[實用新型]一種固態有機二次電池

有效

• 申請號: 201920705269.8
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN211017283U
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 杜付明;葉拓;張勇;謝忠祥
• 申請（專利權）人: 湖南工學院
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/0525;H01M4/62
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 王翀;陽江軍

本實用新型提供了一種固態有機二次電池，從上至下依次疊設有有機正極、固體電解質層、過渡層以及金屬負極，所述有機正極為由有機活性材料和兼具離子和電子導電性的粘結劑制成，所述過渡層為納米厚度的氧化物過渡層，所述有機正極涂覆于所述固體電解質層的一側表面，所述過渡層沉積于所述固體電解質層的另一側表面，所述金屬負極沉積于所述過渡層遠離所述固體電解質層的一層表面。本實用新型的有益效果如下：采用固體電解質，可以從根本上防止有機正極材料溶解在液態電解液中，提高循環性能；固體電解質難以燃燒，保證電池的安全；采用同時具有電子和離子導電性的粘結劑，可以不使用大量導電碳，減少不可逆容量，提高有機活性材料的質量分數。

【技術領域】

本實用新型涉及檢測設備技術領域，尤其涉及一種固態有機二次電池。

【背景技術】

隨著電動汽車的大規模儲能的需求，人們對電池的能量密度要求越來越高。現有的液態鋰離子電池正極主要采用無機金屬氧化物，如LiFePO₄、LiMn₂O₄、LiCoO₂、三元材料等，比容量最多為200mAh/g，無法滿足人們的對電動汽車里程的需求。此外，無機金屬資源缺乏，對環境污染嚴重，不利于長期發展。有機正極材料被認為具有“綠色可持續”概念的鋰/鈉電池的理想電極材料，主要包括導電聚合物、含硫化合物、氮氧自由基化合物和含氧共軛化合物。其中，含氧共軛化合物具有比容量高、成本低、反應動力學快等諸多優點，尤其受到人們關注。專利文獻CN201810781838.7和CN201711241281.X分別公開了一種有機正極材料。但是，含氧共軛化合物還存在導電性差以及在電解液中容易損失的問題。通過導電劑加入正極在一定程度上可以改善導電性能，但是大量導電劑加入會引起活性物質比例下降，不可逆容量增加，如專利文獻CN201711183314.X。此外，鋰鹽化措施雖然可以降低有機正極材料的溶解性，但會額外引入多個非電化學活性的 Li⁺-O^-官能團，導致比容量降低，而且官能團Li+-O-的供電子效應會降低小分子共軛羰基化合物的氧化還原電位，影響正極材料性能發揮，如文獻Chem.Commun.，2011，47:2414.。而且，有機正極材料采用液態電解液的安全問題也不容忽視。

但是，相關技術中的電池存在以下缺點：

①有機正極材料容易溶解在液態電解液，導致循環性能持續下降；

②鋰鹽化措施會額外引入多個非電化學活性的Li⁺-O^-官能團，導致比容量降低，而且官能團Li⁺-O^-的供電子效應會降低小分子共軛羰基化合物的氧化還原電位，影響正極材料性能發揮；

③有機正極材料和液態電解液的安全問題難以克服；

④有機正極材料導電性差，加入大量導電碳在一定程度上可以改善導電性能，但會引起活性物質比例下降，不可逆容量增加。

【實用新型內容】

本實用新型公開了一種固態有機二次電池，其不但可以提高電池的安全性能，還能提高有機正極材料的比例，減少不可逆容量，提高電池的能量密度。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案為：

一種固態有機二次電池，從上至下依次疊設有有機正極、固體電解質層、過渡層以及金屬負極，所述有機正極為由有機活性材料和兼具離子和電子導電性的粘結劑制成，所述過渡層為納米厚度的氧化物過渡層，所述有機正極涂覆于所述固體電解質層的一側表面，所述過渡層沉積于所述固體電解質層的另一側表面，所述金屬負極沉積于所述過渡層遠離所述固體電解質層的一層表面。

作為本實用新型的一種改進，所述有機活性材料包括導電聚合物、含硫化合物、氮氧自由基化合物或含氧共軛化合物中的至少一種。

作為本實用新型的一種改進，所述粘結劑為環化聚丙烯腈。