一种水系锂钠离子电池及其制备方法和应用技术

技术编号:25760419 阅读:114 留言:0更新日期:2020-09-25 21:08
本发明专利技术公开一种水系锂钠离子电池及其制备方法和应用,此电池以锰酸锂材料作为正极活性物质,碳复合磷酸钛钠材料作为负极活性物质;锂盐、钠盐、锌盐和尿素溶于水中配制成混合电解液;石墨、碳纳米管、聚偏氟乙烯和高分子网进行复合制备石墨基复合薄膜作为正负极集流体;采用涂布法制备极片,叠片法制备电芯,不锈钢或者石墨螺母连接极耳法组装电池。制备出的电池具有循环寿命长,充放电库伦效率高,自放电率低、能量密度高、价格低廉、倍率性能高、使用温度范围广的优势,可作为电动自行车动力电池或者储能电池。

【技术实现步骤摘要】
一种水系锂钠离子电池及其制备方法和应用
本专利技术涉及储能器件
,具体涉及一种水系锂钠离子电池及其制备方法和应用。
技术介绍
由于电动自行车对储能器件要求的不断提高,不同的电池被用来作为电动自行车动力电池以及储能电池进行研究。而水系锂钠离子电池由于具有原料来源丰富、环境友好、安全及价格便宜等优势成为该领域非常具有应用前景的电池材料候选者。传统的锂钠离子电池为有机电解液电池,具有一定的安全隐患。并且由于制造过程要求严格,因此成本较高,回收也存在一定难度。采用水系电解液能够很好的解决以上问题。Dahn于1994年第一次提出采用硝酸锂水溶液为电解液的水系锂离子电池。但是水系电解液电化学稳定窗口窄,会导致电池输出电压低,充放电库伦效率低,进而将严重阻碍水系电池的实际应用。2015年Wang课题组采用高浓度有机锂盐水溶液的策略,拓宽了水系电池的电化学稳定窗口,提高了电池充放电库伦效率。但是有机锂盐高浓度溶液价格昂贵,短期内不具有产业化价值。且水系电解液在0度以下开始结冰会导致电池使用温度范围窄。此外,水系电解液腐蚀性强,传统不锈钢集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水系锂钠离子电池,包括正极、负极、电解液,其特征在于, 正极的活性物质为锰酸锂;负极的活性物质为碳包覆磷酸钛钠;电解液包括溶质和溶剂,其中,溶剂为水,溶质为水溶性锂盐、钠盐、锌盐和尿素;所述集流体为石墨、碳纳米管、聚偏氟乙烯和高分子网进行复合制备的石墨基复合薄膜;正极活性物质与负极活性物质的质量比为(0.5~2): 1。/n

【技术特征摘要】
1.一种水系锂钠离子电池,包括正极、负极、电解液,其特征在于,正极的活性物质为锰酸锂;负极的活性物质为碳包覆磷酸钛钠;电解液包括溶质和溶剂,其中,溶剂为水,溶质为水溶性锂盐、钠盐、锌盐和尿素;所述集流体为石墨、碳纳米管、聚偏氟乙烯和高分子网进行复合制备的石墨基复合薄膜;正极活性物质与负极活性物质的质量比为(0.5~2):1。


2.根据权利要求1所述的一种水系锂钠离子电池,其特征在于,所述碳包覆磷酸钛钠的制备方法为:
(1)将钠盐、二氧化钛、磷酸按照一定配比分散在水中并进行球磨处理得到混合液A;
(2)将混合液A移入水热反应釜中于100~200℃条件下反应1~20h,抽滤后以水和乙醇反复洗涤,50℃下干燥12~24h,得到磷酸钛钠材料;
(3)将磷酸钛钠材料与葡萄糖分散在水中,喷雾造粒,并于氮气中退火1-10h,自然冷却得到碳包覆磷酸钛钠球形颗粒。


3.根据权利要求2所述的一种水系锂钠离子电池,其特征在于,步骤(1)中,所述钠盐为磷酸二氢钠、碳酸钠、乙酸钠、柠檬酸三钠中的一种;钠盐、二氧化钛、磷酸的配比为化学计量比;混合液A中水的质量分数为10%-50%;步骤(3)中,葡萄糖的质量分数为磷酸钛钠的5%-20%;喷雾造粒温度为100-200℃;退火温度为500-800℃。


4.根据权利要求1所述的一种水系锂钠离子电池,其特征在于,石墨基复合薄膜的制备方法为:将质量比为(90-95):(1-5):(1-5)的石墨、碳纳米管和聚偏氟乙烯在氮甲基吡咯烷酮分散剂中混合获得粘稠浆料,拉浆法涂抹在高分子网上,高分子网为尼龙网、锦纶网、聚丙烯网中的一种,目数为50-200目,烘干后辊压,厚度为10-100微米,高分子网所占质量分数为1%-10%。


5.根据权利要求1所述的一种水系锂钠离子电池,其特征在于,所述正极包括正极集流体和附着在正极集流体上的正极膜,所述正极集流体为石墨基复合薄膜,所述正极膜为锰酸锂、导电碳粉、粘结剂按照质量比(75-95):(1-25):(1-15)配制而成;
所述负极包括负极集流体和附着在负极集流体上的负极膜,所述负极集...

【专利技术属性】
技术研发人员:侯之国钱逸泰张雪倩钱逸仁
申请(专利权)人:江苏理工学院
类型:发明
国别省市:江苏;32

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