正极材料,含有正极材料的水系电池的制作方法_3

文档序号:8445982阅读:来源:国知局
中的质量百分比范围为5-50%。导电填料的平均粒径并没有特别限定,通常范围 在lOOnm到 100ym。
[0065] 当导电膜中包含导电填料时,导电膜中的聚合物优选包含起到结合导电填料作用 的非导电聚合物,非导电聚合物增强了导电填料的结合,改善了电池的可靠性。优选的,非 导电聚合物为热塑性聚合物。
[0066] 具体的,热塑性聚合物包括但不仅限于聚締姪如聚己締、聚丙締,聚了締,聚氯己 締,聚苯己締,聚酷胺,聚碳酸醋,聚甲基丙締酸甲醋,聚甲醒,聚苯離,聚讽,聚離讽、了苯橡 胶或聚偏氣己締中的一种或多种。其中,优选为聚締姪、聚酷胺和聚偏氣己締。该些聚合物 容易通过热而烙化,因此容易与正极集流体复合在一起。此外,该些聚合物具有大电位窗 口,从而使正极稳定并为电池输出密度节省重量。
[0067] 优选的,导电膜通过热压复合、抽真空或喷涂方式结合到正极集流体上。
[0068] W下,对本发明的电解液做详细的描述和说明。
[0069] 电解液包括电解质W及溶剂。电解质至少能够电离出第一金属离子和第二金属离 子,第一金属离子在充放电过程中在正极能够可逆脱出-嵌入,第二金属离子在充电过程 中在负极还原沉积为第二金属,第二金属在放电过程中氧化溶解为第二金属离子。
[0070] 其中,电解液中溶剂的目的是溶解电解质,并使电解质在溶剂中电离,最终在电解 液中生成阳离子和阴离子。
[0071] 具体的,溶剂为水溶液。
[0072] 其中,电解质中的第一金属离子,在充放电过程中在正极能够可逆脱出-嵌入。即 在电池放电时,电解液中的第一金属离子嵌入正极活性物质中;在电池充电时,第一金属离 子从正极活性物质中脱出,进入电解液。
[0073] 具体的,第一金属离子选自裡离子、钢离子或儀离子,优选的,第一金属离子为裡 离子。
[0074] 其中,电解质中的第二金属离子,第二金属离子在充电过程中在负极还原沉积为 第二金属,第二金属在放电过程中氧化溶解为第二金属离子。目P,第二金属离子在充电过程 中在负极能够还原沉积为第二金属且第二金属在放电过程中能可逆氧化溶解。
[0075] 具体的,第二金属离子选自铺离子、铁离子、铜离子、锋离子、铭离子、镶离子、铅离 子和锡离子中的一种,更优选为锋离子。
[0076] 在一优选实施例下,本发明的第一金属离子选自裡离子,同时第二金属离子选自 锋离子,即电解质中阳离子为裡离子和锋离子。
[0077] 电解质中阴离子,可W是基本不影响正负极反应、W及电解质在溶剂中的溶解的 任何阴离子。例如可W是硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子、醋酸根离子、甲酸根离子、磯酸 根离子及其混合等。
[007引在一优选实施方式下,电解质中阴离子包括硫酸根离子、氯离子、醋酸根离子和硝 酸根离子中的一种或几种。
[0079] 优选地,电解质中的阴离子包括烷基横酸根离子。烷基横酸根离子包含但不限于 脂肪族横酸根离子,且不限于在脂肪族基团上带有官能团或者取代基。优选符合W下通 式:
[0080] R-SCV或Y-R' -SO3-
[0081] 在上述通式中,Y指取代基,例如-F、-〇H等。在上述通式中,R可W是支化或未支 化的脂肪基;可W是1~12个碳原子的脂肪基,优选为1~6个碳原子的脂肪基,特别优选 甲基、己基和正丙基。
[0082] 在上述通式中,R'可W是支化或未支化的脂肪基;可W是2~12个碳原子的脂肪 基,优选为2~6个碳原子的脂肪基,更优选为未支化、含2~6个碳原子的脂肪基;更优选 地,取代基与横酸基不连接在同一碳原子上。
[0083] 特别优选地,烷基横酸根离子为甲基横酸根离子,即R为甲基。
[0084] 电解液中采用甲基横酸根离子,在抑制电池自放电上有明显的作用,从而保证电 池容量和循环寿命。
[0085] 电解液中各离子的浓度,可W根据不同电解质、溶剂、化及电池的应用领域等不同 情况而进行改变调配。
[0086] 优选地,在电解液中,第一金属离子的浓度为0. 1-lOmol/L。
[0087] 优选地,在电解液中,第二金属离子的浓度为0. 5-15mol/L。
[008引优选地,在电解液中,烷基横酸根离子的浓度为0. 5-12mol/L。
[0089]为了使电池性能更加优化,电解液的pH值范围优选为3-7。
[0090] 电解液抑过高,会影响电解液中第二金属离子的浓度;电解液抑过低,则会出现 电极材料腐蚀和充放电过程中质子共嵌入等问题。而电解液的抑值范围为3-7,该样既可 W有效保证电解液中第二金属离子的浓度,从而保证电池的容量W及倍率放电性能,还可 W避免电极腐蚀和质子共嵌入的问题。
[0091]W下对本发明电池的负极,做详细的描述和说明。
[0092] 负极根据其结构W及作用的不同,可W为W下S种不同的形式:
[0093] 在第一优选实施方式中,负极仅包括负极集流体,并且负极集流体仅作为电子传 导和收集的载体,不参与电化学反应。
[0094] 负极集流体的材料选自金属化、化、4肖、?13、111、511、化、41或经过纯化处理的上述 金属中的至少一种,或者单质娃,或者碳基材料;其中,碳基材料包括石墨材料,比如商业化 的石墨压制的巧,其中石墨所占的重量比例范围为90~100%。负极集流体的材料还可W 选自不诱钢或经纯化处理的不诱钢。不诱钢包括但不仅限于不诱钢网和不诱钢巧,同样的, 不诱钢的型号可W是300系列的不诱钢,如不诱钢304或者不诱钢316或者不诱钢316L。 另外,负极集流体还可W选自含有析氨电位高的锻/涂层的金属,从而降低负极副反应的 发生。锻/涂层选自含有(:、511、111、4肖、?13、(:〇的单质,合金,或者氧化物中至少一种。锻/ 涂层的厚度范围为1~lOOOnm。例如;在铜巧或石墨巧的负极集流体表面锻上锡、铅或银。
[0095] 在第二优选实施方式中,负极除了负极集流体,还包括负载在负极集流体上的负 极活性物质。负极活性物质为第二金属,如电解液中活性离子为Zn",负极活性物质对应为 金属化。示例的,负极包括黄铜巧和锋巧,黄铜巧作为负极集流体,锋巧对应负极活性物质, 可参与负极反应。
[0096]其中,负极集流体可W参考第一优选实施方式,在此不再寶述。
[0097] 第二金属W片状或者粉末状存在。
[009引当采用第二金属片作为负极活性物质时,第二金属片与负极集流体形成复合层。
[0099] 当采用第二金属粉末作为负极活性物质时,将第二金属粉末制成浆料,然后将浆 料涂覆在负极集流体上制成负极。
[0100] 在具体的实施方式中,制备负极时,除了负极活性物质第二金属粉末之外,根据实 际情况,还根据需要添加负极导电剂和负极粘结剂来提升负极的性能。
[0101] 在第=优选实施方式中,直接采用第二金属片作为负极,第二金属片既作为负极 集流体,同时也为负极活性物质。
[0102] 优选地,第二金属为铺、铁、铜、锋、铭、镶或锡。
[0103] 本发明电池的充放电原理为;充电时,正极活性物质脱出第一金属离子,同时伴随 正极活性物质被氧化,并放出电子;电子经由外电路到达电池负极,同时电解液中的第二金 属离子在负极上得到电子被还原,并沉积在负极上。放电时,沉积在负极上的第二金属被氧 化,失去电子转变为第二金属离子进入电解液中;电子经外电路到达正极,正极活性物质接 受电子被还原,同时第一金属离子嵌入正极活性物质中。
[0104] 当然,为了提供更好的安全性能,优选在电解液中位于正极与负极之间还设有隔 膜。隔膜可w避免其他意外因素造成的正负极相连而造成的短路。
[0105] 隔膜没有特殊要求,只
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1