[发明专利]一种水系可充锂或钠离子电池无效
申请号: | 200710046176.0 | 申请日: | 2007-09-20 |
公开(公告)号: | CN101154745A | 公开(公告)日: | 2008-04-02 |
发明(设计)人: | 夏永姚;罗加严;李峰 | 申请(专利权)人: | 复旦大学 |
主分类号: | H01M10/36 | 分类号: | H01M10/36;H01M10/24;H01M4/48;H01M4/58;H01M4/62 |
代理公司: | 上海正旦专利代理有限公司 | 代理人: | 陆飞;盛志范 |
地址: | 20043*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 水系 可充锂 钠离子 电池 | ||
技术领域
本发明属电化学技术领域,具体涉及一种新型的高性能水系可充锂离子池。
背景技术
随着经济不断发展,必然引起石油、煤炭等自然资源枯竭、环境污染及地球温室效应的加重。人类必须把握经济增长、环境保护和能源供给这三位一体的“三E”之间的平衡关系。现在世界上能源每年的消费量折算成石油约为80亿吨,其中90%为化石燃料。按现在的消费速度,大约在100年至200年后便会枯竭。新能源、节能技术及环保技术的综合高效开发和利用,已成为十分紧迫的课题。发展电动汽车势在必行,世界各国积极开发电动汽车,现在作为电动汽车的动力电源主要有二次电池、电化学超电容器和燃料电池等,其中二次电池包括铅酸蓄电池、镍氢电池和有机系锂离子电池。但从成本、安全性、电池性能及环境影响等综合面来衡量,上述电源中没有一种电源能满足电动汽车动力电源的要求。铅酸蓄电池、镍氢、锂离子等二次电池虽有较大的能量密度,但循环寿命较短,大电流充放电性能较差;并且铅酸电池比能量低,铅有毒性;现有锂离子电池由于使用有机电解液存在安全性问题。现有电化学双层电容器虽有长寿命,高输出功率,但能量密度偏小。燃料电池成本高而且输出功率(W/Kg)较小,不能满足起动、加速和爬坡的要求等问题。为解决现有电源的上述问题,加拿大Moli Energy公司(国际专利号WO95/21470)提出了水系锂离子电池,基本概念与现有的有机体系锂离子电池相似,规定正负极均采用锂离子嵌入化合物,如LiMn2O4、VO2,LiV3O8,FeOOH等。但在水溶液中,当锂离子嵌入脱嵌过程中达到一定电位时会发生析氢、析氧反应,很难找到只发生锂离子嵌入脱嵌而不发生析氢、析氧的电极对材料。而且专利中提到的负极材料循环性能较差,即水系锂离子电池的循环性很差,往往不能超过几十次。
发明内容
本发明的目的在于提出一种循环寿命长、功率大、成本低,而且无环境污染的新型水系锂离子可充电池。
本发明提出的水系锂离子可充电池,由正极膜、负极膜、介于正极膜和负极膜之间的隔膜以及含有阴阳离子并具有离子电导性的电解质组成。其中,所述正极膜采用离子可以嵌入、脱嵌的材料,例如可采用过渡金属的氧化物、硫化物、磷化物或氯化物等嵌入化合物。所述负极膜采用包覆嵌入化合物LiTi2(PO4)3的核壳结构材料,壳层为炭、Al2O3,ZnO,CoO,SiO2,TiO2,NiO或LiPON,壳层的质量为核壳结构材料的5-45%;上述嵌入化合物还包括其中之一掺杂有其他金属元素的材料。所述含有阴阳离子的电解质中,阳离子包括碱金属中的锂离子或钠离子等的化合物。
本发明中,正极膜、负极膜的集电体材料可以是金属镍、铝、不锈钢、钛等的多孔、网状或薄膜材料。
本发明中,电解质形态可以是溶液、凝胶状或全固态。如果是溶液的,则电解液为含有上述阳离子的硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、醋酸盐、氯化物或氢氧化物等的一种或几种的混合水溶液。其为浓度为1摩尔/升-10摩尔/升,并且,电解液的pH值≥7。
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