[發明專利]二級固態電源

有效

• 申請號: 200680021969.0
• 申請日: 2006-04-19
• 公開（公告）號: CN101341614A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 亞歷山大·阿爾卡季葉維奇·波塔寧
• 申請（專利權）人: 波塔寧協會有限公司
• 主分類號: H01M6/18
• 分類號: H01M6/18;H01M4/58
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明涉及電學領域，尤其涉及二級電源(蓄電池)，用于遠程通訊系統(telecomunication?system)的電子和微電子設備，便攜式計算機，電動車輛等，它們要求安全的可再充電的具有高能量和低自放電的電池。以下參數可以被認為是對二級電池廣泛應用領域而言很有前途的參數：?

比能量為500Wh/kg?

能量密度為600Wh/dm³

充電/放電循環數約為1000?

自放電約為1-3％/年。?

但是，最高的比能量參數會引起安全問題，而安全問題是對這些電化學電池而言至關重要的問題。高級電池的能量密度約為500-1000Wh/dm³或1.8-3.6kJ/cm³。這些值與一些爆炸物的爆炸轉化能量差不多，例如TNT?6.7kJ/cm³(A.A.Potanin.Solid?State?Chemical?Battery?with?LaF₃-Like?Ionic?Cnoducors.//Russ.Chem.Journ.(J.of?Mend.Russ.Chem.Soc.)，2001，v.45，№5-6，pp.58-63)。因此，具有固態陽極、電解質和陰極以及在充電/放電過程中在所述的陰極和陽極之間產生反應的固相電流的固態電源，是具有高比能量參數的眾所周知的電化學電池中最有前途的。基于固態氟化物離子導體的固態氟化物離子電源，因其高能量和安全性，而在這些電化學電池當中是值得注意的，(A.A.Potanin.Solid?State?Chemical?Battery?with?LaF₃-Like?Ionic?Conductors.//Russ.Chem.Journ.(J.of?Mend.Russ.Chem.Soc.)，2001，v.45，№5-6，pp.58-63)。?

背景技術

基于氟離子(對其而言，充電和放電過程是可能的)的固體導體的固態電源是已知的。具體而言，在放電狀態存在以下組成的電源現在是已知的(Патент?велиκобританииNo?1524126，H01M?6/18，10/36，oпyбл.06.09.78)，即：?

C/PbF₂(具有KF添加劑)/Ag?

Pb/PbF₂(具有KF添加劑)/Ag?

Pb/PbF₂(具有KF添加劑)/Cu?

C/PbF₂(具有KF添加劑)/Cu?

C/PbF₂(具有KF添加劑)/C，?

而在充電狀態存在以下組成：?

Pb/PbF₂(具有KF添加劑)/AgF/Ag?

Pb/PbF₂(具有KF添加劑)/CuF₂/Cu?

Pb/PbF₂(具有KF添加劑)/PbF₂/C。?

這些電池的固體電解質是基于氟化鉛以及氟化鉀添加劑的復合型氟化物。在這些電池中使用的Pb/AgF電極對的特征在于電極過程的可逆性。因此，上述電池可以用作初級電池和二級電池。不過，該二級電池的應用的特征在于低能量。低能量值可以解釋為由于在充電過程中由氟化鉛組成的固體電解質電解和隨后在陽極上形成Pb而致使電解質層破壞和短路。這導致的結果是，在執行充電循環過程中可以實現低充電容量，結果是電源具有低電容。給定設備的電容增加只有通過尺寸(dimensions)增加才可以實現，這不總是可允許的和合理的，因為在此情況下電源具有非常低的特性(specific?characteristics)。?

對以上熟知的電源而言，比能量為0.45W·h/kg，能量密度為3.6W·h/dm³，這明顯低于鎳-鎘蓄電池(70W·h/kg，120W·h/dm³)，或者鋰離子蓄電池(130W·h/kg和300W·h/dm³)。?