一种非水体系的锂高铁电池制造技术

一种非水体系的锂高铁电池，以高铁酸钾电极为正极，金属锂为负极，以ＬｉＰＦ↓［６］的ＥＣ／ＤＭＣ（１∶１）溶液为电解液，聚乙烯多孔膜为隔膜，不锈钢编织网为集流体；其中所述高铁酸钾电极通过下列步骤制备而成：按质量比称取Ｋ↓［２］ＦｅＯ↓［４］∶石墨∶ＰＶＤＦ＝１６∶５∶１，在研钵中充分混合，加入少量Ｎ－甲基－２－吡咯烷酮调湿，均匀涂敷在碳纤维布上，经真空干燥后，压片即制成所述高铁酸钾正极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以高铁酸盐和金属锂为活性电极的电池，更具体地说是涉及一种具有高比能量的非水体系的锂高铁电池。
技术介绍
近年来对Na2FeO4、K2FeO4、BaFeO4、Li2FeO4等高铁酸盐的报道较多。高铁酸盐具有较强的氧化性，电极过程涉及3电子转移，在酸性、碱性溶液中电极电势分别为2.20V，0.72V，因此可构成具有较高放电电压和比容量的电池。高铁酸盐的放电产物为Fe(OH)3和水合氧化铁，对环境无污染并能起到凝絮作用，有助于保护环境，原料铁资源丰富，价格低廉，可用来制备高能绿色环保电池。但是，高铁酸盐极易溶于水，在水溶液或含水的溶液中很不稳定，在碱性溶液中会发生水解导致高铁酸盐分解。由于高铁酸盐在很多非水性有机溶剂中溶解度较低，稳定性也很好，所以考虑将高铁酸盐在非水体系中作为正极活性物质。非水电解液中常用的负极材料为锂，由于锂金属密度小、电位高、电化学容量大、导电性好，因而具有较高的电压和比能量。锂与高铁酸盐组成电池，单体开路电压理论值约为3.77V，理论容量(以正极计)为369mAh/g。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是通过对Li-K2FeO4电池的电解液等相关材料的筛选，最终获得容量较高，性能稳定的锂高铁酸盐电池。-->本专利技术采用的技术方案：一种非水体系的锂高铁电池，以高铁酸钾电极为正极，金属锂为负极，以LiPF6的EC/DMC(1∶1)溶液为电解液，聚乙烯多孔膜为隔膜，不锈钢编织网为集流体，在相对湿度小于1％的手套箱中装配而成；其中所述高铁酸钾电极通过下列步骤制备而成：按质量比称取K2FeO4∶石墨∶PVDF＝16∶5∶1，在研钵中充分混合，加入少量N-甲基-2-吡咯烷酮调湿，均匀涂敷在碳纤维布上，经真空干燥后，压片即制成所述高铁酸钾正极。专利技术的有益效果，采用G2001A型LAND电池测试系统对本专利技术非水体系的锂高铁电池的电化学性能进行了测试，本专利技术性能稳定，放电电流为0.3mA，终止电压为0.8V，电池的开路电压可达到3.3V，平均工作电压为2.3V，质量比容量可达320mAh/g。本专利技术的锂高铁酸钾电池还克服了目前使用的铅酸蓄电池、锌汞电池、碱性二氧化锰电池废弃后污染环境、难于回收再用的缺点，对环境有益且可回收利用。本专利技术的锂高铁酸钾电池可替代Li/SOCl2电池应用于军事领域，也可与锂离子电池一样应用于电子、信息、电器等方面，在提倡能源节约型社会的未来具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术锂高铁酸钾的放电曲线图。具体实施方式下面通过具体实施方式对本专利技术进一步详细描述，一种非水体系的锂高铁电池，以高铁酸钾电极为正极，金属锂为负极，以LiPF6的EC/DMC(1∶1)溶液为电解液，聚乙烯多孔膜为隔膜，不锈钢编织网为集流体，在相对湿度小于1％的手套箱中装配而成；其中所述高铁酸钾电极通过下列步骤制备而成：按质量比称取K2FeO4∶石墨∶PVDF＝i6∶5∶1，在研钵中充分混合，加入少量N-甲基-2-吡咯烷酮调湿，均匀涂敷在碳纤维布上，经真空干燥后，-->压片即制成所述高铁酸钾正极。所述的EC、DMC，PVDF的全称为：EC：碳酸乙烯酯，DMC：碳酸二甲酯，PVDF：聚偏氟乙烯。K2FeO4在不同介质中的稳定性：在常温下分别量取10ml饱和KOH溶液，异丙醇，正庚烷，聚四氟乙烯乳液，PVDF/N-甲基-2-吡咯烷酮溶液，将少量K2FeO4固体加入其中观察其情况。一小时后，发现K2FeO4溶解在饱和KOH溶液呈紫色，在正庚烷、PVDF/N-甲基-2-吡咯烷酮溶液和锂离子电池电解液LiPF6的EC/DMC(1∶1)溶液中高铁酸钾几乎不溶解，也不发生分解；而在异丙醇、聚四氟乙烯乳液中K2FeO4发生分解，生成Fe(OH)3和水合氧化铁。所以在洗涤时选用正庚烷，正极片制备时采用PVDF/N-甲基-2-吡咯烷酮溶液作为黏结剂。电解液的选择：K2FeO4电池所用的电解液可分为水性电解液和非水性有机电解液，对于电解液的选择必须考虑两点：一是高铁酸盐的分解；二是高铁酸盐向阳极扩散产生自放电。高铁酸钾在水性电解液中不稳定，同时，负极金属锂的活性限制了锂在水性电解液中的使用，尽管Li-H2O体系有着较高的比能量，但是，金属锂与水化合时，会产生大量的热，对电池产生安全隐患。但K2FeO4在非水性体系中具有较低的溶解度和较好的电化学性能。非水电解液可分为两类：一类是有机溶剂：PC、AN、EC、DEM、THF等，溶质常用LiClO4、LiPF6，另一类是无机溶剂：SOCl2、SO2Cl2等，电解质常用LiAlCl4。本实验选择常用的LiPF6的EC/DMC(1∶1)溶液作为电解液。采用G2001A型LAND电池测试系统对锂高铁酸钾的电化学性能进行测试，放电电流为0.3mA，终止电压为0.8V，放电曲线如图1所示，电池的开路电压可达到3.3V，平均工作电压为2.3V，质量比容量可达320mAh/g。以上所述内容仅为本专利技术构思下的基本说明，而依据本专利技术的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本专利技术的保护范围。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非水体系的锂高铁电池，以高铁酸钾电极为正极，金属锂为负极，以ＬｉＰＦ↓［６］的ＥＣ／ＤＭＣ（１∶１）溶液为电解液，聚乙烯多孔膜为隔膜，不锈钢编织网为集流体；其中所述高铁酸钾电极通过下列步骤制备而成：按质量比称取Ｋ↓［２］ＦｅＯ↓［４］∶石墨∶ＰＶＤＦ＝１６∶５∶１，在研钵中充分混合，加入少量Ｎ－甲基－２－吡咯烷酮调湿，均匀涂敷在碳纤维布上，经真空干燥后，压片即制成所述高铁酸钾正极。

【技术特征摘要】
1.一种非水体系的锂高铁电池，以高铁酸钾电极为正极，金属锂为负极，以LiPF6的EC/DMC(1∶1)溶液为电解液，聚乙烯多孔膜为隔膜，不锈钢编织网为集流体；其中所述高铁酸钾电极通过下列步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊喜，宋启云，张文博，董俊杰，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：31