本发明属于钠金属电池，涉及一种三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片及其制备方法和在钠金属电池中的应用。
背景技术：
1、钠金属负极具有比容量高(1165mah/g)、氧化还原电位低(-2.71v vs.she)、成本低以及原材料丰富等诸多优点，有望实现高能量密度储能。然而，高活性金属钠在循环充放电过程中仍面临诸多挑战，例如不均匀的钠沉积、严峻的钠枝晶生长、不稳定的sei膜和剧烈的体积膨胀等，从而导致电池循环稳定性差、库仑效率低，甚至出现枝晶刺穿隔膜引发爆炸等安全事故，极大限制了钠金属电池的实际应用及发展。
2、在众多钠金属负极改性策略中，利用三维集流体衬底负载金属钠被认为是一种有效方案。三维衬底一方面可以调控空间电流密度均匀分布，减缓钠枝晶生长，另一方面也可以有效缓冲钠沉积/剥离过程的体积变化应力，提升电极稳定性。其中碳布纤维是一种常用的三维集流体衬底，具备电导率高、机械稳定性强、质量轻、成本低等优点；然而纯的碳布纤维不具备亲钠性，很难吸附熔融金属钠。
技术实现思路
1、鉴于此，本发明的目的是提供一种三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片及其制备方法和在钠金属电池中的应用，该三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片实现了金属钠在三维碳布衬底上的充分浸润与均匀分布。
2、为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：
3、本发明提供了一种三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片的制备方法，包含以下步骤：
4、(1)将碳布置于乙醇、乙二醇和五水合硝酸铋的混合溶液中，进行溶剂热反应，得到生长了bi2o3纳米片阵列的碳布bi2o3/cc；
5、(2)将步骤(1)得到的bi2o3/cc进行热处理，降温后得到生长了bi2o3/bi纳米颗粒的三维碳布衬底bi2o3/bi/cc；
6、(3)将金属钠加热至熔融态，然后用步骤(2)制得的三维碳布衬底bi2o3/bi/cc接触熔融钠，钠被全部吸附至衬底的表面及内部，得到三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片。
7、作为优选的技术方案，所述步骤(1)中，碳布的厚度为360μm，单根碳纤维直径为10μm。
8、作为优选的技术方案，所述步骤(1)的混合溶液中，乙醇和乙二醇的体积比为1-5:1，五水合硝酸铋的含量为0.03-0.1m。
9、作为优选的技术方案，所述步骤(1)中溶剂热反应的条件为：反应温度140-200℃，反应时间3-8小时。
10、作为优选的技术方案，所述步骤(2)中热处理的条件为：ar氛围，升温速率5-15℃/min，热处理温度300-600℃，保温时间1-4小时。
11、作为优选的技术方案，所述步骤(3)中，金属钠在三维碳布衬底bi2o3/bi/cc上的负载量为10-40mg/cm2。
12、本发明还提供了上述制备方法制备的三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片。
13、本发明还提供了一种钠金属对称电池，以所述的三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片为电池正负极组装钠金属对称电池。
14、本发明还提供了一种钠金属全电池，以所述的三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片为电池负极组装钠金属全电池。
15、本发明的有益效果在于：
16、本发明将bi2o3/bi颗粒均匀生长在三维碳布纤维上，构筑了一种高亲钠性的三维导电衬底，并通过熔融渗钠的方式制备了三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片。亲钠性的bi2o3/bi纳米颗粒均匀分散在碳布纤维上，当其与熔融钠接触时，易发生合金反应形成na3bi缓冲修饰层，该缓冲层可大幅降低钠成核能垒，有效提升三维衬底与金属钠的亲和性与吸附性，使得熔融金属钠与碳布充分浸润并均匀分布于三维框架中。金属钠在三维碳布衬底上的充分浸润与均匀分布，提升了三维集流体衬底中金属钠的负载量，合适的负载量既能够缓冲钠沉积/剥离过程中的形变与应力，也可以降低电极界面阻抗，并有效抑制钠枝晶生长，优化界面反应过程，提升电池的倍率性能和循环寿命。
1.一种三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，碳布的厚度为360μm，单根碳纤维直径为10μm。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)的混合溶液中，乙醇和乙二醇的体积比为1-5:1，五水合硝酸铋的含量为0.03-0.1m。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中溶剂热反应的条件为：反应温度140-200℃，反应时间3-8小时。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中热处理的条件为：ar氛围，升温速率5-15℃/min，热处理温度300-600℃，保温时间1-4小时。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，金属钠在三维碳布衬底bi2o3/bi/cc上的负载量为10-40mg/cm2。
7.权利要求1至6任意一项所述的制备方法制备的三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片。
8.一种钠金属对称电池，其特征在于：以权利要求7所述的三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片为电池正负极组装钠金属对称电池。
9.一种钠金属全电池，其特征在于：以权利要求7所述的三维层级na/na3bi/cc复合金属钠片为电池负极组装钠金属全电池。
