[发明专利]具有非水电解质的电能储存装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年1月28日提交的美国实用专利申请第14/607,429号的权益，该申请是2014年11月12日提交的美国实用专利申请第14/539,448号的部分继续申请，其中全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及具有由铝制成的阳极以及含铝离子的电解质的电能储存装置。

本发明还涉及一种用于构造具有由铝制成的阳极和含铝离子的电解质的电能储存装置的方法。

背景技术

已知通常用含铝层的阳极生产电池。这些铝电池通常为原电池或不可充电的铝-空气电池的形式，例如美国专利第4,925,744号中公开的类型。美国专利申请第2002/0,148,539号公开了使用含0.1至0.5wt％铟的铝合金制成薄膜电池电极。美国专利申请第2012/0,082,904号公开了一种包括含铝金属的阳极和含铝离子的电解质的电池。

众所周知，电池通常构造为若干夹层，其中阴极与膜形成夹层并与阳极间隔且平行设置，并且电解质浸渍膜以携带离子电流通过膜。这种例子在美国专利申请第2009/0142668号示出。

已知使用一种掺杂物来改变电池阴极的电化学性质。这种掺杂的阴极已公开在美国专利第6,949,233号中。

现有的具有由铝制成的阳极的能量储存装置已经受到了腐蚀以及阳极表面形成氧化物的限制，从而阻碍了电解质中的离子能够与阳极反应并且抑制了这种电池放电和再次充电。

发明内容

本发明提供了一种电能储存装置，其具有一含铝的阳极和一包括主晶格的阴极，其中主晶格具有一含离域π电子的共轭体系，并与一含铝的掺杂物相结合，该电能储存装置还具有一含有分散在甘油中的正负铝离子的电解质。本发明还提供了一种构造这种电能储存装置的方法，其包括将高氯酸铝粉末溶解在甘油中来制备电解质的步骤。

本发明从最广泛的方面提供了一种电能储存装置，其包括一由铝制成的阳极和一包括分散在甘油中的含铝离子的新型电解质。

由于其独特的电化学特性，铝与在电能储存装置(例如锂离子电池)中通常使用的其它材料相比，具有提供更大的能量密度的潜力。铝还有更多优点，即，它比锂资源更丰富、便宜、更不易燃。

甘油也称为丙三醇或丙烷-1,2,3-三醇，是分子式为C₃H₈O₃的简单多元醇(糖醇)。甘油是一种资源丰富、稳定、吸湿、无毒的溶剂，非常适合用于非水电解质。这种电解质使得铝二次电池能够构造为具有由铝制成的阳极，由于该阳极不会遭受破坏性腐蚀或在阳极的铝上形成氧化物，因此能够进行多次充电和放电循环。

附图说明

请参阅下述详细说明并结合附图进行考虑，本发明的其他优点将更加容易领会和更好地理解，其中：

图1是铝二次电池的剖视示意图；

图2是二次电池的俯视图，其阳极位于阴极层上方。

具体实施方式

参见附图，其中相似的附图标记表示了所有附图中相应的部分。公开了一种用做二次电池装置22的电能储存装置20，该二次电池装置使用了含有含铝离子26、27的非水电解质24。术语“二次电池”指能够再充电的电化学能量储存装置。术语“非水性”指一种基本不含水的物质。根据本发明，可以构造其他类型的电能储存装置20。这类电能储存装置20包括，例如原电池，或不可充电电池，和电解电容器。

如图所示，二次电池装置22构造为薄层堆叠结构。应当理解，二次电池装置22可以由许多不同的物理结构制成。这类结构的示例可以是硬币电池、圆柱形电池，以及例如那些通常用于笔记本电脑、个人电子设备，和电动或混合电动车辆中的多电池组合。

二次电池装置22包括由纯度为99.95％的铝和0.1至0.6wt％的铟制成的阳极28。阳极28的形状为具有第一长度为1.2cm、第一宽度为1.7cm以及第一厚度为0.1mm的矩形。