物質材料由于其豐富性、低成本、可持續(xù)性和經濟上的優(yōu)勢，在眾多材料中脫穎而出，是當下商品化負極材料的首選，然而，較差的倍率性能和較低的可逆容量仍是其商業(yè)應用的一大挑戰(zhàn)。

3、同時，現有大多數研究都只集中在電極材料上，而對鈉離子電池整體進行的研究屈指可數。鈉離子紐扣電池是一種類似于鋰離子電池的可充電電池，具有高能量密度、高輸出功率、長壽命等優(yōu)點。與鋰離子電池相比，鈉離子電池具有更為廣泛的原材料資源、較低的成本等優(yōu)點，因此備受關注。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種鈉離子扣式半電池，具有可逆容量高、首周庫倫效率高的特點。

2、本發(fā)明的另一個目的是提供上述扣式半電池的制備方法。

3、本發(fā)明所采用的技術方案是，鈉離子扣式半電池的制備方法，具體按照以下步驟實施：

4、s1、清洗長柄扁桃殼，干燥后將其粉碎并過100目篩，得到長柄扁桃殼粉末；

5、s2、使用過量鹽酸去除步驟s1得到的長柄扁桃殼粉末中的雜質離子，過濾掉鹽酸后，清洗并干燥該粉末；

6、s3、對步驟s2得到的粉末進行細胞破碎，然后冷凍后再冷凍干燥；

7、s4、將步驟s3所得粉末在ar氣氛下碳化，得到長柄扁桃殼基硬碳材料；

8、s5、將步驟s4所得硬碳材料作為負極材料制備負極片；

9、s6、以步驟s5所得負極片作為負極，以鈉片作為正極，采用玻璃纖維隔膜，組裝鈉離子扣式半電池；

10、s7、將步驟s6組裝好的扣式半電池進行鈉離子加速脫溶劑化處理，得到鈉離子扣式半電池。

11、本發(fā)明的特點還在于：

12、步驟s2具體為：

13、將步驟s1得到的長柄扁桃殼粉末浸入過量鹽酸中，攪拌4～6h以去除其中的雜質離子，過濾掉鹽酸后，用去離子水超聲洗滌粉末，然后鼓風干燥再真空干燥。

14、干燥工藝具體為：在60～80℃下鼓風干燥12～15h，再在90～100℃下真空干燥12～15h。

15、步驟s3具體為：

16、在步驟s2得到的長柄扁桃殼粉末中加入質量為粉末質量10～15倍的去離子水，攪拌1～2h后進行細胞破碎2～3h，然后冷凍24～48h，再冷凍干燥36～48h；

17、步驟s4中，具體的碳化工藝為：以1～5℃/min的速率升溫至1200～1600℃后，保溫3h。

18、步驟s5具體為：

19、在步驟s4所得長柄扁桃殼基硬碳材料中加入導電劑、粘結液并混勻，得到活性漿料，將活性漿料涂敷在集流體上，于60℃真空干燥24h，得到負極片；其中，導電劑為導電炭黑，粘結液由聚偏氟乙烯溶解于n-甲基-2-吡咯烷酮形成，長柄扁桃殼基硬碳、導電炭黑和聚偏氟乙烯的質量比為8:1:1，集流體為銅箔。

20、步驟s7中，鈉離子加速脫溶劑化處理的具體步驟為：在真空干燥箱中60～80℃恒溫保持7～8天。

21、本發(fā)明所采用的另一個技術方案是，鈉離子扣式半電池，其是由上述制備方法制備得到。

22、本發(fā)明的有益效果是：

23、(1)本發(fā)明電池中的負極材料以長柄扁桃殼為原料，原料來源廣泛、綠色環(huán)保、成本低；

24、(2)本發(fā)明方法采用長柄扁桃殼作為碳前驅體，經過清洗、粉碎、除雜、冷凍干燥和熱解，得到長柄扁桃殼基硬碳材料，該硬碳材料具備高容量的儲鈉平臺和優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，非常適于作為鈉離子電池的負極材料；

25、(3)本發(fā)明方法將長柄扁桃殼基硬碳材料作為負極材料制備負極片，鈉片作為正極片，組裝成鈉離子扣式半電池，并進行鈉離子加速脫溶劑化處理，得到的電池具有更高的可逆容量和首周庫倫效率；

26、(4)本發(fā)明方法簡單易操作，可重復性強，可實現規(guī)?；a，為鈉離子電池的制備提供了一種切實可行且效果良好的方法。

技術特征：

1.鈉離子扣式半電池的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

2.根據權利要求1所述的鈉離子扣式半電池的制備方法，其特征在于，步驟s2具體為：

3.根據權利要求2所述的鈉離子扣式半電池的制備方法，其特征在于，干燥工藝具體為：在60～80℃下鼓風干燥12～15h，再在90～100℃下真空干燥12～15h。

4.根據權利要求1所述的鈉離子扣式半電池的制備方法，其特征在于，步驟s3具體為：

5.根據權利要求1所述的鈉離子扣式半電池的制備方法，其特征在于，步驟s4中，具體的碳化工藝為：以1～5℃/min的速率升溫至1200～1600℃后，保溫3h。

6.根據權利要求1所述的鈉離子扣式半電池的制備方法，其特征在于，步驟s5具體為：

7.根據權利要求1所述的鈉離子扣式半電池的制備方法，其特征在于，步驟s7中，鈉離子加速脫溶劑化處理的具體步驟為：在真空干燥箱中60～80℃恒溫保持7～8天。

8.鈉離子扣式半電池，其特征在于，其是由權利要求1-7任一所述的制備方法制備得到。

技術總結
本發(fā)明公開了鈉離子扣式半電池，還公開了該扣式半電池的制備方法，包括：清洗長柄扁桃殼，干燥后將其粉碎并過100目篩，得到長柄扁桃殼粉末；使用過量鹽酸去除該粉末中的雜質離子，過濾掉鹽酸后，清洗并干燥該粉末；對粉末進行細胞破碎，然后冷凍后再冷凍干燥；將所得粉末在Ar氣氛下碳化，得到長柄扁桃殼基硬碳材料；將該硬碳材料作為負極材料制備負極片；以該負極片作為負極，以鈉片作為正極，采用玻璃纖維隔膜，組裝鈉離子扣式半電池；將組裝好的扣式半電池進行鈉離子加速脫溶劑化處理，得到鈉離子扣式半電池。本發(fā)明扣式半電池具有可逆容量高、首周庫倫效率高的特點。

技術研發(fā)人員：趙嘉慶,梁水源,嚴彬,陳爾翔,陳晨
受保護的技術使用者：西安理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2