[發明專利]一種非水體系的鋰高鐵電池

無效

• 申請號: 200710042877.7
• 申請日: 2007-06-27
• 公開（公告）號: CN101083326A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 張俊喜;宋啟云;張文博;董俊杰
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H01M6/14
• 分類號: H01M6/14;H01M10/36;H01M4/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種以高鐵酸鹽和金屬鋰為活性電極的電池，更具體地說是涉及一種具有高比能量的非水電解液的鋰高鐵酸鉀電池。

背景技術

近年來對Na₂FeO₄、K₂FeO₄、BaFeO₄、Li₂FeO₄等高鐵酸鹽的報道較多。高鐵酸鹽具有較強的氧化性，電極過程涉及3電子轉移，在酸性、堿性溶液中電極電勢分別為2.20V，0.72V，因此可構成具有較高放電電壓和比容量的電池。高鐵酸鹽的放電產物為Fe(OH)₃和水合氧化鐵，對環境無污染并能起到凝絮作用，有助于保護環境，原料鐵資源豐富，價格低廉，可用來制備高能綠色環保電池。但是，高鐵酸鹽極易溶于水，在水溶液或含水的溶液中很不穩定，在堿性溶液中會發生水解導致高鐵酸鹽分解。由于高鐵酸鹽在很多非水性有機溶劑中溶解度較低，穩定性也很好，所以考慮將高鐵酸鹽在非水電解液中作為正極活性物質。非水電解液中常用的負極材料為鋰，由于鋰金屬密度小、電位高、電化學容量大、導電性好，因而具有較高的電壓和比能量。鋰與高鐵酸鹽組成電池，單體開路電壓理論值約為3.77V，理論容量(以正極計)為369mAh/g。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是通過對Li-K₂FeO₄電池的電解液等相關材料的篩選，最終獲得容量較高，性能穩定的鋰高鐵酸鹽電池。

本發明采用的技術方案：一種非水電解液的鋰高鐵酸鉀電池，以高鐵酸鉀電極為正極，金屬鋰為負極，以LiPF₆的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯體積比為1∶1的溶液為電解液，聚乙烯多孔膜為隔膜，不銹鋼編織網為集流體，在相對濕度小于1％的手套箱中裝配而成；其中所述高鐵酸鉀電極通過下列步驟制備而成：按質量比稱取K₂FeO₄∶石墨∶PVDF＝16∶5∶1，在研缽中充分混合，加入少量N-甲基-2-吡咯烷酮調濕，均勻涂敷在碳纖維布上，經真空干燥后，壓片即制成所述高鐵酸鉀正極。

發明的有益效果，采用G2001A型LAND電池測試系統對本發明非水電解液的鋰高鐵酸鉀電池的電化學性能進行了測試，本發明性能穩定，放電電流為0.3mA，終止電壓為0.8V，電池的開路電壓可達到3.3V，平均工作電壓為2.3V，質量比容量可達320mAh/g。本發明的鋰高鐵酸鉀電池還克服了目前使用的鉛酸蓄電池、鋅汞電池、堿性二氧化錳電池廢棄后污染環境、難于回收再用的缺點，對環境有益且可回收利用。本發明的鋰高鐵酸鉀電池可替代Li/SOCl₂電池應用于軍事領域，也可與鋰離子電池一樣應用于電子、信息、電器等方面，在提倡能源節約型社會的未來具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明鋰高鐵酸鉀的放電曲線圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式對本發明進一步詳細描述，一種非水電解液的鋰高鐵酸鉀電池，以高鐵酸鉀電極為正極，金屬鋰為負極，以LiPF₆的碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯體積比為1∶1的溶液為電解液，聚乙烯多孔膜為隔膜，不銹鋼編織網為集流體，在相對濕度小于1％的手套箱中裝配而成；其中所述高鐵酸鉀電極通過下列步驟制備而成：按質量比稱取K₂FeO₄∶石墨∶PVDF＝16∶5∶1，在研缽中充分混合，加入少量N-甲基-2-吡咯烷酮調濕，均勻涂敷在碳纖維布上，經真空干燥后，壓片即制成所述高鐵酸鉀正極。所述的EC、DMC，PVDF的全稱為：

EC：碳酸乙烯酯，DMC：碳酸二甲酯，PVDF：聚偏氟乙烯。