一种双离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种双离子电池，包括石墨正极、负极、介于正极和负极之间的隔膜与电解液，所述电解液包括电解质和有机溶剂；所述有机溶剂包括链状碳酸酯。本发明专利技术以链状碳酸酯作为电解液的有机溶剂，其具有优良的抗氧化性，能够显著提高电解液的抗氧化能力，且链状碳酸酯粘度低，能够增加电解质的溶解度，显著提高电解液的电导率和双离子电池的倍率特性，因此，有效改善了双离子电池的容量和循环性能。此外，在有机溶剂中加入环丁砜，能够提高电解液的抗氧化能力和双离子电池的库伦效率。实验结果表明，本发明专利技术提供的双离子电池的容量为10mAh/g～110mAh/g，循环750次后容量衰减不明显。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学
，更具体地说，是涉及一种双离子电池。
技术介绍
随着目前现代化社会信息电子电器的迅速发展和电动汽车的运用，比容量高、安 全性能好、环境污染少和循环寿命长的新型二次电池正在世界范围内迅猛地发展。裡离 子电池自90年代W来，正在逐渐接替媒領电池和金属氨化物媒电池，成为第H代可充电的 "绿色电池"。 裡离子电池是一种充电电池，其工作原理是基于充放电过程中裡离子在正负极的 脱出和嵌入来实现，其中，正极材料对裡离子电池性能的影响十分重要。目前，应用于裡离 子电池的正极材料主要使用过渡金属裡氧化合物，如层状LiCo〇2,但是钻资源严重缺乏，价 格昂贵，且对环境污染严重；而LiMn2〇4的容量低及高温循环性能差；LiNi化的合成困难且 循环性差；橄揽石型的磯酸铁裡虽然原料来源广泛、价格便宜、环境友好，但也存在振实密 度低、低温性能差的缺点。因此，裡离子电池的进一步发展和大规模应用受到正极材料的限 制。 双离子电池是一种W阴离子插嵌石墨作正极的新型二次电池，如双炭电池，相对 于裡离子电池而言，具有正极材料易得、结构稳定、可逆电位高、环境友好、可应用于大规模 储能等优点，成为近年来研究的焦点。与裡离子电池的充放电原理不同，双离子电池在充电 过程中，阴离子嵌入石墨正极，阳离子嵌入负极，在放电过程中阴阳离子从正负极脱出回到 电解液中，送就要求其电解液与裡离子电池的电解液有所差异，具体表现在其电解液不仅 对裡离子的电导率要好，而且对阴离子的电导率同样要好，目前用于双离子电池的电解液 主要有：季倭盐有机系电解液、离子液体和裡盐有机系电解液。而双离子电池能否实际应用 与容量和循环性能息息相关。 由于正极的容量随充电电位的升高而增大，像阴离子插嵌石墨送样的体系，其最 高可逆插嵌电位在5.2V左右。然而在充电过程当电压达到5V左右时，常用的双离子电池 有机溶剂会被氧化分解，因此容量和循环性能得不到提高。很多研究中引进了离子液体来 解决送一问题，但是由于离子液体存在粘度大、电导率低的缺点，导致其在一定倍率下循环 稳定性差，同时，离子液体存在低温下和电极表面浸润性差的缺点，造成倍率特性低劣，送 些问题使其难W在实际应用中推广。 具有宽电化学窗、高阳极稳定性、高介电常数的有机溶剂成为近年来研究高电压 下阴离子插嵌石墨电极的热点溶剂。目前研究最多的主要是氣代碳酸己帰醋，但在最新的 报道中Imol/L六氣磯酸裡的插嵌容量最高只有85mAh/g，并且循环到180圈时容量开始显 著下降。因此，基于有机溶剂和裡盐构成电解液的阴离子插嵌石墨电极的容量和循环性能 并未得到有效地改善。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种双离子电池，本专利技术提供的双离子电池的容量高且 循环性能好。 本专利技术提供了一种双离子电池，包括石墨正极、负极、介于正极和负极之间的隔膜 与电解液，所述电解液包括电解质和有机溶剂；所述有机溶剂包括链状碳酸醋。 优选的，所述有机溶剂还包括环了讽。 优选的，所述有机溶剂中所述链状碳酸醋的体积百分比为30%~90%。 优选的，所述链状碳酸醋为碳酸二甲醋、碳酸二己醋和碳酸甲己醋中的一种或多 种。 优选的，所述电解质为裡盐。 优选的，所述裡盐在所述有机溶剂中的摩尔浓度为0. 2mol/L~饱和浓度。 优选的，所述裡盐为六氣磯酸裡、六氣神酸裡、四氣测酸裡、双草酸测酸裡、双H氣 甲基礙醜亚胺裡或高氯酸裡。 优选的，所述双离子电池的电压为3V~5. 6V。 优选的，所述双离子电池的电流密度为lOmA/g~600mA/g。 本专利技术提供了一种双离子电池，包括石墨正极、负极、介于正极和负极之间的隔膜 与电解液，所述电解液包括电解质和有机溶剂；所述有机溶剂包括链状碳酸醋。与现有技术 相比，本专利技术W链状碳酸醋作为电解液的有机溶剂，其具有优良的抗氧化性，能够显著提高 电解液的抗氧化能力，且链状碳酸醋粘度低，能够增加电解质的溶解度，显著提高电解液的 电导率和双离子电池的倍率特性，因此，有效改善了双离子电池的容量和循环性能。此外， 在有机溶剂中加入环了讽，能够提高电解液的抗氧化能力和双离子电池的库伦效率。实验 结果表明，本专利技术提供的双离子电池的容量为lOmAh/g~llOmAh/g，循环750次后容量衰减 不明显。【附图说明】[001引图1为本专利技术实施例1~8制备的双离子电池放电比容量随碳酸甲己醋（EMC)体 积含量的变化曲线； 图2为本专利技术实施例5制备的双离子电池的充放电曲线； 图3为本专利技术实施例3及对比例1制备的双离子电池的循环性能曲线； 图4为本专利技术实施例9~16制备的双离子电池放电比容量随碳酸甲己醋体积含 量的变化曲线； 图5为本专利技术实施例2、3、4、8、9、14及17~21制备的电解液电导率随碳酸甲己 醋体积含量的变化曲线。【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发 明保护的范围。 本专利技术提供了一种双离子电池，包括石墨正极、负极、介于正极和负极之间的隔膜 与电解液，所述电解液包括电解质和有机溶剂；所述有机溶剂包括链状碳酸醋。本专利技术提供了一种双离子电池，包括石墨正极、负极、介于正极和负极之间的隔膜 与电解液，其中，所述石墨正极为本领域技术人员熟知的石墨电极，本专利技术对其来源没有特 殊限制，采用市售产品即可；所述石墨正极具有电极材料易得、结构稳定、可逆电位高、环境 友好和可应用于大规模储能的优点。本专利技术对所述负极没有特殊限制，优选为裡片，所述裡 片的来源没有特殊限制，采用市售产品即可。本专利技术所述隔膜为本领域技术人员熟知的材 料，本专利技术对此没有特殊限制，优选为玻璃纤维。 所述电解液包括有机溶剂和电解质，其中，所述有机溶剂包括链状碳酸醋，所述链 状碳酸醋优选为碳酸二甲醋、碳酸二己醋和碳酸甲己醋中的一种或多种，更优选为碳酸甲 己醋。本专利技术对所述链状碳酸醋的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述种 类的链状碳酸醋即可，可由市场购买获得。W链状碳酸醋作为电解液的有机溶剂，其具有优 良的抗氧化性，能够显著提高电解液的抗氧化能力，且链状碳酸醋粘度低，能够增加电解质 的溶解度，显著提高电解液的电导率和双离子电池的倍率特性，因此，有效改善了双离子电 池的容量和循环性能。 按照本专利技术，所述有机溶剂优选还包括环了讽，此时所述有机溶剂为环了讽和链 状碳酸醋的混合溶剂，其中，所述环了讽又名四氨喔吩-1，1-二氧化物，结构式为： 本专利技术对所述环了讽的来源没有特殊限制，采用市售产品即可。所述环了讽具有 强抗氧化性，可W提高电解液的抗氧化能力和所述双离子电池的库伦效率。所述环了讽和 链状碳酸醋的混合溶剂中，所述链状碳酸醋的体积百分比优选为30 %~90 %。 按照本专利技术，所述电解质优选为裡盐，所述裡盐优选为六氣磯酸裡、六氣神酸裡、 四氣测酸裡、双草酸测酸裡、双H氣甲基礙醜亚胺裡或高氯酸裡，更优选为六氣磯酸裡；所 述六氣磯酸裡在所述有机溶液中溶解度高、解离度高、阴离子半径小，增加了阴离子插嵌石 墨的容量。本专利技术对所述裡盐的来源没有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双离子电池，包括石墨正极、负极、介于正极和负极之间的隔膜与电解液，其特征在于，所述电解液包括电解质和有机溶剂；所述有机溶剂包括链状碳酸酯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏宇，樊慧，高继超，齐力，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22