[发明专利]一种基于双功能兼容电极的光辅助充电电池

权利要求书

1.一种基于双功能兼容电极的光辅助充电电池，其特征在于，包括双功能兼容电极、隔膜、金属锂正极、正极集流体，金属锂正极粘贴在正极集流体上，双功能兼容电极与金属锂正极之间用电解液浸润并用隔膜分隔后压紧；所述双功能兼容电极以导电玻璃为载体，由Cu₂S直接贴合于染料敏化的二氧化钛光阳极表面；

所述Cu₂S采用水热法合成，具体合成方法为：

(1)称取CuCl 0.01mol/L～0.1mol/L，CH₄N₂S 0.05mol/L～0.15mol/L及PVP 0.005g/mL～0.01g/mL，混合于等体积的乙醇和乙二醇溶液中，搅拌时长为5min～15min；

(2)将混合溶液倒入高压反应釜内进行高温高压处理，加热温度为120℃～180℃，加压压强为0Mpa～70Mpa，反应时间为6h～18h；

(3)对高温高压处理后的混合溶液进行超声离心清洗，离心转速为1000rad/min～8000rad/min，乙醇与水依次清洗至均匀分散状，清洗次数为3次～5次，然后60℃～80℃烘干，保存于水含量0.1ppm、氧含量0.1ppm的环境中。

2.如权利要求1所述的一种基于双功能兼容电极的光辅助充电电池，其特征在于，所述隔膜为聚丙烯微孔膜；所述电解液为LiTFSI/DOL-DME电解液；所述正极集流体为铜箔。

3.如权利要求1所述的一种基于双功能兼容电极的光辅助充电电池，其特征在于，所述染料敏化的二氧化钛光阳极制备方法为：

(1)将N719染料均匀分散在乙醇溶液中，浓度为3.6mmol L^-1，并在光照强度为0W/m²～0.2W/m²的环境中保存；

(2)将导电玻璃用超声清洗法，以去离子水、乙醇、丙酮、乙醇、去离子水的顺序清洗，每个步骤分别清洗20min～40min；然后将导电玻璃烘干，烘干温度为60℃～80℃；

(3)使用匀胶机将TiO₂浆料旋涂在导电玻璃上，转速为3000rad/min～7000rad/min，旋涂1次～3次，得到厚度为5μm～20μm的TiO₂电极；每次旋涂后需烘干，烘干温度为60℃～80℃，然后450℃～500℃空气氛围内烧结30分钟，冷却至室温后；

(4)在黑暗环境中将TiO₂光阳极浸泡于3.6mmol L^-1的N719染料均匀分散的乙醇溶液中，浸泡12h～24h，然后用乙醇清洗并吹干后保存在黑暗环境中。

4.如权利要求1所述的一种基于双功能兼容电极的光辅助充电电池，其特征在于，所述双功能兼容电极的制备方法为：

(1)按质量比混合Cu₂S 80％～90％，PVDF 10％～15％，导电乙炔黑0％～5％，滴加N-甲基吡咯烷酮，研磨30min成均匀分散的浆料；

(2)将Cu₂S浆料置于光照强度为0W/m²～0.2W/m²的环境中，以45°～90°的刮涂方式刮涂于染料敏化的二氧化钛光阳极表面，刮涂厚度为8μm～20μm，使Cu₂S浆料完全均匀覆盖；

(3)将刮涂后的电极置于真空黑暗环境中烘干，压强为-0.08Mpa～-0.1Mpa，光照强度为0W/m²～0.2W/m²，温度为60℃～80℃，时间为6h～12h。

5.如权利要求1所述的一种基于双功能兼容电极的光辅助充电电池，其特征在于，其组装方法为：

(1)将双功能兼容电极的载体表面伸展出铜导线，并用胶带固定，以掺杂氟的SnO₂的透明薄膜为集流体，并转入充满高纯Ar的环境中进行电池组装，其中Ar的纯度99.99％，水含量0.1ppm，氧含量0.1ppm；

(2)将金属锂剪切成与Cu₂S薄膜同样的形状，并将其贴合在正极集流体上，并用胶带固定；

(3)先将电解液滴加在Cu₂S表面，并粘贴隔膜，再将电解液滴加在金属锂表面，滴加电解液的体积为5μL～15μL，然后将双功能兼容电极与金属锂正极贴合，压实，压力为0kg/cm²～50kg/cm²；

(4)将组装完成的电池静置5h-12h，其中Ar的纯度99.99％，水含量0.1ppm，氧含量0.1ppm，光照强度为0W/m²～0.2W/m²，以使电解液充分浸润活性物质。