[發(fā)明專利]水系電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110839031.6
• 申請(qǐng)日: 2021-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN115692718A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李成鋼;陳璞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瑞海泊（青島）能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/66
• 分類號(hào): H01M4/66;H01M10/36
• 代理公司: 北京知帆遠(yuǎn)景知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11890
• 代理人: 范心田

本發(fā)明公開了一種水系電池，該水系電池包括：正極和電解液，所述正極包括正極集流體和正極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)形成在所述正極集流體表面上，并且所述正極集流體包括鋁箔和涂炭層，所述涂炭層形成在所述鋁箔的表面上；所述電解液包括電解液主鹽、氧化成膜劑和沉淀成膜劑。本申請(qǐng)的水系電池具有優(yōu)異的耐腐蝕性，從而使得該水系電池具有優(yōu)異的庫(kù)侖效率和循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水系電池。

背景技術(shù)

在水系電池中，正極集流體除了要具備良好的導(dǎo)電性，還需具有較強(qiáng)的耐氧化能力與優(yōu)異的抗電解液腐蝕能力。因此，適合用做水系電池正極集流體的金屬材料較少。目前，以鎳氫、鎳鋅等為代表的環(huán)保型水系電池中，電解液為強(qiáng)堿溶液，金屬鎳做為正極集流體使用時(shí)，鎳表面可以形成一層致密的氧化層，抑制金屬鎳被持續(xù)氧化，因此在堿性電解液中，鎳金屬可以做為正極集流體使用。然而在中性和偏酸性電解液中，傳統(tǒng)、大宗類的金屬類集流體(除金屬鈦)均難以有效抵抗正極區(qū)的電化學(xué)腐蝕。因此，正極集流體的選擇及其可靠性在一定程度上限制了此類電池的大規(guī)模推廣應(yīng)用。

鋰電池級(jí)鋁箔是一種純度較高的鋁合金制品，價(jià)格低廉，具有導(dǎo)電、耐氧化、抗腐蝕等優(yōu)異特性,是理想的有機(jī)系鋰電池正極集流體。然而，在弱酸性及中性水性電解液中，鋁箔作為正極集流體應(yīng)用，不可避免地存在氫氧根、質(zhì)子對(duì)鋁箔表面氧化層(Al₂O₃)的破壞，在正極高電位情形下，鋁箔迅速發(fā)生電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致正極失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種水系電池，本申請(qǐng)的水系電池具有優(yōu)異的耐腐蝕性，從而使得該水系電池具有優(yōu)異的庫(kù)侖效率和循環(huán)穩(wěn)定性。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種水系電池。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述水系電池包括：

正極極片，所述正極極片包括正極集流體和正極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)形成在所述正極集流體表面上，并且所述正極集流體包括鋁箔和涂炭層，所述涂炭層形成在所述鋁箔的表面上；

電解液，所述電解液包括電解液主鹽、氧化成膜劑和沉淀成膜劑。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的水系電池，其正極極片中的正極集流體采用鋁箔和在鋁箔上形成涂炭層組成，使得正極集流體具有良好的耐腐蝕性能，同時(shí)通過(guò)在鋁箔和正極活性物質(zhì)之間形成涂炭層，可以提高正極活性物質(zhì)與鋁箔的界面接觸面積及在水性電解液中接觸力的可靠性，從而最大限度的降低和穩(wěn)定界面電子傳導(dǎo)能量壁壘，提高界面導(dǎo)電性及導(dǎo)電穩(wěn)定性。并且涂炭層同正極活性物質(zhì)接觸面屬于非金屬與非金屬接觸，電子傳導(dǎo)能量壁壘較低，接觸電阻偏小，不影響電芯性能。另外，在電解液中添加氧化成膜劑和沉淀成膜劑，可以有效抑制氫氧根、質(zhì)子對(duì)鋁箔表面氧化而對(duì)其的破壞，從而進(jìn)一步提高正極集流體的耐腐蝕性能。由此，本申請(qǐng)的水系電池中正極極片具有優(yōu)異的耐腐蝕性，從而提高其庫(kù)侖效率和循環(huán)穩(wěn)定性。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的水系電池還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述涂炭層采用導(dǎo)電漿料形成，所述導(dǎo)電漿料包括含碳導(dǎo)電劑、分散劑、粘結(jié)劑和溶劑。由此，可以顯著提高正極集流體的耐腐蝕性。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述含碳導(dǎo)電劑、所述分散劑、所述粘結(jié)劑和所述溶劑的質(zhì)量比為(30～60)：(10～15)：(15～30)：(50～65)。由此，可以顯著提高正極集流體的耐腐蝕性。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述含碳導(dǎo)電劑包括KS6、KS15、SP和乙炔黑中的至少之一。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述分散劑包括聚氨酯和丙烯酸樹脂中的至少之一。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述粘結(jié)劑包括SBR和851型高分子粘結(jié)劑中的至少之一。