[發明專利]鋁離子電池電解質溶液與電池

在審

• 申請號: 201910033556.3
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109888395A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 葉瑛;夏天;張平萍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569;H01M10/0567;H01M10/054
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種鋁離子電池電解質溶液，其特征在于，它是由三氯化鋁、活化劑和溶劑組成，三氯化鋁與活化劑的摩爾比介于1:1至1.5:1。

2.一種如權利要求1所述鋁離子電池電解質溶液，其特征在于，它的制備方法包括以下步驟：

1)將活化劑溶解在溶劑中，得到混合溶液；

2)在攪拌的同時，在混合溶液中加入三氯化鋁，三氯化鋁與活化劑的摩爾比介于1:1至1.5:1；隔絕空氣溶解后得到電解質溶液。

3.一種采用如權利要求1或2所述的電解質溶液的電池，其特征在于，它包括有殼體，金屬鋁陽極，碳陰極和所述電解質溶液；在鋁陽極和碳陰極之間設置絕緣且允許離子透過的隔膜，或者使二者之間保持0.5-1.5mm的間隔；該電池是一種二次電池，電池放電后可重新充電重復使用。

4.如權利要求3所述的電池其特征在于，所述的鋁陽極是用金屬鋁板或金屬鋁棒制成的電池陽極，它的形狀需與碳陰極匹配。

5.一種如權利要求3或4所述的電池的組裝和使用方法，其特征在于它的步驟如下：

1)先將所述電解質溶液灌注到電池殼體內；

2)將正負電極組裝在一起，將電極放入盛有電解質溶液的電池殼體內，抽真空1-2小時；

3)抽氣完成后將電池殼體密封，將鋁陽極和碳陰極分別連接在外電源的正極和負極上進行充電。

6.如權利要求1或2所述的鋁離子電池電解質溶液，其特征在于，所述的活化劑是季銨鹽或咪唑鹽中的一種或數種；其中季銨鹽化學通式為R₄NCl，式中R為碳原子數為1至18的烷基，四個R可以為相同，也可以為不同的有機基團；咪唑鹽是咪唑、烷基咪唑的氯化物，化學式可以表示為：(C₃H₃N₂)·Cl，(C₃H₂N₂R)·Cl，(C₃HN₂R₁R₂)·Cl，其中R，R₁和R₂均為烷基，R₁和R₂可以為相同，也可以為不同的烷基；。

7.如權利要求6所述的鋁離子電池電解質溶液，其特征在于，所述的季銨鹽代表性化合物如：十六烷基三甲基氯化銨，十八烷基三甲基氯化銨，雙十烷基二甲基氯化銨，雙十八烷基二甲基氯化銨，四乙基氯化銨，四丙基氯化銨，四丁基氯化銨，四戊基氯化銨。

8.如權利要求6所述的鋁離子電池電解質溶液，其特征在于，所述的咪唑鹽代表性化合物如：氯化1-乙基-3-甲基咪唑，氯化1-丁基3-甲基咪唑，氯化1-己基-3-甲基咪唑，氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑。

9.如權利要求1或2所述的鋁離子電池電解質溶液，其特征在于，其特征在于，所述的溶劑是碳酸酯類化合物中的一種或數種，所述的碳酸酯類化合物包括但不限于碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、甲基苯基碳酸酯(MPC)、γ-丁內酯(GBL)。

10.如權利要求5所述的組裝和使用方法，其特征在于，若電池在海水中工作，當電池放電完畢但急需用電時，可以通過以下步驟獲取額外電能：

1)將電池的正極和負極切換位置，即將金屬鋁陽極連接在外電路的負極上，碳電極連接在外電路的正極上；

2)打開電解液槽，讓電極直接接觸海水，并保持電池對環境海水呈開放狀態；海水與金屬鋁電極和碳電極發生電化學反應，形成電流并做功。