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、电解液，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入离子；所述负极至少包括不参与电化学反应的负极集流体；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；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-溶解的活性离子或/和至少一种充放电过程中在所述正极能够可逆脱出-嵌入的离子；所述负极还包括形成于所述负极集流体表面的负极活性物质，所述负极活性物质在放电过程中能够氧化-溶解为所述活性离子。本发明专利技术提供的电池操作安全，生产成本低，循环性能优良并且寿命长久，适合作为大型储能领域的储能体系以及铅酸电池的替代品。

【技术实现步骤摘要】

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iu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高安全性，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，但因此类负极在水中充放电的稳定性差以及钒具有一定的毒性，从而限制了此类电池的发展。截至目前，已经提出的水系锂离子二次电池的结构都未能摆脱基于锂离子脱出-嵌入原理的结构，比如已经有报道的V02/LiMn204，LiV308/LiNi0.81Co0.1902,TiP207/LiMn204, LiTi2 (PO4) 3/LiMn204，LiV308/LiCo02 等。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种低成本、安全可靠且性能优良的电池。一种电池，包括正极、负极、电解液，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入离子；所述负极至少包括不参与电化学反应的负极集流体；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；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-溶解的活性离子或/和至少一种充放电过程中在所述正极能够可逆脱出-嵌入的离子；所述负极还包括形成于所述负极集流体表面的负极活性物质，所述负极活性物质在放电过程中能够氧化-溶解为所述活性离子。优选的，所述负极活性物质通过涂覆、电镀或溅射的方法形成于所述负极集流体上。优选的,所述负极活性物质包括金属单质,所述金属选自Zn、Fe、Cr、Cu、Mn、Ni中的至少一种。优选的,所述负极集流体的材料选自金属N1、Cu、Ag、Pb、Sn、Fe、Al或经过钝化处理的上述金属中的一种。优选的，所述负极集流体的材料选自碳基材料、不锈钢、硅或具有镀/涂层的金属，所述镀/涂层含有C、Sn、In、Ag、Pb、Co的单质、合金、或者氧化物中至少一种。优选的，所述镀/涂层的厚度范围在1-1OOOnm之间。优选的，所述负极还包括形成于所述负极集流体表面的多孔层，所述多孔层具有微米或亚微米或纳米级孔隙。优选的，所述多孔层包括碳基材料，所述碳基材料选自科琴碳黑、活性碳、碳纳米管、碳纤维、石墨中的至少一种。优选的，所述多孔层包括碳基材料，所述碳基材料为活性碳粉末与粘结剂的混合物，所述活性碳粉末占所述多孔层的重量百分比范围为20-99%。优选的，所述负极还包括形成于所述负极集流体表面的石墨烯层。优选的，所述负极集流体为铜，所述负极活性物质为锌。优选的，所述负极活性物质形成于经过表面预处理的负极集流体，所述表面预处理选自机械处理、化学处理或电化学处理中的至少一种。优选的，所述电解液的pH值范围为3-7。优选的，所述活性离子以氯酸盐、硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐、甲酸盐、磷酸盐中的至少一种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、镁离子或锌离子。优选的，所述正极集流体的材料选自石墨、不锈钢、铝合金、经过钝化的不锈钢或招合金。本专利技术还提供了一种电池，包括正极、负极、电解液，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入离子；所述负极包括参与电化学反应的负极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所述电解质能够电离出至少一种在所述正极能够发生可逆脱出-嵌入的离子；所述正极活性物质不包括所述可逆脱出-嵌入的离子；所述电池的首次工作是所述可逆脱出-嵌入的离子嵌入所述正极活性物质、所述负极活性物质氧化-溶解为所述活性离子的放电过程。本专利技术还提供了一种电池，包括正极、负极、电解液，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入离子；所述负极包括参与电化学反应的负极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所述电解质能够电离出至少一种在所述负极发生还原-沉积的活性离子和至少一种在所述正极能够发生可逆脱出-嵌入的离子；所述正极活性物质能够脱出和嵌入所述可逆脱出-嵌入的离子；所述电池的首次工作是所述正极活性物质中脱出所述可逆脱出-嵌入的离子、所述活性离子还原-沉积为所述负极活性物质的充电过程或者所述可逆脱出-嵌入的离子嵌入到所述正极活性物质、所述负极活性物质氧化-溶解为所述活性离子的放电过程。优选的，所述电池首次工作是所述正极活性物质脱出所述可逆脱出-嵌入的离子、所述活性离子还原-沉积为所述负极活性物质的充电过程。本专利技术还提供了一种电池，包括正极、负极、电解液，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入离子；所述负极包括参与电化学反应的负极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所述电解质能够电离出至少一种在所述正极能够发生可逆脱出-嵌入的离子；所述正极活性物质能够脱出和嵌入所述可逆脱出-嵌入的离子；所述电池的首次工作是所述可逆脱出-嵌入的离子嵌入到所述正极活性物质、所述负极活性物质氧化-溶解为所述活性离子的放电过程。本专利技术还提供了一种电池，包括正极、负极、电解液，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入离子；所述负极包括参与电化学反应的负极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所述电解质能够电离出至少一种在所述负极发生还原-沉积的活性离子；所述正极活性物质能够脱出和嵌入所述可逆脱出-嵌入的离子；所述电池的首次工作是所述正极活性物质中脱出所述可逆脱出-嵌入的离子、所述活性离子在所述负极还原-沉积为所述负极活性物质的充电过程。本专利技术还提供了一种电池，包括正极、负极、电解液，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入离子；所述负极包括参与电化学反应的负极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所述电解质能够电离出至少一种在所述负极发生还原-沉积的活性离子；所述正极活性物质中所述可逆脱出-嵌入的离子处于饱和状态；所述电池的首次工作是所述正极活性物质中脱出所述可逆脱出-嵌入的离子、所述活性离子在所述负极还原沉积为所述负极活性物质的充电过程。本专利技术还提供了一种电池，包括正极、负极、电解液，所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入离子；所述负极包括参与电化学反应的负极活性物质；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；所述电解质能够电离出至少一种在所述负极发生还原-沉积的活性离子；所述正极活性物质中所述可逆脱出-嵌入的离子处于过饱和状态，所述正极活性物质的表面由金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池，包括正极、负极、电解液，其特征在于：所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质能够可逆脱出?嵌入离子；所述负极至少包括不参与电化学反应的负极集流体；所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂；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?溶解的活性离子或/和至少一种充放电过程中在所述正极能够可逆脱出?嵌入的离子；所述负极还包括形成于所述负极集流体表面的负极活性物质，所述负极活性物质在放电过程中能够氧化?溶解为所述活性离子。

【技术特征摘要】
2011.11.03 CN 201110343551.4;2011.11.14 CN 2011101.一种电池，包括正极、负极、电解液，其特征在于: 所述正极包括正极活性物质，所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入离子； 所述负极至少包括不参与电化学反应的负极集流体； 所述电解液包括至少一种能够溶解电解质并使所述电解质电离的溶剂； 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-溶解的活性离子或/和至少一种充放电过程中在所述正极能够可逆脱出-嵌入的离子； 所述负极还包括形成于所述负极集流体表面的负极活性物质，所述负极活性物质在放电过程中能够氧化-溶解为所述活性离子。2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于:所述负极活性物质通过涂覆、电镀或溅射的方法形成于所述负极集流体上。3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于:所述负极活性物质包括金属单质，所述金属选自Zn、Fe、Cr、Cu、Mn、Ni中的至少一种。4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于:所述负极集流体的材料选自金属N1、Cu、Ag、Pb、Sn、Fe、Al或经过钝化处理的上述金属中的一种。5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于:所述负极集流体的材料选自碳基材料、不锈钢、硅或具有镀/涂层的金属，所述镀/涂层含有C、Sn、In、Ag、Pb、Co的单质、合金、或者氧化物中至少一种。6.根据权...

【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：