本发明专利技术提供一种电池，包括正极、负极、及电解液，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；电解液包括能够溶解电解质并使电解质电离的溶剂；电解液包括第一金属离子和第二金属离子，第二金属离子在充电过程中能够在负极还原沉积为第二金属，第二金属在放电过程中能够氧化溶解为第二金属离子；其中，正极还包括石墨导电剂SFG。本发明专利技术能够改善电池的自放电问题，提高电池的电化学性能。
【技术实现步骤摘要】
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、IPS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，媒氨电池、裡离子 电池、钢硫电池等，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，目前该类电池自放电问题较为严重，会导致电池电化学性能迅速恶化，限制 了该类电池的实际应用，因此，亟待寻找一种新的离子交换电池，能够改善电池的浮充问题 和自放电问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种离子交换电池，能够改善离子交换电池的浮充问题和自 放电问题，提高电池的电化学性能。 -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；所述电解液包括能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所 述电解液包括第一金属离子和第二金属离子，所述第二金属离子在充电过程中能够在所述 负极还原沉积为第二金属，所述第二金属在放电过程中能够氧化溶解为第二金属离子；其 中，所述正极还包括石墨导电剂SFG。 优选的，所述石墨导电剂SFG为SFG-6或SFG-15。 优选的，W所述正极的质量百分比为基准，所述石墨导电剂SFG的质量百分含量 为5%~15%。 优选的，W所述正极的质量百分比为基准，所述石墨导电剂SFG的质量百分含量 为 10% ~12%。 优选的，所述电解液的抑值为3~7。 优选的，所述溶剂为水或醇。 优选的，所述电解质中的阴离子包括硫酸根离子、氯离子、醋酸根离子或烷基礙酸 根离子中一种或几种。 优选的，所述第一金属离子选自裡离子或钢离子。 优选的，所述第二金属离子为儘离子、铁离子、铜离子、锋离子、館离子、媒离子、锡 离子或铅离子。[001引优选的，所述电解液包括裡离子、锋离子和甲基礙酸根离子。 优选的，所述电解液中，所述裡离子的浓度为3mol/l，所述锋离子的浓度为4mol/ 以所述甲基礙酸根离子的浓度为7mol/L。 优选的，所述正极活性物质选自LiMn2〇4、LiFeP〇4或LiCo〇2中一种或几种。 优选的，W所述正极的质量百分比为基准，所述正极活性物质的质量百分含量为 80%~90%。 优选的，所述正极还包括正极粘结剂。 优选的，所述正极粘结剂选自聚己帰氧化物、聚丙帰氧化物，聚丙帰腊、聚醜亚胺、 聚醋、聚離、氣化聚合物、聚二己帰基聚己二醇、聚己二醇二丙帰酸醋、聚己二醇二甲基丙帰 酸中的一种或几种。 优选的，所述电池还包括位于正极和负极之间的隔膜。 本专利技术通过在采用石墨导电剂SFG作为正极导电剂，改善了电池的浮充问题和自 放电问题，提高了电池浮充后的循环性能和自放电后的容量保持率，进而提高了电池的电 化学性能和安全性能。【附图说明】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 图1为实施例对应电池和对比例对应电池的循环性能图。【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，W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W解释 本专利技术，并不用于限定本专利技术。 本专利技术提供一种电池，包括正极、负极、及电解液，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；电解液包括能够溶解电解质并使电解质电离的溶剂；电解 液包括第一金属离子和第二金属离子，第二金属离子在充电过程中能够在负极还原沉积为 第二金属，第二金属在放电过程中能够氧化溶解为第二金属离子；其中，正极还包括石墨导 电剂SFG。 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。 电池的正极包括正极活性物质，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，第一金属离子选自裡离子或钢离子。 正极活性物质可W是符合通式LiiJfayM丸的能够可逆脱出-嵌入裡离子的尖晶 石结构的化合物，其中，-1《X《0. 5，1《y《2. 5,0《Z《0. 5,3《k《6, M选自化、 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LiMri2〇4。更 优选的，正极活性物质含有经过渗杂或包覆改性的LiMri2〇4。 正极活性物质可W是符合通式LiihMyM' ,M"。〇2+。的能够可逆脱出-嵌入裡离子 的层状结构的化合物，其中，-Kx《0. 5,0《y《 l，0《z《 l，0《c《 1,-0. 2《n《0. 2， M，M'，M"分别选自 Ni、Mn、Co、Mg、Ti、Cr、V、Zn、Zr、Si 或 Al 的中至少一种。 正极活性物质还可W是符合通式LixMi yM' y狂〇4)。的能够可逆脱出-嵌入裡离子 的橄揽石结构的化合物，其中，〇<x《2,0《y《0.6，l《n《1.5，M选自Fe、Mn、V或Co， M'选自Mg、Ti、化、V或Al的中至少一种，X选自S、P或Si中的至少一种。 优选的，正极活性物质选自LiMri2〇4、LiFeP〇4或LiCo〇2中一种或几种。 在目前电池工业中，几乎所有正极活性物质都会经过渗杂、包覆等改性处理。但渗 杂，包覆改性等手段造成材料的化学通式表达复杂，如LiMn2〇4已经不能够代表目前广泛使 用的"儘酸裡"的通式，而应该W通式LiihMn^Ok为准，广泛地包括经过各种改性的LiMn2〇4 正极活性物质。同样的，LiFeP〇4 W及LiCo〇2也应该广泛地理解为包括经过各种渗杂、包覆 等改性的，通式分别符合LixMi yM' y狂〇4)。和LiihMyM' zM"。〇2+。的正极活性物质。[003引正极活性物质为能可逆脱出-嵌入裡离子的物质时，优选可W选用如LiMn204、 LiFeP04、LiCo02、LiMxP04、LiMxSiOy (其中M为一种变价金属）等化合物。此外，本专利技术的正 极活性物质为能可逆脱出-嵌入钢离子的物质时，优选可W选用NaVP04F等。 具体的，正极还包括负载正极活性物质的正极集流体，正极集流体仅作为电子传 导和收集的载体，不参与电化学反应，即在电池工作电压范围内，正极集流体能够稳定的存 在于电解液中而基本不发生副反应，从而保证电池具有稳定的循环性能。 正极集流体当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
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；所述电解液包括能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所述电解液包括第一金属离子和第二金属离子，所述第二金属离子在充电过程中能够在所述负极还原沉积为第二金属，所述第二金属在放电过程中能够氧化溶解为第二金属离子；其特征在于：所述正极还包括石墨导电剂SFG。
【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
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