(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111536441.X (22)申请日 2021.12.15 (71)申请人 内蒙古工业大 学 地址 010051 内蒙古自治区呼和浩特市新 城区爱民街49 号内蒙古工业大学化工 学院 (72)发明人 何伟艳　张鹏　滕英跃　安金玲　 马腾跃　刘进荣　 (51)Int.Cl. H01M 10/04(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 10/058(2010.01) (54)发明名称 空气中组装钠离 子半电池的方法 (57)摘要 本发明提供一种空气中组装钠离子半电池 的方法， 属于储能电池制备技术领域， 其特征在 于， 利用液体石蜡及电解液使金属钠隔绝空气， 达到手套箱组装钠离子电池的目的。 其步骤如 下： 将液体石 蜡进行加热及真 空预处理， 按照15 ‑ 20g∶ 70‑80ml将金属钠加入到处理好的液体石 蜡 中加热130 ‑170℃， 直至金属钠中杂质全部 除去 后置于洁净液体石蜡中， 然后 在含有石蜡油的操 作托盘中制备0.4 ‑0.6mm厚度直径为16mm圆形薄 钠片， 取出圆形薄钠片， 放置到盛有0.2 ‑0.4ml电 解液的纽扣电池负极壳中， 去除石蜡加隔膜及电 解液后， 依次放置电池正 极极片， 垫片， 弹簧片封 装为纽扣电池。 本发明的有益效果在于空气中组 装钠离子电池， 取代采用价位昂贵的手套箱， 降 低了组装钠离子半电池的研究费用， 也降低了研 究钠离子电极材 料的门坎 。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 114221015 A 2022.03.22 CN 114221015 A 1.一种空气中组装钠离子半电池的方法， 将金属钠在液体石蜡中加热提纯后置于洁净 的液体石蜡中备用， 组装钠离子电池时取出后置于具有液体石蜡操作托盘中采用磨具成 型， 利用电解液除去金属钠片表面的液体石蜡， 使金属钠片制备到电池组装整个操作在隔 绝空气中进 行， 起到与手套箱相同的作用， 其特征在于， 有效利用液体石蜡与组装电池的电 解液作为隔绝空气的介质， 使金属钠片的制备与钠离子电池的组装均隔离空气， 抑制其氧 化。 2.根据权利要求1所述的空气中组装钠离子半电池的方法， 其特征在于： 取150ml液体 石蜡倒入250ml烧杯中， 抽 真空为0.08MPa ‑0.1MPa持续10分钟， 并在真空状态下保持30分 钟， 真空干燥箱中加热 70℃‑100℃。 3.根据权利要求1所述的空气中组装钠离子半电池的方法， 其特征在于： 金属钠与 液体 石蜡比例为15 ‑20g∶ 70‑80ml， 加热温度13 0‑170℃后冷却至80℃。 4.根据权利要求1所述的空气中组装钠离子半电池的方法， 其特征在于： 钠块1cm3‑ 3cm3， 液体石蜡液面高度保持在 钠饼之上6 ‑9mm， 金属钠塑型厚度为0.4 ‑0.6mm。 5.根据权利要求1所述的空气中组装钠离子半电池的方法， 其特征在于： 一片16mm圆形 薄钠片加电解液0.2 ‑0.4ml。 6.根据权利要求1所述的空气中组装钠离子半电池的方法， 其特征在于： 用0.2 ‑0.4ml 电解液洗去钠表面的石蜡油， 用吸管吸取 上层的石蜡后加入隔膜再滴加电解液0.1 ‑0.2ml。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114221015 A 2空气中组装钠离 子半电池的方 法 技术领域 [0001]本发明属于电化学技 术领域， 具体涉及 钠离子电池半电组装方法。 [0002]背景研究 [0003]能源和环境是全人类面临的重要课题， 在各种储能系统中， 电池系统将电能转化 为化学能的方式储 存， 具有充放电效率高、 体积小等优势成为 一种理想的储能方式。 [0004]锂离子电池因充放电效率高、 循环性能好等优点成为21世纪理想的储能材料。 随 着科技的进步， 电动汽车、 电子产品等领域对电池的需求量越来越大， 锂资源的匮乏凸显而 出， 锂离子电池的发展受到成本及 锂资源的制约， 从大规模储能的应用需求来看， 理想的二 次电池除了具有适应的电化学性之外， 还必须兼顾资源丰富， 价格低廉等社会经济效益指 标。 [0005]钠与锂属于同一主族， 具有相同的理化性质， 电池充放电原理基本一致。 在地壳中 钠元素储量为2.64％， 比锂离子0.002％储量高出3个数量级， 且价格低廉， 分布广泛。 因此， 钠离子电池成为大规模储 能设备的合适选择。 钠离子电池质量较重且离子半径(0.102nm) 比锂(0.069nm)大， 这会导致Na+在电极中脱嵌缓慢， 影 响电池的循环和倍率性能。 同时Na+/ Na电对的标准电极电位( ‑1.27VvsSHE)比Li+/Li高约0.3V( ‑3.04VvsSHE)， 因此， 钠离子电 池能量密度低于锂离子电池。 正因如此， 研究性能好， 安全性高的钠离子电池成为的研究学 者追求的目标。 [0006]通常钠离子电池包括正极材料、 负极材料、 电解液、 粘合剂、 隔膜等部分组成。 研究 学者为了研究正极或者负极材料 的电化学性能， 将电池组装为半电池(即一端电极为金属 钠)， 由于单质钠在空气下极易被氧化， 且遇水发生剧烈反应， 甚至爆 炸， 故所有已报道的文 献中的电池组装都在装有氩气的手套箱中进 行装配， 并要求手套箱的水和氧气的含量都小 于0.1ppm。 使用手套箱存在问题之一手套箱本身价位较高， 二是需要氩气保护， 并持续充 气， 一定程度上增加了研究者经济压力， 同时也阻碍了一些没有手套箱的研究室对钠离子 电池电极材料的研究。 故本发明提出在空气中组装钠离子电池的方法对于钠离子电池电极 材料的研究具有非常重要的意 义。 发明内容 [0007]本发明目的是提供一种空气中组装钠离子半电池的方法， 将 金属钠在液体石蜡中 加热提纯后置于洁净的液体石蜡中备用， 组装钠离子电池时取出后置于具有 液体石蜡操作 托盘中采用磨具成型， 利用电解液除去金属钠片表面的液体石蜡， 使金属钠片制备到电池 组装整个操作在隔绝空气中进行， 起到与手套箱相同的作用。 [0008]本发明为实现上述目的， 采用的技 术路线如下： [0009]空气中组装钠离子电池的方法， 其特征在于， 有效利用液体石蜡与组装电池的电 解液， 使金属钠片的制备与钠离子电池的组装均隔离空气， 抑制其氧化。 制备步骤依次如 下： [0010]步骤1： 液体石蜡处理。 取150ml液体石蜡倒入250ml烧杯中， 放入真空干燥箱中加说　明　书 1/3 页 3 CN 114221015 A 3