电池的制作方法_3

文档序号:8414418阅读:来源:国知局
氟化聚合物、聚二乙烯基聚乙二醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸中的 一种、或上述聚合物的混合物及衍生物。更优选地,正极粘结剂选自聚四氟乙烯(PTFE)、聚 偏氟乙烯(PVDF)或丁苯橡胶(SBR)。
[0080] 电池的负极,发生电化学反应的物质为第二金属,第二金属能够氧化溶解为第二 金属离子且第二金属离子能可逆还原沉积为第二金属。其根据结构以及作用的不同,可以 为以下三种不同的形式:
[0081] 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。
[0082] 负极集流体的材料选自金属Ni、Cu、Ag、Pb、Mn、Sn、Fe、Al或经过钝化处理的上述 金属中的至少一种,或者单质硅,或者碳基材料;其中,碳基材料包括石墨材料,比如商业化 的石墨压制的猜,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以选 自不锈钢或经钝化处理的不锈钢。不锈钢包括但不仅限于不锈钢网和不锈钢箔,同样的,不 锈钢的型号可以是300系列的不锈钢,如不锈钢304或者不锈钢316或者不锈钢316L。另 外,负极集流体还可以选自含有析氢电位高的镀/涂层的金属,从而降低负极副反应的发 生。镀/涂层选自含有C、Sn、In、Ag、Pb、Co的单质,合金,或者氧化物中至少一种。镀/涂 层的厚度范围为1~l〇〇〇nm。例如:在铜箔或石墨箔的负极集流体表面镀上锡,铅或银。 [0083] 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,第二金属包括其单质。优选地,负极活性物质为Zn、Ni、Fe、Cr、Cu、Mn、Sn或Pb〇
[0084] 其中,负极集流体可以参考第一优选实施方式,在此不再赘述!
[0085] 第二金属以片状或者粉末状存在。
[0086]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。[0087] 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。
[0088] 在第三优选实施方式中,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。
[0089] 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 液中生成可自由移动的阳离子和阴离子。
[0090] 溶剂优选为水和/或醇。其中醇包括但不限于甲醇或乙醇。
[0091] 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。
[0092] 优选地,第一金属离子选自锂离子、钠离子或镁离子,更优选为锂离子。
[0093] 其中,电解质中的第二金属离子,在充放电过程中在负极能够还原沉积为第二金 属且第二金属能可逆氧化溶解。即在电池充电时,电解液中的第二金属离子还原成第二金 属,沉积在负极上;在电池放电时,第二金属氧化成第二金属离子从负极上溶解,进入电解 液。
[0094] 优选地,第二金属离子选自锰离子、铁离子、铜离子、锌离子、铬离子、镍离子、锡离 子或铅离子;更优选为锌离子。
[0095] 在一优选实施例下,本发明的第一金属离子选自锂离子,同时第二金属离子选自 锌离子,即电解质中阳离子为锂离子和锌离子。
[0096] 电解质中的阴离子,可以是任何基本不影响正负极反应、以及电解质在溶剂中的 溶解的阴离子。例如可以是硫酸根离子、氯离子、硝酸根离子、醋酸根离子、甲酸根离子、磷 酸根离子及其混合等。
[0097] 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 酸根离子中一种或几种。
[0098] 在另一优选实施方式下,电解质中阴离子含烷基磺酸根离子。
[0099] 含烷基磺酸根离子的电解质,具有如下好处:
[0100] 第一,烷基磺酸根离子可以有效提高第一金属离子和第二金属离子在电解液中的 溶解度;第二,烷基磺酸根离子可以抑制气体的产生;第三,烷基磺酸根离子还可以有效降 低电池的自放电率。第四,相对其它阴离子盐,烷基磺酸根离子的电解液在-20°c不冻结,可 使电池具有更好的低温性能。
[0101] 更加优选地,电解质中的阴离子只含烷基磺酸根离子,即电解质为第一金属的烷 基磺酸盐和第二金属的烷基磺酸盐。
[0102] 特别优选地,电解质为烷基磺酸锂和烷基磺酸锌。
[0103] 烷基磺酸根离子包括但不限于脂肪族磺酸根离子,且不限于在脂肪族基团上带有 官能团或者取代基。优选符合以下通式:
[0104] R-SCV或Y-R,-SCV
[0105] 在上述通式中,Y指取代基,例如-F、-0H等。
[0106] 在上述通式中,R可以是支化或未支化的脂肪基;可以是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、乙基和正丙基。
[0107] 在上述通式中,R'可以是支化或未支化的脂肪基;可以是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,其中取 代基和磺酸基不连接在同一碳原子上。
[0108] 特别优选地,烷基磺酸根离子为甲基磺酸根离子。
[0109] 采用甲基磺酸根离子,可以进一步增强电解液中第一金属离子和第二金属离子的 溶解度,且其成本较低。
[0110] 电解液中各离子的浓度,可以根据不同电解质、溶剂、以及电池的应用领域等不同 情况而进行改变调配。
[0111] 优选地,在电解液中,第一金属离子的浓度为〇. 1~l〇mol/L。
[0112] 优选地,在电解液中,第二金属离子的浓度为0. 5~15mol/L。
[0113] 优选地,在电解液中,烷基磺酸根离子的浓度为0. 5~12mol/L。
[0114] 为了使电池性能更加优化,电解液的pH值范围优选为3~7。
[0115] 电解液的pH值范围为3~7,这样既可以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以及倍率放电性能,还可以避免质子共嵌入的问题。
[0116] 电池可以不含隔膜。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。隔膜可以避免其它意外因素造成的正负极相连而造成的短路。
[0117] 隔膜没有特殊要求,只要是允许电解液通过且电子绝缘的隔膜即可。有机系锂离 子电池采用的各种隔膜,均可以适用于本发明。隔膜还可以是微孔陶瓷隔板等其它材料。
[0118] 优选地,本发明的隔膜选自玻璃纤维隔膜。
[0119] 为了进一步提到电池的安全性能,本发明隔膜的平均孔径优选为0. 5~2pm。
[0120] 在一优选实施方式下,隔膜为将电解液分隔为正极电解液和负极电解液的隔膜。 即将第一金属离子限制在正极电解液中,第二金属离子限制在负极电解液中,这样隔膜能 阻止正负极电解液的相互污染,可选择更加适合正极或负极的电解液,但不影响离子电荷 传递。例如采用阴离子交换膜、或者氢离子交换膜作为隔膜,位于正极电解液中第一金属离 子不能通过隔膜,故而不能进入负极电解液,只能限制在正极电解液中;位于负极电解液中 第二金属离子也不能通过隔膜,故而也不能进入正极电解液,只能限制在负极电解液中。但 是电解液中阴离子或氢离子可以自由通过,故并不影响电解液中离子电荷传递。
[0121] 当离子交换膜作为隔膜时,负极改性剂加入电解液的方式,优选只加入到负极电 解液中,以避免负极改性剂对正极造成影响。
[0122] 本发明的电池,由于负极改性剂分散在电解液中或附在负极表面上,有效抑制了 枝晶的产生,增强了电池的安全性能;同时提高了电池的循环性能,也能有效抑制电解液与 负极之间的副反应,避免负极产生气体。
[0123] 以下结合具体的实施例对本发明进行进一步
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