电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电池领域，具体涉及一种基于内部离子交换的电池。
【背景技术】
[0002] 铅酸电池，其出现已超百年，拥有着成熟的电池技术，占据着汽车启动电瓶、电动 自行车、IPS等储能领域的绝对市场份额。铅酸电池虽然循环使用寿命较低，能量密度也相 对较低，但却拥有价格非常低廉，性价比非常高的优点。因此，近些年来，媒氨电池、裡离子 电池、钢硫电池等，均无法在储能领域取代铅酸电池。
[0003] 新出现了一种基于内部离子交换的电池。该电池的工作原理为，正极基于第一金 属离子的脱出-嵌入反应，负极基于第二金属离子的沉积-溶解反应，电解液含参与正极脱 出-嵌入反应的第一金属离子和参与负极沉积-溶解反应的第二金属离子。该类型电池的 理论能量密度为160Wh/Kg，预计实际能量密度可达50~80Wh/Kg。综上所述，该类型电池 非常有希望成为替代铅酸电池的下一代储能电池，具有极大的商业价值。
[0004] 但是，目前该类电池自放电问题较为严重，会导致电池电化学性能迅速恶化，限制 了该类电池的实际应用，因此，亟待寻找一种新的离子交换电池，能够改善电池的浮充问题 和自放电问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种离子交换电池，能够改善离子交换电池的浮充问题和自 放电问题，提高电池的电化学性能。
[0006] -种电池，包括正极、负极、及电解液，所述正极包括能够可逆脱出-嵌入第一金 属离子的正极活性物质；所述电解液包括能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所 述电解液包括第一金属离子和第二金属离子，所述第二金属离子在充电过程中能够在所述 负极还原沉积为第二金属，所述第二金属在放电过程中能够氧化溶解为第二金属离子；其 中，所述正极还包括石墨导电剂SFG。
[0007] 优选的，所述石墨导电剂SFG为SFG-6或SFG-15。
[0008] 优选的，W所述正极的质量百分比为基准，所述石墨导电剂SFG的质量百分含量 为5%~15%。
[0009] 优选的，W所述正极的质量百分比为基准，所述石墨导电剂SFG的质量百分含量 为 10% ~12%。
[0010] 优选的，所述电解液的抑值为3~7。
[0011] 优选的，所述溶剂为水或醇。
[0012] 优选的，所述电解质中的阴离子包括硫酸根离子、氯离子、醋酸根离子或烷基礙酸 根离子中一种或几种。
[0013] 优选的，所述第一金属离子选自裡离子或钢离子。
[0014] 优选的，所述第二金属离子为儘离子、铁离子、铜离子、锋离子、館离子、媒离子、锡 离子或铅离子。
[001引优选的，所述电解液包括裡离子、锋离子和甲基礙酸根离子。
[0016] 优选的，所述电解液中，所述裡离子的浓度为3mol/l，所述锋离子的浓度为4mol/ 以所述甲基礙酸根离子的浓度为7mol/L。
[0017] 优选的，所述正极活性物质选自LiMn2〇4、LiFeP〇4或LiCo〇2中一种或几种。
[0018] 优选的，W所述正极的质量百分比为基准，所述正极活性物质的质量百分含量为 80%~90%。
[0019] 优选的，所述正极还包括正极粘结剂。
[0020] 优选的，所述正极粘结剂选自聚己帰氧化物、聚丙帰氧化物，聚丙帰腊、聚醜亚胺、 聚醋、聚離、氣化聚合物、聚二己帰基聚己二醇、聚己二醇二丙帰酸醋、聚己二醇二甲基丙帰 酸中的一种或几种。
[0021] 优选的，所述电池还包括位于正极和负极之间的隔膜。
[0022] 本发明通过在采用石墨导电剂SFG作为正极导电剂，改善了电池的浮充问题和自 放电问题，提高了电池浮充后的循环性能和自放电后的容量保持率，进而提高了电池的电 化学性能和安全性能。
【附图说明】
[0023] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0024] 图1为实施例对应电池和对比例对应电池的循环性能图。
【具体实施方式】
[0025] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，W下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释 本发明，并不用于限定本发明。
[0026] 本发明提供一种电池，包括正极、负极、及电解液，正极包括能够可逆脱出-嵌入 第一金属离子的正极活性物质；电解液包括能够溶解电解质并使电解质电离的溶剂；电解 液包括第一金属离子和第二金属离子，第二金属离子在充电过程中能够在负极还原沉积为 第二金属，第二金属在放电过程中能够氧化溶解为第二金属离子；其中，正极还包括石墨导 电剂SFG。
[0027] 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。
[0028] 电池的正极包括正极活性物质，正极活性物质参与正极反应，并且能够可逆脱 出-嵌入第一金属离子。
[0029] 优选的，第一金属离子选自裡离子或钢离子。
[0030] 正极活性物质可W是符合通式LiiJfayM丸的能够可逆脱出-嵌入裡离子的尖晶 石结构的化合物，其中，-1《X《0. 5，1《y《2. 5,0《Z《0. 5,3《k《6, M选自化、 Li、Co、Mg、Ti、Cr、V、Zn、Zr、Si、Al中的至少一种。优选的，正极活性物质含有LiMri2〇4。更 优选的，正极活性物质含有经过渗杂或包覆改性的LiMri2〇4。
[0031] 正极活性物质可W是符合通式LiihMyM' ,M"。〇2+。的能够可逆脱出-嵌入裡离子 的层状结构的化合物，其中，-Kx《0. 5,0《y《 l，0《z《 l，0《c《 1,-0. 2《n《0. 2， M，M'，M"分别选自 Ni、Mn、Co、Mg、Ti、Cr、V、Zn、Zr、Si 或 Al 的中至少一种。
[0032] 正极活性物质还可W是符合通式LixMi yM' y狂〇4)。的能够可逆脱出-嵌入裡离子 的橄揽石结构的化合物，其中，〇<x《2,0《y《0.6，l《n《1.5，M选自Fe、Mn、V或Co， M'选自Mg、Ti、化、V或Al的中至少一种，X选自S、P或Si中的至少一种。
[0033] 优选的，正极活性物质选自LiMri2〇4、LiFeP〇4或LiCo〇2中一种或几种。
[0034] 在目前电池工业中，几乎所有正极活性物质都会经过渗杂、包覆等改性处理。但渗 杂，包覆改性等手段造成材料的化学通式表达复杂，如LiMn2〇4已经不能够代表目前广泛使 用的"儘酸裡"的通式，而应该W通式LiihMn^Ok为准，广泛地包括经过各种改性的LiMn2〇4 正极活性物质。同样的，LiFeP〇4 W及LiCo〇2也应该广泛地理解为包括经过各种渗杂、包覆 等改性的，通式分别符合LixMi yM' y狂〇4)。和LiihMyM' zM"。〇2+。的正极活性物质。
[003引正极活性物质为能可逆脱出-嵌入裡离子的物质时，优选可W选用如LiMn204、 LiFeP04、LiCo02、LiMxP04、LiMxSiOy (其中M为一种变价金属）等化合物。此外，本发明的正 极活性物质为能可逆脱出-嵌入钢离子的物质时，优选可W选用NaVP04F等。
[0036] 具体的，正极还包括负载正极活性物质的正极集流体，正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，即在电池工作电压范围内，正极集流体能够稳定的存 在于电解液中而基本不发生副反应，从而保证电池具有稳定的循环性能。
[0037] 正极集流体