[发明专利]一种互不相溶“水/聚合物”双相电解质及电池

权利要求书

1.一种互不相溶“水/聚合物”双相电解质，其特征在于：所述电解质由水溶液电解质和疏水性有机聚合物电解质组成，水溶液电解质和疏水性有机聚合物电解质之间互不相溶且形成稳定、清晰的界面；

其中，所述水溶液电解质为硫酸水溶液、高氯酸水溶液、硫酸钾水溶液、硫酸钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液或硫酸铜水溶液；

所述疏水性有机聚合物电解质由疏水性聚合物、支持盐和疏水性有机溶剂组成；其中，所述疏水性聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯或聚丙烯腈；支持盐为电池领域通常所使用的锂盐，锂离子的浓度为0.5～1mol/L；疏水性有机溶剂为碳酸丙烯酯、二甲基碳酸酯或二乙基碳酸酯其中一种或两种的混合物；以所述疏水性有机聚合物电解质总体质量为100%计，所述疏水性聚合物的质量百分数为5～30%。

2.根据权利要求1所述的一种互不相溶“水/聚合物”双相电解质，其特征在于：所述水溶液电解质中的各种溶质均为分析纯化学试剂，溶剂为三次蒸馏水。

3.根据权利要求1所述的一种互不相溶“水/聚合物”双相电解质，其特征在于：支持盐为高氯酸锂、双草酸硼酸锂或四氟硼酸锂。

4.根据权利要求1所述的一种互不相溶“水/聚合物”双相电解质，其特征在于：以所述疏水性有机聚合物电解质总体质量为100%计，所述疏水性聚合物的质量百分数为10～20%。

5.一种电池，其特征在于：所述电池使用的电解质为权利要求1～4任一项所述的一种互不相溶“水/聚合物”双相电解质。

6.根据权利要求5所述的一种电池，其特征在于：所述电池为锂-空气电池或锂-金属电池。

7.根据权利要求6所述的一种电池，其特征在于：所述锂-金属电池为锂-铜电池或锂-镍电池。

8.根据权利要求7所述的一种电池，其特征在于：所述电池由电解质、正极、负极和导线组成；其中，水溶液电解质用于正极，疏水性有机聚合物电解质用于负极；所述正极为空气电极、金属铜电极或氧化镍电极，位于水溶液电解质中；所述负极为金属锂电极，包埋在疏水性有机聚合物电解质中；正极和负极之间外电路通过导线和外加负载连通，导线用绝缘材料包裹，导线两端露出金属分别与正极和负极固定连接；内电路通过电解质连通，构成闭合回路；

当正极为空气电极时，所述电池为锂-空气电池，水溶液电解质为硫酸水溶液、高氯酸水溶液、硫酸钾水溶液、硫酸钠水溶液、氢氧化钾水溶液或氢氧化钠水溶液，所述水溶液电解质的酸碱度为H⁺=2mol/L～OH^-=6mol/L；所述空气电极为锂-空气电池通常采用的空气电极，催化剂为碳载铂黑，空气电极使用分析纯氧气或经过除尘、除二氧化碳净化的空气；

当正极为金属铜电极时，所述电池为锂-铜电池，水溶液电解质溶液为硫酸铜水溶液，浓度为0.5～5mol/L；

当正极为氧化镍电极时，所述电池为锂-镍电池，水溶液电解质溶液为氢氧化钾水溶液。

9.根据权利要求8所述的一种电池，其特征在于：所述金属铜和硫酸铜的纯度均为分析纯。

10.根据权利要求8所述的一种电池，其特征在于：当正极为氧化镍电极时，所述电池为锂-镍电池，水溶液电解质溶液为6mol/L的氢氧化钾水溶液。