專利名稱：可充電的鎳離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎳離子在正極活性材料脫嵌和在負(fù)極還原 或氧化的可充電的鎳離子電池。
背景技術(shù)：
小型和可移動(dòng)電池是人類現(xiàn)代生活的基石，每年全球電池的市場(chǎng)達(dá)1000億美元 以上，并帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)如消費(fèi)電子、電動(dòng)車、通訊等領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。每一次新型電池的發(fā) 明都可視為現(xiàn)代化學(xué)發(fā)展的里程碑，而且發(fā)明的電池可為人類服務(wù)長(zhǎng)達(dá)上百年。現(xiàn)在小型和可移動(dòng)的電池主要有鋅錳電池、鎳氫電池、鎳鉻電池、鋰離子電池、鉛 酸電池和鋅離子電池這六種。其中鋅錳電池主要為一次電池，不可重復(fù)充放電，其它電池為 二次電池，可重復(fù)充放電。二次電池能充分利用原材料，故其更經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但現(xiàn)存的二次電 池循環(huán)壽命大多為幾百次，因此使用一段時(shí)間后，需更換新的電池以確保放電時(shí)間不會(huì)縮 短。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人類對(duì)電子產(chǎn)品的需求和要求也不斷更新，電池的性能決定了 電子產(chǎn)品所能達(dá)到的最高性能，發(fā)明同時(shí)具有高能量密度和長(zhǎng)壽命的二次電池成為未來(lái)新 型電子產(chǎn)品發(fā)展的先決條件，例如電動(dòng)汽車需要長(zhǎng)壽命的電池以符合汽車長(zhǎng)達(dá)10年以上 的使用壽命，同時(shí)這種電池還必須具有低成本、安全和環(huán)保的特點(diǎn)，以順應(yīng)未來(lái)“低碳”經(jīng)濟(jì) 發(fā)展的大趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種高容量、循環(huán)壽命長(zhǎng)的二次電池。錳的氧化物(Manganese Oxides,在本發(fā)明中簡(jiǎn)寫為MN0)，如二氧化錳、三氧化二 錳、四氧化三錳等具有大尺寸的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，隧道中的陽(yáng)離子可以和水溶液中的陽(yáng)離子進(jìn) 行交換，即具有離子交換能力，在離子交換過(guò)程中，這些隧道結(jié)構(gòu)可保持穩(wěn)定。在研究中我 們首次發(fā)現(xiàn)了二價(jià)鎳離子(附2+)在錳的氧化物材料中可逆嵌入和脫出的行為，并伴隨著Mn 的可逆變價(jià)來(lái)儲(chǔ)存和釋放電子(電能)，原理如式(1)所示
權(quán)利要求
1.一種可充電的鎳離子電池，由正極、負(fù)極、介于兩者之間的隔離膜以及含有陰陽(yáng)離子 并具有離子導(dǎo)電性的電解質(zhì)組成，其特征在于所述負(fù)極采用以鎳元素為主的活性材料，正極活性材料為可吸藏和釋放鎳離子的錳的氧化物材料，所述電解質(zhì)是以鎳的可溶性鹽為溶質(zhì)、水為溶劑并具有離子導(dǎo)電性的液態(tài)或凝膠態(tài)材 料，PH值介于3 7之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充電的鎳離子電池，其特征在于構(gòu)成正極活性材料的錳 的氧化物材料為二氧化錳、三氧化二錳或四氧化三錳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充電的鎳離子電池，其特征在于所述負(fù)極是純金屬鎳或 鎳的合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可充電的鎳離子電池，其特征在于所述負(fù)極包括集流體和 集流體上的以鎳粉末為主的活性材料，該活性材料是用鎳粉和粘結(jié)劑制成的膜狀材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可充電的鎳離子電池，其特征在于負(fù)極活性材料中還包括 緩腐劑，緩腐劑的添加量為負(fù)極膜質(zhì)量的以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可充電的鎳離子電池，其特征在于所述緩腐劑為銦的氧化 物、或銦的氫氧化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可充電的鎳離子電池，其特征在于負(fù)極活性材料中還包括 電子導(dǎo)電劑，電子導(dǎo)電劑的添加量為負(fù)極膜質(zhì)量的50%以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可充電的鎳離子電池，其特征在于負(fù)極活性材料中還包括 電子導(dǎo)電劑，電子導(dǎo)電劑的添加量為負(fù)極膜質(zhì)量的50%以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的可充電的鎳離子電池，其特征在于所述鎳的可溶 性鹽為硝酸鎳、硫酸鎳或氯化鎳。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可充電的鎳離子電池，其正極采用鎳離子能進(jìn)行可逆脫嵌的錳的氧化物材料，負(fù)極采用以鎳元素為主的活性材料，電解質(zhì)采用以鎳的可溶性鹽為溶質(zhì)水為溶劑并具有離子導(dǎo)電性的液態(tài)或凝膠態(tài)電解質(zhì)，電解質(zhì)的pH值介于3～7之間。該電池具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、容量高、安全、環(huán)保、成本低廉等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、電動(dòng)車、通訊、航空航天和軍事等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01M4/62GK102005615SQ20101029723
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者康飛宇, 徐成俊, 李寶華, 杜鴻達(dá) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院