[发明专利]双离子电池及其制备方法

说明书

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种双离子电池及其制备方法。该双离子电池，包括正极、负极以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜和电解液，所述电解液为离子液体，所述离子液体由有机阳离子和有机阴离子组成，所述电解液中无金属离子。该双离子电池中的电解液为有机阳离子和有机阴离子组成的离子液体，这样电极反应中不涉及任何金属的反应，因此不会出现金属枝晶的问题，可以从源头上避免了枝晶的产生，从而从原理上实现了电池的安全性，同时该双离子电池使用了不易燃烧的离子液体作为电解液，降低了着火的风险，相比传统的基于低沸点有机溶剂的电解液进一步提升了电池的安全性。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种双离子电池及其制备方法。

背景技术

可充电的锂离子电池因其能量密度高，循环寿命长以及稳定性好等优点成为目前最成功的商业化二次电池，但锂资源的匮乏性以及人们对锂离子电池需求的持续增长意味着大规模储能体系全部依赖于锂离子电池是不可靠的。因对锂资源匮乏的担心引发了大量基于其他丰富且廉价金属离子电池的研究，如钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、铝离子电池以及钙离子电池等。总之，开发基于其他金属离子的二次电池是目前储能领域的主流研究方向。然而，传统的基于金属离子的电池存在金属枝晶以及不可控的界面化学活性的问题，这些问题会造成隔膜穿透，从而引发热失控甚至着火爆炸的危险。虽然近期的一些研究，如调节电解液成分以及添加剂种类，纳米界面设计以及新型集流体设计等，已经取得了一些进展，但是这样进展并不能完全保证消除金属枝晶，从而不能实现电池的百分百安全。

目前为解决锂离子电池、钠离子电池等以金属离子与正负极反应实现储能的电池体系的安全性问题，通常采用的方案包括如下几类：第一，采用力学性能好的安全性隔膜或者直接使用固态电解质阻挡金属枝晶穿透隔膜，从而避免正负极短路引起的安全性问题；第二，通过调节电解液浓度、添加剂的数量和种类实现枝晶的细小化，从而使得细小的枝晶无法穿透隔膜；第三，通过集流体的三维化设计限制枝晶生长方向或者限制枝晶直径和长度，避免其达到隔膜处。总之，上述解决方案是通过对锂枝晶的围追堵截的方式避免枝晶穿透隔膜从而实现电池的安全性，但不能从源头上根本避免枝晶的产生。

因此，现有技术有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双离子电池及其制备方法，旨在解决现有二次电池无法避免金属枝晶的产生，从而影响其安全性的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种双离子电池，包括正极、负极以及位于所述正极与所述负极之间的隔膜和电解液，所述电解液为离子液体，所述离子液体由有机阳离子和有机阴离子组成，所述电解液中无金属离子。

本发明提供的双离子电池中，电解液为有机阳离子和有机阴离子组成的离子液体，即电解质阳离子为有机阳离子、电解质阴离子为有机阴离子，这样电解液中不含任何金属离子，这样的双离子电池的电极反应中不涉及任何金属的反应，因此不会出现金属枝晶的问题，可以从源头上避免了枝晶的产生，从而从原理上实现了电池的安全性，同时该双离子电池使用了不易燃烧的离子液体作为电解液，降低了着火的风险，相比传统的基于低沸点有机溶剂的电解液进一步提升了电池的安全性；而且作为替换金属阳离子与负极发生反应的有机阳离子，具有储量丰富、种类多样以及易于处理的优势。因此，该双离子电池效果显著优于现有技术。

本发明另一方面提供一种双离子电池的制备方法，包括以下步骤：

按照本发明所述的双离子电池的组成，提供所述双离子电池中的正极、负极、隔膜和电解液；

将所述正极、负极、隔膜和电解液进行组装，得到所述双离子电池。