電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電池領(lǐng)域，具體涉及一種基于內(nèi)部離子交換的電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉛酸電池，其出現(xiàn)已超百年，擁有著成熟的電池技術(shù)，占據(jù)著汽車啟動(dòng)電瓶、電動(dòng) 自行車、UPS等儲(chǔ)能領(lǐng)域的絕對(duì)市場(chǎng)份額。鉛酸電池雖然循環(huán)使用壽命較低，能量密度也相 對(duì)較低，但卻擁有價(jià)格非常低廉，性價(jià)比非常高的優(yōu)點(diǎn)。因此，近些年來(lái)，鎳氫電池、鋰離子 電池、鈉硫電池等，均無(wú)法在儲(chǔ)能領(lǐng)域取代鉛酸電池。
[0003] 新出現(xiàn)了一種基于內(nèi)部離子交換的電池。該電池的工作原理為，正極基于第一金 屬離子的脫出-嵌入反應(yīng)，負(fù)極基于第二金屬離子的沉積-溶解反應(yīng)，電解液含參與正極脫 出-嵌入反應(yīng)的第一金屬離子和參與負(fù)極沉積-溶解反應(yīng)的第二金屬離子。該類型電池的 理論能量密度為160Wh/Kg，預(yù)計(jì)實(shí)際能量密度可達(dá)50~80Wh/Kg。綜上所述，該類型電池 非常有希望成為替代鉛酸電池的下一代儲(chǔ)能電池，具有極大的商業(yè)價(jià)值。
[0004]但是，目前該電池在使用一段時(shí)間后，電池內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量氣體，易造成電池發(fā) 鼓，導(dǎo)致電池使用存在安全隱患；同時(shí)由于氣體的產(chǎn)生，還會(huì)導(dǎo)致電池性能迅速惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，離子交換電池使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量氣體。
[0006]本發(fā)明提供了一種電池，包括正極、負(fù)極、及電解液，所述正極包括能夠可逆脫 出-嵌入第一金屬離子的正極活性物質(zhì)；所述電解液包括溶解電解質(zhì)并使所述電解質(zhì)電離 的溶劑；所述電解質(zhì)包括第一金屬離子和第二金屬離子；在充電過(guò)程中所述第二金屬離子 還原為第二金屬沉積在所述負(fù)極，且在放電過(guò)程中第二金屬可逆氧化溶解為所述第二金屬 離子；所述電池還包括加入到所述電解液中的添加劑，所述添加劑包括吐溫、叔胺化合物、 雜環(huán)季銨鹽和硫代酰胺中的一種或幾種；
[0007]所述硫代酰胺的通式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電池，其特征在于，所述電池包括正極、負(fù)極、及電解液，所述正極包括能夠可 逆脫出-嵌入第一金屬離子的正極活性物質(zhì)；所述電解液包括溶解電解質(zhì)并使所述電解質(zhì) 電離的溶劑；所述電解質(zhì)包括第一金屬離子和第二金屬離子；在充電過(guò)程中所述第二金屬 離子還原為第二金屬沉積在所述負(fù)極，且在放電過(guò)程中第二金屬可逆氧化溶解為所述第二 金屬離子；所述電池還包括加入到所述電解液中的添加劑，所述添加劑包括吐溫、叔胺化合 物、雜環(huán)季銨鹽和硫代酰胺中的一種或幾種； 所述硫代酰胺的通式如T
其中，Rp R2、R3、R4均選自H、烷基和苯基中的一種，且Rp R2、R3、R4不同時(shí)為H。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：所述烷基為甲基。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：所述硫代酰胺選自四甲基硫脲、N，N-二甲 基硫脈、N-甲基硫脈和二苯基硫脈中的一種或幾種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：在電解液中，所述硫代酰胺的質(zhì)量百分含 量為0· 01%~5%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：所述叔胺化合物選自三乙酸胺、三乙胺和 三乙醇胺中的一種或幾種；所述雜環(huán)季銨鹽選自N -乙基吡啶鹽酸鹽、N -芐基吡啶鹽酸 鹽、N -2-羥乙基吡啶鹽酸鹽、N -2-羥丙基吡啶鹽酸鹽和吡啶基-N -丙烷磺酸內(nèi)銨鹽中 的一種或幾種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：在電解液中，所述叔胺化合物或雜環(huán)季銨 鹽的質(zhì)量百分含量為〇. 01%~5%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：所述吐溫選自吐溫40。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：在電解液中，所述吐溫的質(zhì)量百分含量為 0· 01% ~0· 1%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：所述添加劑還包括硼的含氧酸根離子化 合物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：所述電解質(zhì)還包括硫酸根離子、氯離子、 醋酸根離子、硝酸根離子和烷基磺酸根離子中的一種或幾種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池，其特征在于：所述烷基磺酸根離子選自甲磺酸根離 子。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：所述電池還包括位于正極和負(fù)極之間的 隔膜。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：所述第一金屬離子選自鋰離子、鈉離子 或鎂尚子。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：所述第二金屬選自錳、鐵、銅、鋅、鉻、鎳、 錫或鉛。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：所述電解液的pH值為3~7。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于：所述溶劑為水或醇。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電池，包括正極、負(fù)極、及電解液。正極包括能夠可逆脫出-嵌入第一金屬離子的正極活性物質(zhì)；電解液包括溶解電解質(zhì)并使電解質(zhì)電離的溶劑；電解質(zhì)包括第一金屬離子和第二金屬離子；在充電過(guò)程中第二金屬離子還原為第二金屬沉積在負(fù)極，且在放電過(guò)程中第二金屬可逆氧化溶解為第二金屬離子。電池還包括加入到電解液中的添加劑，添加劑包括吐溫、叔胺化合物、雜環(huán)季銨鹽和硫代酰胺中的一種或幾種。本發(fā)明有效抑制了氣體的產(chǎn)生，從而避免了電池發(fā)鼓，增強(qiáng)了電池的安全性能。
【IPC分類】H01M10-08
【公開號(hào)】CN104733785
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310710879
【發(fā)明人】劉洋, 陳璞
【申請(qǐng)人】蘇州寶時(shí)得電動(dòng)工具有限公司, 陳璞
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2013年12月20日