电池制造技术

本发明专利技术揭示了一种电池，包括正极、负极和电解液，所述电解液包括电解质和能够溶解所述电解质并使所述电解质电离的水溶液或者醇溶液中的至少一种；所述电解液还包括使电解液凝胶的二氧化硅。二氧化硅能使电解液成凝胶状，这样，本发明专利技术的电池无论如何放置都不会漏液，从而使得电池安全可靠、寿命较长，方便搬运和存储。

Battery

The invention discloses a battery includes a cathode, anode and electrolyte, the electrolyte comprises the electrolyte and the electrolyte can dissolve and make at least one of the electrolyte ionization of water solution or alcohol solution; the electrolyte also comprises two silica gel electrolyte. The silicon dioxide can make the electrolyte into gel shape, so that the battery of the invention can not leak any place, so that the battery is safe and reliable, and the service life is longer, so that the battery can be conveniently transported and stored.

【技术实现步骤摘要】
电池
本专利技术属于电化学储能领域，具体涉及一种电池。
技术介绍
人类对新能源的广泛运用，导致了二次电池市场的急速扩大。当前新能源体系中对二次电池的要求无处不在。无论是电动汽车，风能，太阳能并网还是电网调峰，都急需一种廉价，可靠，安全和寿命长的二次电池。目前所发展的二次电池主要集中在锂离子电池，高温钠硫电池，钠镍氯电池和钒液流电池。这些电池都具有各自的优点，比如锂离子电池和高温钠硫电池寿命长以及能量密度高，钒液流电池更是理论上具备无限的寿命等。但无论哪种电池，都无法同时满足廉价，可靠，安全和寿命长的要求。传统的锂离子电池过于昂贵，且有安全隐患；高温钠硫电池制造技术门槛高，售价昂贵；钒液流电池多项技术瓶颈目前都未能获得突破等。为此很多研究者都致力于水系锂离子电池的研究，希望以此大幅降低锂离子电池的成本，并提出了一些以LiMn2O4为正极，钒的氧化物例如LiV3O8等为负极、水为电解液的电池，但此类电池容易漏液，不够安全的同时，也降低了电池的容量，从而使得寿命较短。另外，还不方便搬运和存储。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种安全可靠、寿命较长，且方便搬运和存储的电池。本专利技术提供了一种电池，包括正极、负极和电解液，所述电解液包括电解质和能够溶解所述电解质并使所述电解质电离的水溶液或者醇溶液中的至少一种；所述电解液还包括使电解液凝胶的二氧化硅。本专利技术的有益效果：二氧化硅使电解液成凝胶状。这样，电池无论如何放置都不会漏液，从而使得电池安全可靠、寿命较长，方便搬运和存储。优选的，所述二氧化硅为由四氯化硅通过气相法制备的气相二氧化硅。优选的，所述二氧化硅由硅酸盐制备。优选的，所述硅酸盐选自硅酸铝、硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、硅酸磷、硅酸铝镁、硅酸镁锂中的一种。优选的，所述电解液凝胶后具有二氧化硅胶粒，所述胶粒的粒径不大于20nm。优选的，所述胶粒的粒径位于10～20nm之间。优选的，所述胶粒的粒径位于5～7nm之间。优选的，所述胶粒具有粒径位于10～20nm之间的第一组和粒径位于5～7nm之间的第二组。优选的，所述胶粒的粒径小于5nm。优选的，所述二氧化硅在所述电解液中的重量占比为0.2％～20％。优选的，所述电解液还包括胶体稳定剂，所述胶体稳定剂选自聚乙烯醇、糊精、甘油、聚乙二醇、聚丙烯酰胺和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。优选的，所述正极包括正极集流体和参与电化学反应的正极活性物质，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入离子；所述负极至少包括负极集流体；所述电解质能够电离出至少一种充放电过程中在所述负极发生还原-沉积和氧化-溶解的活性离子，所述活性离子包括金属离子，所述金属选自Zn、Fe、Cr、Cu、Mn、Ni、Sn中的至少一种。优选的，所述金属离子以硫酸盐、醋酸盐或硫酸盐和醋酸盐的混合物的形式存在于所述电解液中。优选的，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入锂离子、钠离子、锌离子或镁离子。具体实施方式本专利技术提供的电池不但安全可靠和具有较长的寿命，而且非常方便搬运和存储，在如手机、笔记本电脑等便携式电子产品，电动汽车，电动自行车，电动工具等领域具有可观的应用前景。本专利技术揭示了一种电池，电池包括正极，负极和电解液，电解液包括电解质和能够溶解电解质并使电解质电离的水溶液或者醇溶液中的至少一种；其中，电解液还包括使电解液凝胶的二氧化硅。这样，使电解液处于凝胶态，电池不会产生漏液，从而使得电池不但安全可靠和具有较长寿命，而且非常方便搬运和存储。电解液凝胶后形成二氧化硅胶粒。胶粒的粒径不同，其比表面积相差很大。而胶粒的粒径主要取决于制备工艺。如表1所示，粒径越小，胶粒的比表面积越大。相应的，胶粒的比表面积越大，胶粒的表面能就愈大，胶粒的反应活性也相应增加。表1粒径D(nm)比表面积(m2/g)<3>10003～4750～9007～8350～40011～13190～27016～20130～170当粒径较小时，胶粒间很容易发生反应形成化学键。当胶粒靠近时，胶粒间通过硅醇缩合，形成硅氧键，凝胶主要依靠硅氧键搭起来的骨架支撑着。骨架中可以包裹水或醇，从而形成凝胶。而形成硅氧键的过程是不可逆的，使得依靠硅氧键形成的骨架难以被拆散。因此，粒径较小时，其胶凝速度很快，形成凝胶致密、坚硬、强度大。而随着粒径的增大，胶粒的表面活性降低，胶粒中心距也逐渐加大，粒子间相互反应形成硅氧键的机会减少。少量较小的胶粒联结成较大的胶粒后，体系中粒子的聚集速率就会减少。此时，胶粒间不能靠形成硅氧键而构成三维骨架。二氧化硅胶粒表面具有很多羟基，此时可通过氢键结合，以氢键形式构成三维骨架。而氢键是分子间的一种弱结合，容易被破坏。因此。靠氢键形成的骨架容易被拆散，只要稍加剪切力，骨架就被破坏，包裹在骨架中的水或醇就可以释放出来。但一旦去掉剪切力，骨架结构又重新建立，水或醇又重新被包裹。综上所述，骨架的形成和拆散完全是可逆的，凝胶柔软而有弹性，触变性较好。优选的，胶粒的粒径不大于20nm。若胶粒粒径过大，尽管凝胶切稀性很好，但三维骨架形成很慢，不足以很好的凝胶化，且水化现象也较为严重。优选的，胶粒的粒径位于10～20nm之间。优选的，胶粒的粒径不大于10nm。优选的，胶粒的粒径位于5～7nm之间。优选的，胶粒的粒径位于3～5nm之间。优选的，胶粒具有粒径位于10～20nm之间的第一组和粒径位于5～7nm之间的第二组。如此粗细胶粒合理搭配，使凝胶软而有弹性，且强度适中，复凝性好。从而保证凝胶具有一定韧性的同时，强度也适中。另外，欲获得性能优越的凝胶电解液，不仅要改变二氧化硅胶粒的大小，控制粒子表面羟基缩合程度，而且还要调整二氧化硅的含量。电解液中，二氧化硅在电解液中的重量占比为0.2％～20％，从而保证电解液具有较好的凝胶性能。优选的，二氧化硅在电解液中的重量占比为0.2～0.5％，进一步改善了电解液的凝胶性能。优选的，二氧化硅在电解液中的重量占比为1.0～20％，进一步改善了电解液的凝胶性能。优选的，二氧化硅在电解液中的重量占比为1.0～3.2％。优选的，二氧化硅在电解液中的重量占比为4.0～4.5％。优选的，二氧化硅在电解液中的重量占比为5.0～20％。优选的，二氧化硅为由四氯化硅通过气相法制备的气相二氧化硅。气相法又叫热解法、干法或燃烧法。其原料为四氯化硅、氧气和氢气，高温下反应而成。反应式为：SiCl4+2H2+O2—>SiO2+4HCl。空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、干燥、除尘过滤后送入合成水解炉。将四氯化硅原料送至精馏塔精馏后，在蒸发器中加热蒸发，并以干燥、过滤后的空气为载体，送至合成水解炉。四氯化硅在高温下气化后，与一定量的氢和氧在1800℃左右的高温下进行气相水解；此时生成的气相二氧化硅是无定形的超细颗粒，是环状结构，凝胶力强、表面活性高，能形成触变性较好的硅胶。另外，二氧化硅也可由硅酸盐制备。世界上，硅酸盐的储量较多，容易得到，成本比较低。硅酸盐可选自硅酸钠、硅酸铝、硅酸钾、硅酸钙、硅酸磷、硅酸铝镁、硅酸镁锂中的一种。当然，也可选自以硅酸铝为主要成分的蒙脱石、蒙皂石。另外，因水玻璃溶液价格低廉，常以含有硅酸钠的水玻璃溶液为原料来制备二氧化硅。简单工艺流程为：水玻璃溶液→酸中和→阴阳离子交换树脂处理(搅拌)→减压蒸发浓缩→超滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池，包括正极、负极和电解液，所述电解液包括电解质和能够溶解所述电解质并使所述电解质电离的水溶液或者醇溶液中的至少一种；所述电解液包括使电解液凝胶的二氧化硅，其特征在于：所述电解液还包括胶体稳定剂，所述胶体稳定剂选自聚乙烯醇、糊精、甘油、聚乙二醇、聚丙烯酰胺和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种电池，包括正极、负极和电解液，所述电解液包括电解质和能够溶解所述电解质并使所述电解质电离的水溶液或者醇溶液中的至少一种；所述电解液包括使电解液凝胶的二氧化硅，其特征在于：所述电解液还包括胶体稳定剂，所述胶体稳定剂选自聚乙烯醇、糊精、甘油、聚乙二醇、聚丙烯酰胺和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：所述电解液凝胶后具有二氧化硅胶粒，所述胶粒的粒径不大于20nm。3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于：所述胶粒的粒径位于10～20nm之间。4.根据权利要求2所述的电池，其特征在于：所述胶粒的粒径位于5～7nm之间。5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：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