一种超薄金属钠箔的电化学制备方法
阅读说明：本技术 一种超薄金属钠箔的电化学制备方法 (Electrochemical preparation method of ultrathin metal sodium foil ) 是由 宗军 宁凡雨 刘逸骏 赵彪 刘兴江 于 2020-11-26 设计创作，主要内容包括：本发明属于无机新能源材料领域,具体涉及一种超薄金属钠箔的制备工艺,特别是一种大尺寸超薄金属钠箔的电化学制备方法。包括如下步骤：S1、制备正极、负极：将嵌钠材料做成大于20平方厘米的、均一性偏差低于0.5％的正极,将一定厚度、与正极对应尺寸的金属钠箔为做成负极,正负极间以隔膜隔开,在有机电解液中形成可以发生电化学反应的回路；S2、将正负极接入充放电设备上,通过放电容量控制金属钠箔厚度消耗量,使钠箔厚度达到最终目标；S3、制备完成后将所得金属钠箔用高挥发性有机溶剂进行清洗,晾干得大尺寸超薄金属钠箔(或钠带)。此工艺过程所制备的金属钠箔尺寸可以任意调配,有利于推动钠离子电池及电容器的发展。(The invention belongs to the field of inorganic new energy materials, and particularly relates to a preparation process of an ultrathin metal sodium foil, in particular to an electrochemical preparation method of a large-size ultrathin metal sodium foil. The method comprises the following steps: s1, preparing a positive electrode and a negative electrode: the sodium-embedded material is made into an anode with the uniformity deviation of less than 0.5 percent and larger than 20 square centimeters, a metal sodium foil with a certain thickness and the size corresponding to the anode is made into a cathode, the anode and the cathode are separated by a diaphragm, and a loop capable of generating electrochemical reaction is formed in organic electrolyte; s2, connecting the positive electrode and the negative electrode to charge and discharge equipment, and controlling the thickness consumption of the metal sodium foil through the discharge capacity to enable the thickness of the sodium foil to reach a final target; and S3, after the preparation is finished, cleaning the obtained metal sodium foil by using a high-volatility organic solvent, and airing to obtain the large-size ultrathin metal sodium foil (or sodium tape). The size of the metal sodium foil prepared by the process can be randomly allocated, which is beneficial to promoting the development of sodium ion batteries and capacitors.)
技术领域
本发明属于无机新能源材料领域，具体涉及一种超薄金属钠箔的制备工艺，特别是一种大尺寸超薄金属钠箔的电化学制备方法。
背景技术
金属钠是银白色有光泽的极活泼轻金属、无臭。在低温时性质脆硬，常温时软如蜡，容易用刀切开。呈棒状、丸状、颗粒状或块状。暴露在空气中即生成灰白色氧化膜、覆盖在金属表面。相对密度0.968，熔点97.8℃，沸点8841.4℃，蒸汽压133.3Pa。金属钠是在1807年利用氢氧化钠制得的，这个原理应用于工业生产，约在1891年才获得成功。 1921年电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代技术上得到重要应用，它的产量显著地增加。日前，世界上钠的工业生产多数是电解氯化钠的方法，少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。
由于新能源产业的突起，钠体系化学电源由于成本低成为了研究以及应用的另一个焦点，从而金属钠是一个常见的话题。金属钠主要用于钠离子电池负极的效率提高、钠离子电容器的负极预嵌钠。对于后者的应用意义巨大，但是同样是难点，无论是提高钠离子电池负极的效率，还是钠离子电容器的预嵌钠，都涉及到用金属钠对负极预钠化的过程。此过程如果用钠粉，问题在于安全性极差、预钠化的均匀性差；而如果采用金属钠箔或钠带，问题在于电极的需钠量有限，而目前的金属钠箔或钠带不能达到超薄且大尺寸的要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明而提供了一种超薄金属钠箔的电化学制备方法，此工艺过程所制备的金属钠箔尺寸可以任意调配，有利于推动钠离子电池及电容器的发展。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种超薄金属钠箔的电化学制备方法，包括如下步骤：
S1、制备正极、负极：将嵌钠材料做成大于20平方厘米的、均一性偏差低于0.5％的正极，将一定厚度、与正极对应尺寸的金属钠箔为做成负极，正负极间以隔膜隔开，在有机电解液中形成可以发生电化学反应的回路；
S2、将正负极接入充放电设备上，通过放电容量控制金属钠箔厚度消耗量，使钠箔厚度达到最终目标；
S3、制备完成后将所得金属钠箔用高挥发性有机溶剂进行清洗，晾干得大尺寸超薄金属钠箔(或钠带)。
进一步，所述嵌钠材料包括膨胀石墨、硬碳、软碳。
更进一步，用于清洗的所述高挥发性有机溶剂包括甲醛、乙醛、丙酮、乙醚。
本发明具有的优点和积极效果：
本发明通过充放电设备控制最终制备金属钠箔的厚度，制备完成后将所得金属钠箔用高挥发性有机溶剂进行清洗，晾干得大尺寸超薄金属钠箔。所述过程不涉及碾压等物理手段，属于纯电化学手段，所制备的金属钠箔尺寸以厚度可以任意调配。主要用于钠离子电容器负极预钠化等过程。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：
本发明的一种超薄金属钠箔的电化学制备方法，包括如下步骤：
S1、制备正极、负极：将嵌钠材料做成大于20平方厘米的、均一性偏差低于0.5％的正极，将一定厚度、与正极对应尺寸的金属钠箔为做成负极，正负极间以隔膜隔开，在有机电解液中形成可以发生电化学反应的回路；
S2、将正负极接入充放电设备上，通过放电容量控制金属钠箔厚度消耗量，使钠箔厚度达到最终目标；
S3、制备完成后将所得金属钠箔用高挥发性有机溶剂进行清洗，晾干得大尺寸超薄金属钠箔(或钠带)。
所述嵌钠材料包括膨胀石墨、硬碳、软碳等。
所述金属钠箔厚度由充放电设备控制，即剩余量＝初始量-消耗量，利用控制消耗量。
用于清洗的所述高挥发性有机溶剂包括甲醛、乙醛、丙酮、乙醚等。
所述过程不涉及碾压等物理手段，属于纯电化学手段，所制备的金属钠箔尺寸以厚度可以任意调配。
以下通过几个实施例对本发明的新体系锂电池的制备方法进行详细介绍：
实施例1
将膨胀石墨材料做成均一性极好(均一偏差为0.5％)的电极，以20平方厘米尺寸的此膨胀石墨电极为正极，以50微米厚、对应尺寸的金属钠箔为负极，以隔膜隔开，在有机电解液中形成可以发生电化学反应的回路，而后将正负极接入充放电设备上，通过充放电设备放电容量使消耗量为50％，制备完成后将所得金属钠箔用丙酮进行清洗，晾干得20平方厘米大、25微米厚金属钠箔(或钠带)，此厚度是物理碾压所达不到。
实施例2
将膨胀石墨材料做成均一性极好(均一偏差为0.2％)的电极，以100平方厘米尺寸的此膨胀石墨电极为正极，以50微米厚、对应尺寸的金属钠箔为负极，以隔膜隔开，在有机电解液中形成可以发生电化学反应的回路，而后将正负极接入充放电设备上，通过充放电设备放电容量使消耗量为70％，制备完成后将所得金属钠箔用丙酮进行清洗，晾干得100平方厘米大、15微米厚金属钠箔(或钠带)，此厚度是物理碾压所达不到。
本文所述实施例只是本发明的部分实施例，并非全部。根据上述说明书的解释和指导，本领域的技术人员基于本发明及实施例，能够对实施方式进行变更、改进、替换等，但在没有做出创新性研究前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范畴。