电池制造技术

本发明专利技术公开了一种电池。该电池包括正极、负极、及电解液，所述正极包括能够可逆脱出-嵌入第一金属离子的正极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所述电解质包括充放电过程中在所述负极能够还原沉积为第二金属且第二金属能可逆氧化溶解的第二金属离子和充放电过程中在所述正极能够可逆脱出-嵌入的第一金属离子；所述电池还包括加入到所述负极和/或所述电解液中的添加剂，所述添加剂为铋化合物。本发明专利技术有效抑制了气体的产生，从而避免了电池发鼓，增强了电池的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种电池。该电池包括正极、负极、及电解液，所述正极包括能够可逆脱出-嵌入第一金属离子的正极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所述电解质包括充放电过程中在所述负极能够还原沉积为第二金属且第二金属能可逆氧化溶解的第二金属离子和充放电过程中在所述正极能够可逆脱出-嵌入的第一金属离子；所述电池还包括加入到所述负极和/或所述电解液中的添加剂，所述添加剂为铋化合物。本专利技术有效抑制了气体的产生，从而避免了电池发鼓，增强了电池的安全性能。【专利说明】电池
本专利技术属于电池领域，具体涉及一种基于内部离子交换的电池。
技术介绍
铅酸电池，其出现已超百年，拥有着成熟的电池技术，占据着汽车启动电瓶、电动 自行车、UPS等储能领域的绝对市场份额。铅酸电池虽然循环使用寿命较低，能量密度也相 对较低，但却拥有价格非常低廉，性价比非常高的优点。因此，近些年来，镍氢电池、锂离子 电池、钠硫电池等，均无法在储能领域取代铅酸电池。 新出现了一种基于内部离子交换的电池。该电池的工作原理为，正极基于第一金 属离子的脱出-嵌入反应，负极基于第二金属离子的沉积-溶解反应，电解液含参与正极脱 出-嵌入反应的第一金属离子和参与负极沉积-溶解反应的第二金属离子。该类型电池的 理论能量密度为160Wh/Kg，预计实际能量密度可达50?80Wh/Kg。综上所述，该类型电池 非常有希望成为替代铅酸电池的下一代储能电池，具有极大的商业价值。 但是，目前该电池在使用一段时间后，电池内部会产生大量气体，易造成电池发 鼓，导致电池使用存在安全隐患；同时由于气体的产生，还会导致电池性能迅速恶化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，离子交换电池使用时会产生大量气体。 本专利技术提供了一种电池，包括正极、负极、及电解液，所述正极包括能够可逆脱 出-嵌入第一金属离子的正极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使 所述电解质电离的溶剂；所述电解质包括充放电过程中在所述负极能够还原沉积为第二 金属且第二金属能可逆氧化溶解的第二金属离子和充放电过程中在所述正极能够可逆脱 出-嵌入的第一金属离子；所述电解液的pH值为3?7 ;所述电池还包括加入到所述负极 和/或所述电解液中的添加剂，所述添加剂为铋化合物。 优选地，所述铋化合物选自三氧化二铋和/或硝酸铋。 优选地，所述铋化合物占电解液总重量的0. 01?5%。 优选地，所述铋化合物占负极总重量的0. 1?10%。 优选地，所述电解质中的阴离子包括烷基磺酸根离子。 优选地，所述烷基磺酸根离子为甲基磺酸根离子。 优选地，在电解液中，所述烷基磺酸根离子的浓度为0. 5?12mol/L。 优选地，所述电解质中的阴离子包括硫酸根离子、氯离子、醋酸根离子和硝酸根离 子中一种或几种。 优选地，所述电池还包括位于正极和负极之间的隔膜。 优选地，所述第一金属离子选自锂离子或钠离子。 优选地，所述正极活性物质选自LiMn204、LiFeP0 4或LiCo02中一种或几种。 优选地，所述第二金属离子为锰离子、铁离子、铜离子、锌离子、铬离子、镍离子、锡 离子或铅离子。 优选地，所述溶剂为水或醇。 与现有技术相比，本专利技术添加了添加剂铋化合物，有效抑制了气体的产生，从而避 免了电池发鼓，增强了电池的安全性能，同时也有效抑制了电池性能衰减。 【专利附图】【附图说明】 图1是实施例1和对比例1的充放电过程中时间-气体产生量图。 【具体实施方式】 为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本专利技术，并不用于限定本专利技术。 一种电池，包括正极、负极、及电解液，所述正极包括能够可逆脱出-嵌入第一金 属离子的正极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的 溶剂；所述电解质包括充放电过程中在所述负极能够还原沉积为第二金属且第二金属能可 逆氧化溶解的第二金属离子和充放电过程中在所述正极能够可逆脱出-嵌入的第一金属 离子；所述电解液的pH值为3?7 ;所述电池还包括加入到所述负极和/或所述电解液中 的添加剂，所述添加剂为铋化合物。 本专利技术电池的充放电原理为：充电时，正极活性物质脱出第一金属离子，同时伴随 正极活性物质被氧化，并放出电子；电子经由外电路到达电池负极，同时电解液中的第二金 属离子在负极上得到电子被还原，并沉积在负极上。放电时，沉积在负极上的第二金属被氧 化，失去电子转变为第二金属离子进入电解液中；电子经外电路到达正极，正极活性物质接 受电子被还原，同时第一金属离子嵌入正极活性物质中。 优选地，铋化合物选自三氧化二铋和/或硝酸铋。 铋化合物在负极中的使用剂量优选如下： 当单独使用三氧化二铋时，三氧化二铋占负极总重量的0. 1?10%。 当单独使用硝酸铋时，硝酸铋占负极总重量的0. 1?10%。 当然也可以使用三氧化二铋和硝酸铋的混合物。 铋化合物在电解液中的使用剂量优选如下： 当单独使用三氧化二铋时，三氧化二铋占电解液总重量的0. 01?5%。 当单独使用硝酸铋时，硝酸铋占电解液总重量的0. 01?5%。 当然也可以使用三氧化二铋和硝酸铋的混合物。 当然为了使电池性能更加优异，在负极和电解液中同时加入铋化合物。 铋化合物加入负极和/或电解液时，根据负极和电解液形态结构的不同情况，可 以选自不同的加入方式。加入方法可以选自物理方法或者化学方法，物理方法包括但不限 于悬浮液涂覆法附于负极或隔膜上、真空镀到负极或隔膜上、磁控溅射到负极或隔膜上；化 学方法包括电化学镀到负极上等。 其中，正极中的正极活性物质参与正极反应，并且能够可逆脱出-嵌入第一金属 离子。 优选的，正极活性物质能够可逆脱出-嵌入锂离子或钠离子。 正极活性物质可以是符合通式Li1+xMnyMz0 k的能够可逆脱出-嵌入锂离子的尖晶 石结构的化合物，其中，-1彡X彡〇· 5，1彡y彡2. 5,0彡z彡0· 5,3彡k彡6, Μ选自Na、 Li、Co、Mg、Ti、Cr、V、Zn、Zr、Si、Al中的至少一种。优选的，正极活性物质含有LiMn20 4。更 优选的，正极活性物质含有经过掺杂或包覆改性的LiMn204。 正极活性物质可以是符合通式Li1+xMyM' ZM"。02+11的能够可逆脱出-嵌入锂离子 的层状结构的化合物，其中，_l〈x彡0.5,0彡y彡1，0彡z彡1，0彡c彡1，-0.2彡η彡0.2， Μ，Μ'，Μ"分别选自、]?11、(：〇、]\%、11、0、￥、211、21'、5丨或六1的中至少一种。优选的，正 极活性物质含有LiC 〇02。 正极活性物质还可以是符合通式LiMhM' y(X04)n的能够可逆脱出-嵌入锂离子 的橄榄石结构的化合物，其中，〇〈x彡2,0彡y彡0. 6，1彡η彡1. 5，M选自Fe、Mn、V或Co， Μ'选自1%、11、&、￥或41的中至少一种3选自5、？或51中的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池，其特征在于，包括正极、负极、及电解液，所述正极包括能够可逆脱出‑嵌入第一金属离子的正极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所述电解质包括充放电过程中在所述负极能够还原沉积为第二金属且第二金属能可逆氧化溶解的第二金属离子和充放电过程中在所述正极能够可逆脱出‑嵌入的第一金属离子；所述电解液的pH值为3～7；所述电池还包括加入到所述负极和/或所述电解液中的添加剂，所述添加剂为铋化合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，陈璞，
申请(专利权)人：苏州宝时得电动工具有限公司，陈璞，
类型：发明
国别省市：江苏;32