[发明专利]一种二次电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种二次电池及其制备方法，包括正极、负极、以及设置于所述正极与所述负极之间的隔膜和电解液，所述正极包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括具有可逆嵌脱锂活性或可逆掺杂阴离子活性的有机材料；所述负极包括金属箔片，所述金属箔片同时作为负极集流体和负极活性材料。其采用的正极活性材料为有机材料，相比于无机正极材料有着更高的储存能量并且原料丰富、安全性高、绿色环保，金属箔片同时作为负极集流体和负极活性材料，有效地降低了电池的重量和体积，提高了电池的能量密度，且该二次电池具有良好的充放电循环性能。

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，特别是涉及一种二次电池及其制备方法。

背景技术

二次电池也称为可充电电池，是一种可重复充放电、使用多次的电池。相比于不可重复使用的一次电池，二次电池具有使用成本低、对环境污染小的优点。目前主要的二次电池有铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池、锂离子电池，其中尤其以锂离子电池应用最为广泛。日常使用的手机、笔记本电脑、数码相机等都是以锂离子电池为电源。锂离子电池的核心组成部件通常包含正极、负极和电解液，它通过发生在正极、负极与电解液界面上的离子传输与电子传输相分离的氧化还原反应来实现电能存储与释放。目前市售的锂离子电池主要是以无机材料作为正极活性材料。然而，广泛使用的无机正极材料普遍存在容量提升有限、生产过程消耗能源大、存在安全隐患和成本高等缺陷。因此，需要开发比容量更高、安全性更好和在自然界中储量更为丰富的绿色能源材料。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种二次电池，其正极活性材料采用具有可逆嵌脱锂活性或可逆掺杂阴离子活性的有机材料，这些有机材料相比于无机正极材料有着更高的储存能量并且原料丰富、安全性高、绿色环保，同时采用金属箔片作为负极集流体和负极活性材料，有效地降低了电池的重量和体积，提高了电池的能量密度，且该二次电池具有良好的充放电循环性能。

第一方面，本发明提供了一种二次电池，包括正极、负极、以及设置于所述正极与所述负极之间的隔膜和电解液，所述正极包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括具有可逆嵌脱锂活性或可逆掺杂阴离子活性的有机材料；所述负极包括金属箔片，所述金属箔片同时作为负极集流体和负极活性材料。

可选的，所述正极活性材料包括导电高分子聚合物、含硫化合物、氮氧自由基化合物、含氧共轭化合物中的一种或多种。

可选的，所述导电高分子聚合物包括聚吡咯、聚苯胺、聚对苯、聚乙炔、聚噻吩中的一种或多种，所述含硫化合物包括二烯丙基硫代磺酸酯、二烯丙基三硫化物、二烯丙基二硫中的一种或多种，所述氮氧自由基化合物包括2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物及其聚合物中的至少一种，所述含氧共轭有机物包括醌类化合物、含共轭结构的酸酐中的一种或多种。进一步可选的，所述醌类化合物包括二聚体四氢六醌、壬苯并六醌、蒽醌及其聚合物中的一种或多种。

可选的，所述正极活性材料层还包括导电剂和粘结剂，所述导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维、石墨烯中的一种或多种，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶、聚烯烃类中的一种或多种。

可选的，所述正极活性材料层中所述正极活性材料的质量含量为60％-90％，所述导电剂的质量含量为2％-30％，所述粘结剂的质量含量为3％-10％。

可选的，所述金属箔片的材质包括铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰中的任意一种，或含有至少一种上述金属元素的合金，或含有至少一种上述金属元素的复合材料，所述正极集流体的材质包括铝、铜、铁、锡、锌、镍、钛、锰中的任意一种，或含有至少一种上述金属元素的合金，或含有至少一种上述金属元素的复合材料。进一步可选的，所述金属箔片的材质包括铝、铜、铁、锡、锌中的任意一种，或含有至少一种上述金属元素的合金，或含有至少一种上述金属元素的复合材料。更进一步可选的，所述金属箔片的材质包括铝。