本发明专利技术公开了一种有机镍离子电池电解液及有机镍离子电池，属于镍离子电池领域。该有机镍离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液；所述电解液包括可溶性镍盐和有机醚类溶剂。本发明专利技术首次提出有机镍离子电池的概念，公开了一种能实际工作的有机电解液，并成功组装出有机镍离子电池。该电池具有高达1.7V的电压窗口，具有良好的倍率性能和循环性能。相比于传统的锂离子电池，本发明专利技术的镍离子电池不存在电极材料在电解液中溶解的问题，极大提高了电池的寿命。同时，电极片和电解液制备简单，并且表现出了优异的电化学性能，有希望成为下一代二次电池的先行者，这一技术也必将丰富当前的能量源储存体系，具有很大的应用价值和前景。具有很大的应用价值和前景。具有很大的应用价值和前景。
【技术实现步骤摘要】
一种有机镍离子电池电解液及有机镍离子电池
[0001]本专利技术涉及镍离子电池领域，具体涉及一种有机镍离子电池电解液及有机镍离子电池。
技术介绍
[0002]随着社会经济的发展，能源与环境的问题显得越来越重要。目前，锂离子电池因其高能量密度、高比容量、输出电压高等优点，已广泛运用到学习、生活、科研等领域，如便携式计算机、移动电话和航天航空等等。然而，最近几年关于锂离子电池爆炸的事件层出不穷，引起了人们对锂离子电池安全性能的高度关注。锂离子电池充放电过程中容易造成锂金属在负极表面的沉积形成锂枝晶，刺穿隔膜引起短路最终导致电池起火或爆炸。同时，废弃的锂离子电池回收率较少，会污染环境，严重制约着我国建设成资源节约型、环境友好型社会。随着电化学储能技术的快速发展，锂离子电池的能量密度逐渐接近其理论值，再加上地球上的锂资源有限，需要开发新的电池技术以满足大规模储能的需求。所以，寻找一种储量丰富、廉价，可代替锂离子电池、环境友好型、适合大规模应用的能源体系尤显重要。
[0003]镍离子的离子半径为69pm与锂离子半径大小相近，具有相近的性质，从储量上看，全球的锂储含量为3978万吨，而全球的镍储含量为8100万吨，镍储量是锂储量的2倍。镍的丰富储量必然带来价格上的优势：锂的价格是93.5万/吨，镍的价格是9.3万/吨，锂的价格是镍的10倍。镍离子/镍的还原电势为
‑
0.25V，负的氧化还原电势为组装镍离子电池产生了的可能。同时，镍金属能在室温空气条件下稳定存在，在储存和回收上都具有极大优势。综上所述，镍离子电池是有望取代锂离子电池、适合大规模生产的新型电池体系。
[0004]目前，镍离子电池领域的相关研究极少，只有少量基于水系电解液的镍离子电池的报道。然而，由于受到水分解电压窗口的限制，水系镍离子电池的工作电压窗口较低且容量不高，同时水系电解液限制了部分溶水性正极材料的应用，甚至还会在某些PH下对金属电极腐蚀，降低电池循环稳定性。而有机电解液体系能很好的解决以上问题。然而，至今为止可充电有机镍离子电池没有研究成功。根本而言，缺乏合适的正极材料和匹配的有机电解液是限制可充电镍离子发展的重要原因。因此，开发性能优异的正极材料以及与其兼容的电解质是镍离子电池发展的关键。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于首次提供一种有机镍离子电池电解液及有机镍离子电池，以解决有机镍离子电池一直没有匹配有机电解液的问题。
[0006]本专利技术的目的通过如下的技术方案实现。
[0007]一种有机镍离子电池电解液，包括可溶性镍盐和有机醚类溶剂。
[0008]优选的，所述可溶性镍盐与有机醚类溶剂的浓度比为0.5
‑
2M。
[0009]优选的，所述可溶性镍盐与有机醚类溶剂的浓度比为0.8
‑
1M。
[0010]优选的，所述可溶性镍盐与有机醚类溶剂的浓度比为1M。
[0011]优选的，所述有机醚类溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚中的至少一种。
[0012]优选的，所述可溶性镍盐为三氟甲烷磺酸镍、高氯酸镍、硫酸镍、硝酸镍和氯化镍中的至少一种。
[0013]一种有机镍离子电池，包括正极、负极、隔膜和以上所述的有机镍离子电池电解液。
[0014]优选的，所述正极的活性材料可含镍或者可嵌入镍离子的化合物，电解液是含镍的有机溶液。
[0015]优选的，所述正极的活性物质为磷酸钒盐，负极为商业化镍片或泡沫镍，所述隔膜为玻璃纤维；所述磷酸钒盐为磷酸钒锂和磷酸钒钠中的一种以上。
[0016]优选的，所述有机镍离子电池的电解液是三氟甲磺酸镍溶乙二醇甲醚溶液，正极物质为磷酸钒锂，负极材料为预处理过的镍片。
[0017]以上所述的一种有机镍离子电池的组装方法，包括如下步骤：
[0018](1)用钛箔做集流体，将正极活性物质、粘结剂和导电剂混合均匀，然后滴加NMP(N
‑
甲基吡咯烷酮)稀释剂，研磨搅拌直至形成均一稳定的浆料并均匀地涂在钛箔上，然后烘干，制得正极；
[0019](2)将负极材料打磨至表面光亮，将打磨后的负极材料加入无水乙醇中，超声后烘干，制得负极；
[0020](3)将可溶性镍盐溶于有机醚类溶剂中得到电解液，再组装成CR2032纽扣电池。
[0021]优选的，所述粘结剂为偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)和聚四氟乙烯(PTFE)中的一种；所述导电剂为乙炔黑、科琴黑、炭黑、石墨烯和碳纳米管中的一种；所述粘结剂与正极活性物质的质量比为1/7
‑
1/8；所述导电剂与正极活性物质的质量比为2/7
‑
1/8。
[0022]优选的，在步骤(2)中在超声后烘干后，将粘结剂和导电剂混合均匀并滴加N
‑
甲基吡咯烷酮稀释剂，研磨搅拌直至形成均一稳定的浆料并均匀地涂在负极材料上，然后烘干，制得碳涂层的负极；所述碳涂层的负极中粘结剂和导电剂的质量比为3/7
‑
1/9。
[0023]优选的，所述组装是在氩气手套箱中。
[0024]优选的，步骤(1)所述烘干是在真空干燥箱中干燥，条件为：温度为70℃
‑
90℃。
[0025]优选的，步骤(2)所述超声的条件为：温度为30℃
‑
60℃，超声时间为0.5
‑
2h。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：
[0027](1)本专利技术首次提出有机镍离子电池的概念，公开了一种能实际工作的有机电解液，以磷酸钒盐作为正极材料，并成功组装出可工作的高性能有机镍离子电池。
[0028](2)与传统的锂离子电池相比，本专利技术的有机镍离子电池的电极片和电解液制备简单。电解液可在空气中保存，具有储存条件简单的优势。正极不存在电极材料在电解质中溶解的问题，提高了电池的寿命。负极具有廉价、安全、绿色可回收的优势。
[0029](3)本专利技术的有机镍离子电池的电压窗口高达1.7V，并具有较高的充放电比容量和稳定的循环性能，有希望成为下一代能量储存系统的先行者，这一技术也必将丰富当前的能量源储存体系，具有很大的应用价值和前景。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施例1中镍离子电池在0.1
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1.7V电压范围内，电流密度10mA/g下的充放电曲线图。
[0031]图2是本专利技术实施例1中镍离子电池在0.1
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1.7V电压范围内，电流密度10mA/g下的循环性能曲线图。
[0032]图3是本专利技术实施例1中镍离子电池在0.1
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1.7V电压范围内，不同电流密度下的倍率性能曲线图。
[0033]图4是本专利技术实施例1中镍离子电池在放电完全状态下，镍离子嵌入正极材料后，镍和钒两种元素的X射线光电子能谱分析图。
[0034]图5是本专利技术实施例2中镍离子电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种有机镍离子电池电解液，其特征在于，包括可溶性镍盐和有机醚类溶剂。2.根据权利要求1所述的一种有机镍离子电池电解液，其特征在于，所述可溶性镍盐与有机醚类溶剂的浓度比为0.5
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2M。3.根据权利要求2所述的一种有机镍离子电池电解液，其特征在于，所述可溶性镍盐与有机醚类溶剂的浓度比为1M。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种有机镍离子电池电解液，其特征在于，所述有机醚类溶剂为乙二醇甲醚、乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚中的至少一种。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种有机镍离子电池电解液，其特征在于，所述可溶性镍盐为三氟甲烷磺酸镍、高氯酸镍、硫酸镍、硝酸镍和氯化镍中的至少一种。6.一种有机镍离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和权利要求1
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5任一项所述的有机镍离子电池电解液。7.根据权利要求6所述的一种有机镍离子电池，其特征在于，所述正极的活性物质为磷酸钒盐，负极为商业化镍片或泡沫镍，所述隔膜为玻璃纤维；所述磷酸钒盐为磷酸钒锂和磷酸钒钠中的一种以上。8.权利要求6或7所述的一种有机镍离子电池的组装方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵彦明，陈斯源，黄春茂，
申请(专利权)人：华南协同创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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