[發(fā)明專利]電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110450986.9
• 申請(qǐng)日: 2011-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN103107373A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳璞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州寶時(shí)得電動(dòng)工具有限公司;陳璞
• 主分類號(hào): H01M10/36
• 分類號(hào): H01M10/36;H01M4/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，具體涉及一種可充電電池。

背景技術(shù)

人類對(duì)新能源的廣泛運(yùn)用，導(dǎo)致了二次電池市場(chǎng)的急速擴(kuò)大。當(dāng)前新能源體系中對(duì)二次電池的要求無處不在。無論是電動(dòng)汽車，風(fēng)能，太陽能并網(wǎng)還是電網(wǎng)調(diào)峰，都急需一種廉價(jià)，可靠，安全和壽命長(zhǎng)的二次電池。目前所發(fā)展的二次電池主要集中在鋰離子電池，高溫鈉硫電池，鈉鎳氯電池和釩液流電池。這些電池都具有各自的優(yōu)點(diǎn)，比如鋰離子電池和高溫鈉硫電池壽命長(zhǎng)以及能量密度高，釩液流電池更是理論上具備無限的壽命等。但無論哪種電池，都無法同時(shí)滿足廉價(jià)，可靠，安全和壽命長(zhǎng)的要求。傳統(tǒng)的鋰離子電池過于昂貴，且有安全隱患；高溫鈉硫電池制造技術(shù)門檻高，售價(jià)昂貴；釩液流電池多項(xiàng)技術(shù)瓶頸目前都未能獲得突破等。

為此很多研究者都致力于水系鋰離子電池的研究，希望以此大幅降低鋰離子電池的成本并提高安全性，并提出了一些以LiMn₂O₄為正極，釩的氧化物例如LiV₃O₈等為負(fù)極、水為電解液的電池，但因此類負(fù)極在水中充放電的穩(wěn)定性差以及釩具有一定的毒性，從而限制了此類電池的發(fā)展。截至目前，已經(jīng)提出的水系鋰離子二次電池的結(jié)構(gòu)都未能擺脫基于鋰離子脫出-嵌入原理的結(jié)構(gòu)，比如已經(jīng)有報(bào)道的VO₂/LiMn₂O₄，LiV₃O₈/LiNi_0.81Co_0.19O₂，TiP₂O₇/LiMn₂O₄，LiTi₂(PO₄)₃/LiMn₂O₄，LiV₃O₈/LiCoO₂等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種低成本、安全可靠且性能優(yōu)良的可充電電池。

本發(fā)明提供了一種電池，包括正極、負(fù)極、電解液，所述正極包括正極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)能夠可逆脫出-嵌入離子；所述負(fù)極包括不參與電化學(xué)反應(yīng)的惰性材料；所述電解液包括至少一種能夠溶解電解質(zhì)并使所述電解質(zhì)電離的溶劑；所述電解質(zhì)能夠電離出至少一種在所述負(fù)極發(fā)生還原-沉積和氧化-溶解的負(fù)極陽離子，所述電池的首次工作是所述負(fù)極陽離子在負(fù)極發(fā)生還原-沉積的充電過程。

優(yōu)選的，所述負(fù)極的材料選自金屬Ni、Cu、Ag、Pb、Sn、Fe、Al或經(jīng)過鈍化處理的上述金屬中的一種。

優(yōu)選的，所述負(fù)極的材料選自碳基材料、不銹鋼或具有鍍/涂層的金屬，所述鍍/涂層含有C、Sn、In、Ag、Pb、Co、Zn的單質(zhì)，合金，或者氧化物中至少一種。

優(yōu)選的，所述鍍/涂層的厚度范圍在1-1000nm之間。

優(yōu)選的，所述負(fù)極陽離子包括金屬離子，所述金屬選自Zn、Fe、Cr、Cu、Mn、Ni中的至少一種。

優(yōu)選的，所述負(fù)極陽離子存在于所述電解液中的形式是氯酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、甲酸鹽、磷酸鹽中的至少一種。

優(yōu)選的，所述負(fù)極陽離子的濃度范圍為0.5-15mol/L。

優(yōu)選的，所述負(fù)極還包括形成于所述負(fù)極表面的多孔層，所述多孔層具有微米或亞微米或納米級(jí)孔隙。

優(yōu)選的，所述多孔層的厚度范圍為0.05-1mm。

優(yōu)選的，所述多孔層包括碳基材料。

優(yōu)選的，所述碳基材料選自科琴碳黑、活性碳、碳納米管、碳纖維、石墨中的至少一種。

優(yōu)選的，所述碳基材料為活性碳粉末與粘結(jié)劑的混合物，所述活性碳粉末占所述多孔層的重量百分比范圍為20-99％。

優(yōu)選的，所述活性碳為活性碳?xì)只蚧钚蕴祭w維布。

優(yōu)選的，所述負(fù)極的表面形成有石墨烯層。

優(yōu)選的，所述正極活性物質(zhì)包括能夠可逆脫出-嵌入鋰離子或鈉離子或鎂離子的材料中的至少一種。

優(yōu)選的，所述正極活性物質(zhì)包括符合通式Li_1+xMn_yM_zO_k的尖晶石結(jié)構(gòu)化合物，其中，0≤x≤0.5，1≤y≤2.5，0≤z≤0.5，3≤k≤6，M選自Na、Li、Co、Mg、Ti、Cr、V、Zn、Zr、Si、Al中至少一種。