電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電池領(lǐng)域，具體涉及一種基于內(nèi)部離子交換的電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉛酸電池，其出現(xiàn)已超百年，擁有著成熟的電池技術(shù)，占據(jù)著汽車(chē)啟動(dòng)電瓶、電動(dòng) 自行車(chē)、WS等儲(chǔ)能領(lǐng)域的絕對(duì)市場(chǎng)份額。鉛酸電池雖然循環(huán)使用壽命較低，能量密度也相 對(duì)較低，但卻擁有價(jià)格非常低廉，性?xún)r(jià)比非常高的優(yōu)點(diǎn)。因此，近些年來(lái)，媒氨電池、裡離子 電池、軸硫電池等，均無(wú)法在儲(chǔ)能領(lǐng)域取代鉛酸電池。
[0003]新出現(xiàn)了一種基于內(nèi)部離子交換的電池。該電池的工作原理為，正極基于第一金 屬離子的脫出-嵌入反應(yīng)，負(fù)極基于第二金屬離子的沉積-溶解反應(yīng)，電解液含參與正極脫 出-嵌入反應(yīng)的第一金屬離子和參與負(fù)極沉積-溶解反應(yīng)的第二金屬離子。該類(lèi)型電池的 理論能量密度為160Wh/Kg，預(yù)計(jì)實(shí)際能量密度可達(dá)50~80Wh/Kg。綜上所述，該類(lèi)型電池 非常有希望成為替代鉛酸電池的下一代儲(chǔ)能電池，具有極大的商業(yè)價(jià)值。
[0004] 但是，目前該電池采用的是液態(tài)電解液，液態(tài)電解液容易與正負(fù)極導(dǎo)電劑、集流體 等發(fā)生副反應(yīng)，影響電池性能的發(fā)揮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，現(xiàn)有的內(nèi)部交換電池的液態(tài)電解液，液態(tài)電解液 容易與正負(fù)極的導(dǎo)電齊U、集流體等發(fā)生副反應(yīng)，影響電池性能的發(fā)揮的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明提供了一種電池，所述電池包括正極、負(fù)極、及位于所述正極和所述負(fù)極之 間的凝膠電解質(zhì)；
[0007]所述凝膠電解質(zhì)包括基體聚合物、分散劑W及電解質(zhì)鹽；所述基體聚合物包括聚 丙帰醜胺；所述電解質(zhì)鹽包括第一金屬離子和第二金屬離子；
[0008]所述正極包括能夠可逆脫出-嵌入所述第一金屬離子的正極活性物質(zhì)；
[0009]在充電過(guò)程中所述第二金屬離子還原為第二金屬沉積在所述負(fù)極，且在放電過(guò)程 中第二金屬可逆氧化溶解為所述第二金屬離子。
[0010] 優(yōu)選地，所述基體聚合物占凝膠電解質(zhì)的質(zhì)量百分含量為5%~10%。
[0011] 優(yōu)選地，所述凝膠電解質(zhì)的厚度為1~1. 5mm。
[0012] 優(yōu)選地，所述凝膠電解質(zhì)還包括添加劑，所述添加劑為餓化合物。
[0013]更優(yōu)選地，所述餓化合物選自硝酸餓和/或H氧化二餓。
[0014]優(yōu)選地，所述電解質(zhì)鹽包括硫酸根離子、氯離子、醋酸根離子、硝酸根離子和烷基 賴(lài)酸根離子中的一種或幾種。
[0015]優(yōu)選地，所述聚丙帰醜胺選自非離子聚丙帰醜胺、陽(yáng)離子聚丙帰醜胺、陰離子聚丙 帰醜胺和兩性離子聚丙帰醜胺中的一種或幾種。
[0016]優(yōu)選地，所述聚丙帰醜胺的平均分子量為200萬(wàn)~1400萬(wàn)。
[0017]優(yōu)選地，所述第一金屬離子選自裡離子、軸離子和鎮(zhèn)離子中的一種。
[001引優(yōu)選地，所述第二金屬選自猛、鐵、銅、鋒、鉛、媒、錫和鉛中的一種。
[0019] 優(yōu)選地，所述分散劑為水或醇。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種電池所述電池包括正極、負(fù)極、附于所述正極表面上的正極 凝膠電解質(zhì)層、及位于所述正極凝膠電解質(zhì)層與所述負(fù)極之間的第二液態(tài)電解液；
[0021] 所述正極凝膠電解質(zhì)層包括基體聚合物、分散劑W及第一電解質(zhì)鹽；所述基體聚 合物包括聚丙帰醜胺；所述第一電解質(zhì)鹽包括第一金屬離子；
[0022] 所述第二液態(tài)電解液中包括第二金屬離子；
[0023] 所述正極包括能夠可逆脫出-嵌入所述第一金屬離子的正極活性物質(zhì)；
[0024] 在充電過(guò)程中所述第二金屬離子還原為第二金屬沉積在所述負(fù)極，且在放電過(guò)程 中第二金屬可逆氧化溶解為所述第二金屬離子。
[0025] 優(yōu)選地，所述聚丙帰醜胺選自非離子聚丙帰醜胺、陽(yáng)離子聚丙帰醜胺、陰離子聚丙 帰醜胺和兩性離子聚丙帰醜胺中的一種或幾種。
[0026] 優(yōu)選地，所述聚丙帰醜胺的平均分子量為200萬(wàn)~1400萬(wàn)。
[0027] 優(yōu)選地，所述第一金屬離子選自裡離子、軸離子和鎮(zhèn)離子中的一種。
[0028] 優(yōu)選地，所述第二金屬選自猛、鐵、銅、鋒、鉛、媒、錫和鉛中的一種。
[0029] 優(yōu)選地，所述分散劑為水或醇。
[0030] 本發(fā)明還提供了一種電池，所述電池包括正極、負(fù)極、附于所述負(fù)極表面的負(fù)極凝 膠電解質(zhì)層、及位于所述正極與所述負(fù)極凝膠電解質(zhì)層的第一液態(tài)電解液；
[0031] 所述第一液態(tài)電解液中含有第一金屬離子；
[0032] 所述負(fù)極凝膠電解質(zhì)層附于所述負(fù)極上，所述負(fù)極凝膠電解質(zhì)層包括基體聚合 物、分散劑W及第二電解質(zhì)鹽；所述基體聚合物包括聚丙帰醜胺；所述第二電解質(zhì)鹽包括 第二金屬離子；
[0033] 所述正極包括能夠可逆脫出-嵌入所述第一金屬離子的正極活性物質(zhì)；
[0034] 在充電過(guò)程中所述第二金屬離子還原為第二金屬沉積在所述負(fù)極，且在放電過(guò)程 中第二金屬可逆氧化溶解為所述第二金屬離子。
[0035] 優(yōu)選地，所述聚丙帰醜胺選自非離子聚丙帰醜胺、陽(yáng)離子聚丙帰醜胺、陰離子聚丙 帰醜胺和兩性離子聚丙帰醜胺中的一種或幾種。
[0036] 優(yōu)選地，所述聚丙帰醜胺的平均分子量為200萬(wàn)~1400萬(wàn)。
[0037] 優(yōu)選地，所述第一金屬離子選自裡離子、軸離子和鎮(zhèn)離子中的一種。
[0038] 優(yōu)選地，所述第二金屬選自猛、鐵、銅、鋒、鉛、媒、錫和鉛中的一種。
[0039] 優(yōu)選地，所述分散劑為水或醇。
[0040] 本發(fā)明還提供了一種電池，所述電池包括正極、附于所述正極表面的正極凝膠電 解質(zhì)層、負(fù)極、附于所述負(fù)極表面的負(fù)極凝膠電解質(zhì)層；
[0041] 所述正極凝膠電解質(zhì)層包括基體聚合物、分散劑W及第一電解質(zhì)鹽；所述負(fù)極凝 膠電解質(zhì)層包括基體聚合物、分散劑W及第二電解質(zhì)鹽；所述基體聚合物包括聚丙帰醜胺； 所述第一電解質(zhì)鹽包括第一金屬離子；所述第二電解質(zhì)鹽包括第二金屬離子；
[0042] 所述正極包括能夠可逆脫出-嵌入所述第一金屬離子的正極活性物質(zhì)；
[0043] 在充電過(guò)程中所述第二金屬離子還原為第二金屬沉積在所述負(fù)極，且在放電過(guò)程 中第二金屬可逆氧化溶解為所述第二金屬離子。
[0044] 優(yōu)選地，所述電池還包括位于正極凝膠電解質(zhì)層和負(fù)極凝膠電解質(zhì)層之間的液態(tài) 電解液。
[0045] 優(yōu)選地，所述聚丙帰醜胺選自非離子聚丙帰醜胺、陽(yáng)離子聚丙帰醜胺、陰離子聚丙 帰醜胺和兩性離子聚丙帰醜胺中的一種或幾種。
[0046] 優(yōu)選地，所述聚丙帰醜胺的平均分子量為200萬(wàn)~1400萬(wàn)。
[0047] 優(yōu)選地，所述第一金屬離子選自裡離子、軸離子和鎮(zhèn)離子中的一種。
[004引優(yōu)選地，所述第二金屬選自猛、鐵、銅、鋒、鉛、媒、錫和鉛中的一種。
[0049] 優(yōu)選地，所述分散劑為水或醇。
[0050] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的電池采用凝膠電解質(zhì)，無(wú)游離的液態(tài)電解液，有效降低 了電解液與正負(fù)極導(dǎo)電劑、集流體之間的反應(yīng)活性，從而有效提高了電池正負(fù)極的工作效 率，有利于電池性能的發(fā)揮。附在正極表面的正極凝膠電解質(zhì)層及附在負(fù)極表面的負(fù)極凝 膠電解質(zhì)層，隔離液態(tài)電解液與正負(fù)極，對(duì)正負(fù)極進(jìn)行保護(hù)，也有效降低了電解液與正負(fù)極 導(dǎo)電劑、集流體之間的副反應(yīng)，從而提升了電池的正負(fù)極的工作效率，也有利于電池性能的 發(fā)揮。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，W下結(jié)合 實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0052] 本發(fā)明提供了一種電池，包括正極、負(fù)極、及位于正極和負(fù)極之間的凝膠電解質(zhì)； 所述凝膠電解質(zhì)包括基體聚合物、分散劑W及電解質(zhì)鹽；所述基體聚合物包括聚丙帰醜胺； 所述電解質(zhì)鹽包括第一金屬離子和第二金屬離子；所述正極包括能夠可逆脫出-嵌入所述 第一金屬離子的正極活性物質(zhì)；在充電過(guò)程中所述第二金屬離子還原為第二金屬沉積在所 述負(fù)極，且在放電過(guò)程中第二金屬可逆氧化溶解為所述第二金屬離子。
[0053] 本發(fā)明的凝膠電解質(zhì)，可W直接層疊于正極和負(fù)極之間，即電池包括依次層疊的 正極、凝膠電解質(zhì)W及負(fù)極。電池中不含液態(tài)電解液。此時(shí)，凝膠電解質(zhì)起到液態(tài)電解液的 離子傳導(dǎo)作用。
[0054] 此時(shí)，電池可W不含有隔膜，凝膠電解質(zhì)起到隔離正極或負(fù)極的之間電子傳導(dǎo)的 作用。當(dāng)然也可W含有隔膜，將凝膠電解質(zhì)形成于隔膜上，隔膜可W充當(dāng)凝膠電解質(zhì)的骨 架。
[0055] 本發(fā)明的電池，由于采用凝膠電解質(zhì)，可W有效降低電池的內(nèi)阻；還可W避免電解 質(zhì)鹽或電