本發(fā)明涉及電池技術領域，更具體的說是涉及一種智能通用型石墨烯配對鈉離子新能源電池。

背景技術：

能源是整個人類文明進步的物質基礎，也是現(xiàn)代社會發(fā)展不可或缺的基本條件。隨著社會經濟的高速發(fā)展，人類社會對能源的依存度不斷提高，據統(tǒng)計，目前世界每年能源消費總量的70％來源于不可再生的化石燃料，如：煤、石油、天然氣。

鈉離子電池實際上是一種濃差電池，正負極由兩種不同的鈉離子嵌入化合物組成，在充電時鈉離子從正極脫嵌經過電解質嵌入負極，負極處于富鈉態(tài)，正極處于貧鈉態(tài)，同時電子補償電荷經過電路供給到極，保證正負極電荷平衡，放電時則相反，鈉離子從負極脫嵌，經過電解質嵌入正極，正極處于富鈉態(tài)。鈉離子電池主要是由正極、負極和電解液組成，其中，正、負極材料是電池的核心部件，其性能直接決定了電池的電化學性能，因而，開發(fā)性能優(yōu)異鈉離子正負極材料將成為未來發(fā)展的方向。

因此，如何能提供一種性能優(yōu)異的鈉離子電池是本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種智能通用型石墨烯配對鈉離子新能源電池，不僅性能優(yōu)異，實現(xiàn)了儲鈉高容量負極，而且制備的鈉離子新能源電池具有足夠的離子擴散通道，確保了鈉離子快速嵌入和脫出，制備工藝簡單，資源豐富，價格低廉，有廣闊的市場前景。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種智能通用型石墨烯配對鈉離子新能源電池，包括：正極、負極和電解液；其中正極材料為na12mn0.54co0.13ni0.13o2；負極材料為乙炔黑；電解液為異丙醇。

優(yōu)選的，在上述智能通用型石墨烯配對鈉離子新能源電池中，新能源電池的制備方法為：(1)正極材料na12mn0.54co0.13ni0.13o2與負極材料乙炔黑按照質量比0.65∶0.25混合均勻后，用所述異丙醇作為溶劑，同時滴加1-2滴粘合劑，研磨后進行壓膜；(2)壓膜完成后在真空手套箱中組裝成模擬電池；(3)在室溫條件下，用land電池測試系統(tǒng)對模擬電池進行恒電流循環(huán)充放電測試，電壓范圍為2～4.8v，電流密度為1c＝300ma·g^-1。

優(yōu)選的，在上述智能通用型石墨烯配對鈉離子新能源電池中，所述正極材料na12mn0.54co0.13ni0.13o2是由含mn²⁺、ni²⁺、co²⁺、so4^2-的溶液與nh4hco3溶液通過共沉淀法生成球形三元材料前軀體mn0.675co0.1625ni0.1625co3，并且生成的mn0.675co0.1625ni0.1625co3再與na2co3溶液混合后加熱制備生成的。

經由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明公開提供了一種智能型石墨烯配對鈉離子新能源電池，鈉離子電池主要由正極、負極和電解液組成，其中正極和負極材料是電池的核心部件，其性能直接決定了電池的電化學性能，因而開發(fā)性能優(yōu)異、價格低廉的鈉離子電池正負極材料將成為今后研究的重。

作為鈉離子電池體系的關鍵技術，在選擇作為鈉離子電池關鍵部位之一的正極材料應該滿足下列要求：(1)較高的氧化還原電位。切點為受材料嵌鈉量的影響較小；(2)具有較高的比容量；(3)有足夠的粒子擴散通道，確保鈉離子快速嵌入和脫出：(4)有較高的電化學反應活性；(5)良好的結構穩(wěn)定性和電化學穩(wěn)定性；(6)制備工藝簡單、資源豐富以及環(huán)境友好；本發(fā)明在滿足上述的條件下，選擇了正極材料na12mn0.54co0.13ni0.13o2，并且na12mn0.54co0.13ni0.13o2是由含mn²⁺、ni²⁺、co²⁺、so4^2-的溶液與nh4hco3溶液通過共沉淀法生成球形三元材料前軀體mn0.675co0.1625ni0.1625co3，并且生成的mn0.675co0.1625ni0.1625co3再與na2co3溶液混合后加熱制備而成的。

作為鈉離子電池體系的關鍵技術，在尋找可行的鈉離子電池負極材料時，必須考慮以下要求：(1)鈉嵌入的過程中電極電位變化較小，并接近金屬鈉 的電位，從而保證電池的輸出電壓高；(2)鈉在主體材料中的可逆嵌入量和充放電效率要盡可能高，以保證電池具有較高的能量密度；(3)在鈉的脫嵌過程中，主體結構的體積變化應盡可能小，以獲得較好的循環(huán)穩(wěn)定性；(4)電極材料具有較高的電子電導率和鈉離子遷移速度，確保電池可以進行大電池充放電；(5)與電解液的相容性好，同時具有較高的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；(6)價格低廉、原料豐富、對環(huán)境無污染、容易制備；本發(fā)明在滿足上述的條件下，選擇了負極材料乙炔黑；乙炔黑作為鈉離子電池的負極材料，與傳統(tǒng)的炭黑相比其結晶、二次結構更為發(fā)達，故導電性能和吸液性更為優(yōu)良，同時自放電造成的損耗小，確保電池可以進行大電池放電。

本發(fā)明一方面采用仿儲鋰合金的方法，利用鈉的合金化反應，建立儲鈉高容量負極；另一方面克服鈉在氧化物晶格中太穩(wěn)定的問題，采用具有大隧道的非氧化物固體結構；因此，本發(fā)明設計的智能通用型石墨烯配對鈉離子新能源電池，不僅性能優(yōu)異，而且制備工藝簡單、成本低，有廣闊的市場前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1附圖為本發(fā)明球形三元材料前軀體mn0.675co0.1625ni0.1625co3xrd圖。

圖2附圖為本發(fā)明前軀體煅燒物sem圖。

圖3附圖為本發(fā)明正極材料na12mn0.54co0.13ni0.13o2xrd圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而 不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例公開了一種智能通用型石墨烯配對鈉離子新能源電池，采用仿儲鋰合金的方法，利用鈉的合金化反應，建立儲鈉高容量負極，不僅可以克服了鈉在氧化物晶格中太穩(wěn)定的問題，采用具有大隧道的非氧化物固體結構，性能優(yōu)異，實現(xiàn)了儲鈉高容齡負極，而且本發(fā)明制備工藝簡單、資源豐富，為環(huán)境友好型新能源電池。

請參閱相關附圖為本發(fā)明提供的一種智能通用型石墨烯配對鈉離子新能源電池，包括：正極、負極和電解液；其中正極材料為na12mn0.54co0.13ni0.13o2；負極材料為乙炔黑；電解液為異丙醇。

為了進一步優(yōu)化上述技術方案，新能源電池的制備方法為：(1)正極材料na12mn0.54co0.13ni0.13o2與負極材料乙炔黑按照質量比0.65∶0.25混合均勻后，用所述異丙醇作為溶劑，同時滴加1-2滴粘合劑，研磨后進行壓膜；(2)壓膜完成后在真空手套箱中組裝成模擬電池；(3)在室溫條件下，用land電池測試系統(tǒng)對模擬電池進行恒電流循環(huán)充放電測試，電壓范圍為2～4.8v，電流密度為1c＝300ma·g^-1。

為了進一步優(yōu)化上述技術方案，所述正極材料na12mn0.54co0.13ni0.13o2是由含mn²⁺、ni²⁺、co²⁺、so4^2-的溶液與nh4hco3溶液通過共沉淀法生成球形三元材料前軀體mn0.675co0.1625ni0.1625co3，并且生成的mn0.675co0.1625ni0.1625co3再與na2co3溶液混合后加熱制備生成的。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。