[发明专利]一种锂铝双离子可充电电池有效

专利信息
申请号: 201810839781.1 申请日: 2018-07-27
公开(公告)号: CN109037789B 公开(公告)日: 2021-04-13
发明(设计)人: 胡以轩 申请(专利权)人: 江西迪比科股份有限公司
主分类号: H01M10/0587 分类号: H01M10/0587;H01M10/0568;H01M4/48;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/38;H01M4/40
代理公司: 南昌新天下专利商标代理有限公司 36115 代理人: 李炳生
地址: 344000 江西省*** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 一种 锂铝双 离子 充电电池
【说明书】:

本发明涉及一种锂铝双离子可充电电池,包括正极极片、负极极片、位于正极极片和负极极片之的隔膜以及电解液,电解液溶液由多价铝离子溶质和非水系溶剂组成,正极极片由能够可逆地脱出和嵌入多价阳离子的活性物质组成,负极极片由能够可逆地从上述溶剂中嵌入和脱出第二种离子的活性物质组成,第二种离子为碱金属离子。其中隔膜具有电子绝缘性和离子通透性;电解液中含有非水系溶剂和能提供多价铝离子Al3+且不会产生电化学沉积的溶质。能够更有效地进行充放电,改变了多价离子在正负极片之间的迁移机制,有效地提高电池的能量密度。

技术领域

本发明涉及一种高平台电压、高能量密度的可充电电池,尤其是一种锂铝双离子可充电电池。

背景技术

近年来,高能量密度的锂离子二次电池的应用潜力越来越大,但是受限于锂离子电池工作时所依赖的单价锂离子,锂离子二次电池的能量密度的提升存在严重瓶颈。有鉴于此,引入多价离子在理论上能有效地提升能量密度;但是在实际应用中却一直难有突破。主要原因是多价离子的离子半径大,导致离子很难嵌入石墨或其他碳基材料内部;同时由于固态电解质界面膜(SEI)的存在,多价离子无法通过SEI达到负极表面进行下一步还原反应。

在这些问题面前,需要改变多价离子在正负极片之间的迁移机制,才能有效地提高电池的能量密度。除了在负极里添加高活性物质离子,如碱金属离子Li+;非水系电解液中同时还需添加多价金属离子,如钇(Y)、镧(La)或碱土金属;正极中含有能够可逆地嵌入脱出多价金属离子的过渡金属化合物,以此来平衡碱金属离子在负极内的可逆脱出嵌入反应。

中国专利公告号为CN 103928659A公开了一种可反复充放电的铜- 锌电

池,由正极、负极、隔膜、外壳组成,正极包括含铜化合物的溶液、溶液中含有一种或多种锂盐或钠盐和集流体;负极包括含锌化合物的溶液、溶液中含有一种或多种锂盐或钠盐和集流体;隔膜仅允许钠离子或锂离子通过。该电池主要是通过铜- 锌电池体系来完成电池的充电和放电,铜- 锌在实际的使用过程中投入的成本并不低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷,提供一种锂铝双离子可充电电池。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种锂铝双离子可充电电池,包括正极极片、负极极片、位于正极极片和负极极片之的隔膜以及位于隔膜内的电解液,电解液溶液由多价铝离子溶质和非水系溶剂组成,正极极片由能够可逆地脱出和嵌入多价阳离子的活性物质组成,负极极片由能够可逆地从上述溶剂中嵌入和脱出第二种离子的活性物质组成,第二种离子为碱金属离子。其中隔膜具有电子绝缘性和离子通透性;电解液中含有非水系溶剂和能提供多价铝离子Al3+且不会产生电化学沉积的溶质,例如:氟化铝[AlF3]、高氯酸铝[Al(ClO4)3]、四氟硼酸铝[Al(BF4)3]、六氟磷酸铝[Al(PF6)3]等。

正极极片的活性物质为过渡金属氧化物、硫化物、氟化物、碳氟化物中的一种或多种。

上述的一种锂铝双离子可充电电池,正极极片的活性物质为钒的氧化物、硫化物、钼的氧化物、硫化物中的一种或多种,正极极片的活性物质具体可以为V2O5或MoSx

上述的一种锂铝双离子可充电电池,所述负极极片活性物质为能够嵌入碱金属离子的碱金属、碱金属合金、碳质材料中的一种或多种,具体为:负极极片的活性物质为金属锂、金属钠、锂合金、钠合金中的一种或多种。

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