[發(fā)明專利]一種雙離子電池及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810035623.0
• 申請(qǐng)日: 2018-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN108321394A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林孟昌;呂子川;韓梅;孫軍輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/587
• 分類號(hào): H01M4/587;H01M10/05;H01M10/0566;H01M10/0585
• 代理公司: 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 李宏偉

本發(fā)明公開了一種雙離子電池及其制備方法，所述雙離子電池，包括由石墨、粘合劑制備的正極和負(fù)極、介于正極和負(fù)極之間的隔膜與電解液，所述電解液為純離子液體，無任何添加溶劑；所述正極和負(fù)極的活性物質(zhì)均為鱗片石墨或熱解石墨。所述制備方法包括以下步驟：制備電極漿料，制備電極極片，制備電池袋，制備電池。該雙離子電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理、使用方便，具有寬電化學(xué)窗口(1?4.2V)、高放電電壓平臺(tái)、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種雙離子電池及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，電池作為便攜式電子設(shè)備和儲(chǔ)能元件需求量不斷增大。近年來，鋰離子電池得到了廣泛的研究并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。目前傳統(tǒng)鋰離子電池的正極材料主要是使用LiCoO₂，LiFePO₄和LiMn₂O₄等，負(fù)極材料使用石墨，但是鋰離子電池的正極材料價(jià)格昂貴且毒性大，而且鋰離子電池也存在短路后易燃易爆炸等安全性問題。為了進(jìn)一步提高鋰離子電池的性能，人們研究出基于鋰鹽電解質(zhì)(LiPF₆)，使用石墨作為正極的新型雙離子電池，例如：專利一種新型二次電池及其制備方法(申請(qǐng)?zhí)枺?01510856238.9，申請(qǐng)日：2015-11-30，公開號(hào)：CN105449186A，公開日：2016-03-30)、專利一種二次電池及其制備方法(申請(qǐng)?zhí)枺?01610998823.7，申請(qǐng)日：2016-11-12，公開號(hào)：CN106340651A，公開日：2017-01-18)以及專利一種新型鈉離子電池及其制備方法(申請(qǐng)?zhí)枺?01580001257.1，申請(qǐng)日：2015-12-30，公開號(hào)：CN107148697A，公開日：2017-09-08)，但上述電池也存在放電容量低，使用壽命短，容量衰減快的缺點(diǎn)，因此發(fā)展新一代高性能儲(chǔ)能設(shè)備仍面臨巨大挑戰(zhàn)。

使用不含鋰元素的離子液體作為電解液的雙離子電池是目前研究的焦點(diǎn)，相比傳統(tǒng)的鋰離子電池而言，具有安全、電位窗寬廣、廉價(jià)、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。雙離子電池使用廉價(jià)且易得的石墨同時(shí)作為正、負(fù)極材料。使用電導(dǎo)率高、粘度低且不含鋰元素的的離子液體作為電解液，電解液提供的陰離子和陽離子在電池充電過程中嵌入到石墨電極中，當(dāng)電池放電過程中，已經(jīng)嵌入石墨中的陰陽離子脫嵌而出，回到電解液中。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種雙離子電池及其制備方法，該雙離子電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理、使用方便，具有寬電化學(xué)窗口(1-4.2V)、高放電電壓平臺(tái)、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種雙離子電池，包括正極、負(fù)極、介于正極和負(fù)極之間的隔膜與電解液，所述正極和負(fù)極均由石墨和粘合劑混合制備得到，所述電解液為離子液體。

可選地，所述正極和負(fù)極的活性物質(zhì)均為鱗片石墨或熱解石墨。

可選地，所述粘合劑為聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯丁二烯共聚物、氟化橡膠、聚氨酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸乙酯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚己內(nèi)酞胺、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚丙烯酸，及其衍生物、混合物或共聚物。

可選地，所述粘合劑為聚丙烯腈和聚丙烯酸的共聚物。

可選地，離子液體的陽離子為咪唑類陽離子、吡啶類陽離子、吡咯烷類陽離子或銨類陽離子中的一種或幾種，離子液體的陰離子為四氟硼酸根離子、六氟磷酸根離子或氯鋁酸根離子一種或幾種。

可選地，所述離子液體為摩爾比為1：1的DMPICl-AlCl₃離子液體；所述DMPICl全稱1,2-Dimethyl-3-propylimidazolium chloride，別名1，2-Dimethyl-3-propyl-1H-imidazoliumchloride，中文名稱為氯化1,2-二甲基-3-丙基咪唑，分子式C₈H₁₅ClN₂，結(jié)構(gòu)式為：