一种应用新材料的环保电池及其制造方法与流程

本发明涉及新材料，特别是涉及一种应用新材料的环保电池及其制造方法。

背景技术：

1、目前，锂离子电池作为一种主流的储能电池，在能量密度、循环寿命等方面具有显著优势，然而，锂离子电池存在原料成本高、对环境影响大等问题。因此，寻找一种新型、环保、低成本的新材料成为当前的研究重点。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

2、一种应用新材料的环保电池，包括能够可逆地结合和释放钾离子的活性物质为正极以及能够可逆地结合和释放钾离子的活性物质为负极，电解液为含有钾离子的有机溶剂，分离膜为能够离子传导的绝缘材料；

3、所述正极材料为kfepo4、knipo4、lifepo4其中一种或多种的组合；

4、所述负极材料为tio、coo、石墨、碳纳米管、硬碳其中的一种或多种的组合；

5、所述电解液为koh、kcl、kpf6其中的一种或多种的组合；

6、所述分离膜为聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯均聚物其中的一种。

7、进一步的，所述正极材料为kfepo4，掺杂离子包括k、na、li、mg、zn、ca、n、s或p中的至少一种；

8、所述负极材料为tio，包覆层的材料包括碳材料和金属氧化物中的至少一种，所述碳材料为碳单质或含碳化合物，所述金属氧化物包括二氧化钛、二氧化锰和三氧化二铁中的至少一种；

9、所述电解液为koh和kcl的混合，混合比例为2：1～2：5；

10、所述分离膜为复合膜具有三层，基层为聚丙烯和聚乙烯的复合层，中间层为涂胶层，最上层为陶瓷层，涂胶层用于提高极片和分离膜贴合度，陶瓷层用于提升刚性。

11、进一步的，所述掺杂离子为li和k的混合，混合比例为1：2～1：5。

12、一种应用新材料的环保电池的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

13、s1)：制备正极材料；

14、s2)：制备负极材料；

15、s3)：制备电解液；

16、s4)：制备分离膜；

17、s5)：封装；

18、s6)：充电和放电测试。

19、进一步的，所述s1步骤具体分为以下步骤：

20、s1-1)：按照化学计量比称量出kfepo4，并按1：3.5比例掺杂li和k并混合；

21、s1-2)：将步骤s1-1制备的混合物分散到水中，顺时针搅拌5-10分钟形成混合溶液；

22、s1-3)：将步骤s1-2制得的混合溶液使用非铁材料制作的高压釜在电场中进行水热反应，水温低于100℃；

23、s1-4)：反应完成后，将沉淀物过滤干燥即得到正极材料。

24、进一步的，所述s2步骤具体分为以下步骤：

25、s2-1)：按照化学计量比调配40％氟氢酸，将tio溶于氟氢酸溶液中；

26、s2-2)：选取硬碳并研磨成粉，硬碳与tio的比例为5：1；

27、s2-3)：将硬碳粉末加入步骤2-1制备好的溶液中；

28、s2-4)：使用液相沉淀方法形成包覆层；

29、s2-5)：待步骤2-4反应完成后，进行水热反应，水温低于100℃；

30、s2-6)：反应完成后，将沉淀物过滤干燥即得到负极材料。

31、进一步的，：所述s3步骤具体分为以下步骤：

32、s3-1)：按照化学计量比称量出koh、kcl，其中koh与kcl的比例为4：1；

33、s3-2)：将步骤3-1中的koh与kcl导入烧杯中搅拌混合。

34、s3-3)：加入电解质盐，电解质盐的质量含量占所述电解液总质量的10～20％。

35、s3-4)：搅拌融化后得到电解液。

36、进一步的，所述s4步骤具体分为以下步骤：所述制得的电解液ph值范围为5-8。

37、本发明的有益效果：

38、(1)使用钾离子为原料，原料成本低，易于大规模生产，环保，对环境影响小；

39、(2)易于充电和放电，具有优良的电化学性能，较高的能量密度和循环寿命。

技术特征：

1.一种应用新材料的环保电池及其制造方法，其特征在于：包括能够可逆地结合和释放钾离子的活性物质为正极以及能够可逆地结合和释放钾离子的活性物质为负极，电解液为含有钾离子的有机溶剂，分离膜为能够离子传导的绝缘材料；

2.根据权利要求1所述的一种应用新材料的环保电池，其特征在于：所述正极材料为kfepo4，掺杂离子包括k、na、li、mg、zn、ca、n、s或p中的至少一种；

3.根据权利要求2所述的一种应用新材料的环保电池，其特征在于：所述掺杂离子为li和k的混合，混合比例为1：2～1：5。

4.一种应用新材料的环保电池的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种应用新材料的环保电池的制造方法，其特征在于：所述s1步骤具体分为以下步骤：

6.根据权利要求4所述的一种应用新材料的环保电池的制造方法，其特征在于：所述s2步骤具体分为以下步骤：

7.根据权利要求4所述的一种应用新材料的环保电池的制造方法，其特征在于：所述s3步骤具体分为以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种应用新材料的环保电池的制造方法，其特征在于：所述s4步骤具体分为以下步骤：所述制得的电解液ph值范围为5-8。

技术总结
本发明公开了一种应用新材料的环保电池及其制造方法，包括能够可逆地结合和释放钾离子的活性物质为正极以及能够可逆地结合和释放钾离子的活性物质为负极，电解液为含有钾离子的有机溶剂，分离膜为能够离子传导的绝缘材料。本发明利用钾离子在正负极之间的迁移实现电能存储，具有原料成本低、环保、低成本等优点。

技术研发人员：蒋鑫,李佩健,孙政
受保护的技术使用者：江苏国氧科技集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24