[發(fā)明專利]一種水溶液鉀離子電池電容器和應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710807182.7 | 申請日： | 2017-09-08 |
| 公開（公告）號： | CN109473290B | 公開（公告）日： | 2021-02-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 胡勇勝;蔣禮威;陳立泉 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院物理研究所 |
| 主分類號： | H01G11/30 | 分類號： | H01G11/30;H01G11/34;H01G11/62;H01G11/06 |
| 代理公司： | 北京慧誠智道知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11539 | 代理人： | 李楠 |
| 地址： | 100190 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 水溶液 離子 電池 電容器 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明公開了一種水溶液鉀離子電池電容器和應(yīng)用，所述電池電容器包括：由鉀基普魯士藍類化合物構(gòu)成的正極材料、由活性炭或石墨烯構(gòu)成的負(fù)極材料、高鹽濃度水系電解液；鉀基普魯士藍類化合物的通式為：KxMyFe(CN)6·zH2O，其中M為Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一種或幾種，0＜x≤2，0＜y≤1，0≤z≤5；電解液為含鉀離子的水溶液；水溶液鉀離子電池電容器充電時，正極材料中的鉀離子發(fā)生脫嵌反應(yīng)，從正極材料中脫出，通過電解液轉(zhuǎn)移，吸附在負(fù)極材料中；水溶液鉀離子電池電容器放電時，鉀離子從負(fù)極材料解離出，通過電解液轉(zhuǎn)移，嵌回正極材料中。本發(fā)明具有長循環(huán)壽命和超高功率性能等特點，適合電動汽車、儲能電網(wǎng)等領(lǐng)域。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及新能源儲能器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水溶液鉀離子電池電容器和應(yīng)用。
背景技術(shù)
隨著石油資源的不斷消耗和環(huán)境污染的日益加劇,發(fā)展風(fēng)能、太陽能等可再生能源及電動汽車已經(jīng)成為全球性的課題。在發(fā)展這些新能源過程中，儲能成為限制可再生能源大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。在所有儲能體系中，電化學(xué)儲能以維護簡單、轉(zhuǎn)換效率高、靈活性等優(yōu)點得到各國政府和學(xué)者的廣泛關(guān)注。在電化學(xué)儲能中鋰離子電池以其高電壓、高容量、長循環(huán)壽命在人們生活中得到廣泛應(yīng)用。已經(jīng)從小的家用電器的應(yīng)用到高的能量密度、大功率的應(yīng)用設(shè)備，像電動汽車、國家電網(wǎng)。但是由于鋰資源儲量有限且分布不均，隨著有限鋰資源的逐漸消耗，鋰的成本逐漸升高，鋰離子電池作為大規(guī)模儲能在未來肯定會受到很大限制。而鉀作為和鋰同一主族的堿金屬元素，具有儲量豐富、電極電位和鋰的接近等優(yōu)點。室溫鉀離子電池的研究因此開始得到研究人員的關(guān)注。
鉀離子電池和鋰離子電池工作原理類似，在非水的鉀離子電池中電解液為六氟磷酸鉀或者三氟甲磺酸鉀溶解在有機溶液劑中，有機溶劑易揮發(fā)、熔沸點比較低、易燃、易爆，容易出現(xiàn)一些安全問題。從安全性能以及成本來看，水溶液鉀離子電池更值得研究。目前關(guān)于水溶液鉀離子二次電池的研究非常少。只有極少量報道關(guān)于普魯士藍化物在三電極中作為水系鉀離子電池正極，而關(guān)于水系鉀離子電池的全電池報道就更是少之又少。主要是因為在水系體系中，可選擇的正負(fù)極材料太少，并且普通的水系電解液窗口也有很大的限制。一般的水系鉀離子全電池電壓不能超過1.8V，能量密度低且難以在低倍率下循環(huán)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供了一種水溶液鉀離子電池電容器和應(yīng)用，其中水溶液鉀離子電池電容器具有高電壓(可高于1.8V)、高能量密度、高功率密度、并且可低倍率循環(huán)的性能和特點。
第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種水溶液鉀離子電池電容器，包括：
由鉀基普魯士藍類化合物構(gòu)成的正極材料、由活性炭或石墨烯構(gòu)成的負(fù)極材料、高鹽濃度水系電解液；所述鉀基普魯士藍類化合物的通式為：KxMyFe(CN)6·zH2O，其中M為Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一種或幾種，0＜x≤2，0＜y≤1，0≤z≤5；所述電解液為含鉀離子的水溶液；
所述水溶液鉀離子電池電容器充電時，所述正極材料中的鉀離子發(fā)生脫嵌反應(yīng)，從所述正極材料中脫出，通過電解液轉(zhuǎn)移，吸附在所述負(fù)極材料中；
所述水溶液鉀離子電池電容器放電時，所述鉀離子從所述負(fù)極材料解離出，通過電解液轉(zhuǎn)移，嵌回所述正極材料中
優(yōu)選的，所述活性炭的比表面積在500m2/g到5000m2/g之間；所述石墨烯的比表面積在400m2/g到2630m2/g之間。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于中國科學(xué)院物理研究所，未經(jīng)中國科學(xué)院物理研究所許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201710807182.7/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
