本發(fā)明專利技術(shù)揭示了一種導(dǎo)電劑的預(yù)處理方法，所述導(dǎo)電劑包括石墨，所述預(yù)處理方法包括以下步驟：將導(dǎo)電劑石墨置于處理液中，攪拌，水洗至中性，烘干；所述處理液選自硝酸溶液、硫酸溶液、硼酸溶液、雙氧水溶液、鉻酸鉀溶液、烷基磺酸溶液中的至少一種。本發(fā)明專利技術(shù)還揭示了一種水系電池，其包括正極、負(fù)極、以及電解液，所述正極包括經(jīng)過所述預(yù)處理方法處理的導(dǎo)電劑石墨。本發(fā)明專利技術(shù)中經(jīng)過預(yù)處理的導(dǎo)電劑石墨具有良好的穩(wěn)定性和抗腐蝕性，降低了電池的自放電，增強(qiáng)了電池的循環(huán)性能。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于電池領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)電劑的預(yù)處理方法。 本專利技術(shù)還涉及一種基于內(nèi)部離子交換的水系電池。
技術(shù)介紹
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、WS等儲(chǔ)能領(lǐng)域的絕對市場份額。鉛酸電池雖然循環(huán)使用壽命較低，能量密度也相 對較低，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，媒氨電池、裡離子 電池、軸硫電池等，均無法在儲(chǔ)能領(lǐng)域取代鉛酸電池。 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。[000引但是，目前該電池在充電時(shí)，電池正極導(dǎo)電劑石墨會(huì)發(fā)生腐蝕從而被消耗，導(dǎo)電劑 的消耗使得電池內(nèi)阻增加，電池自放電嚴(yán)重，另一方面造成電池內(nèi)部產(chǎn)生氣體，進(jìn)而使電池 的循環(huán)壽命迅速降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種導(dǎo)電劑石墨的預(yù)處理方法，在電池充電時(shí) 導(dǎo)電劑具有良好的穩(wěn)定性和抗腐蝕性。 本專利技術(shù)提供了一種導(dǎo)電劑的預(yù)處理方法，所述導(dǎo)電劑包括石墨，所述預(yù)處理方法 包括W下步驟；將導(dǎo)電劑石墨置于處理液中，攬拌，水洗至中性，烘干；所述處理液選自硝 酸溶液、硫酸溶液、測酸溶液、雙氧水溶液、鉛酸鐘溶液、烷基賴酸溶液中的至少一種。 所述烷基賴酸溶液包括甲基賴酸溶液。 優(yōu)選的，所述攬拌時(shí)間為1-24小時(shí)，所述攬拌是在20-6(TC下進(jìn)行。 優(yōu)選的，所述干燥溫度范圍為60-10(TC，干燥時(shí)間范圍為1-24小時(shí)。 優(yōu)選的，所述石墨的粒徑小于50ym，所述石墨的結(jié)晶度不低于90%。 優(yōu)選的，所述石墨包括第一石墨和第二石墨，所述第一石墨的粒徑范圍為 15-50ym，所述第二石墨的粒徑范圍為5-15ym。 本專利技術(shù)還提供了一種水系電池，包括正極、負(fù)極W及設(shè)置在所述正極和負(fù)極之間 的電解液，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)W及導(dǎo)電劑石 墨；所述電解液包括水溶液和溶解在所述水溶液中的電解質(zhì)，所述電解質(zhì)至少能夠電離出 第一金屬離子和第二金屬離子；所述第一金屬離子在充放電過程中在所述正極能夠可逆脫 出-嵌入；所述第二金屬離子在充電過程中在所述負(fù)極還原沉積為第二金屬，所述第二金 屬在放電過程中氧化溶解為第二金屬離子；所述導(dǎo)電劑石墨通過上述的預(yù)處理方法處理。 優(yōu)選的，所述第一金屬離子選自裡離子、軸離子、鎮(zhèn)離子和鋒離子中的一種。 優(yōu)選的，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，甲酸根 離子和烷基賴酸根離子中的一種或幾種。 優(yōu)選的，所述烷基賴酸根離子為甲基賴酸根離子。 優(yōu)選的，所述第二金屬離子選自猛離子、鐵離子、銅離子、鋒離子、鉛離子、媒離子、 鉛離子和錫離子中的一種。 優(yōu)選的，所述負(fù)極的材料選自金屬化、Ni、化、Ag、化、Sn、化、A1或經(jīng)過純化處理 的所述金屬中的至少一種，或含有上述金屬的合金中的至少一種，或石墨鉛、石墨片、碳布、 碳租、碳纖維中的至少一種，或銅鍛錫，或黃銅。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的經(jīng)過預(yù)處理的導(dǎo)電劑石墨具有很好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定 性，從而避免了導(dǎo)電劑石墨腐蝕，減少了電池產(chǎn)氣，增強(qiáng)了電池的安全性能，同時(shí)也有效抑 制了電池性能衰減?！揪唧w實(shí)施方式】 為了使本專利技術(shù)所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，W下結(jié)合 實(shí)施例，對本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋 本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。 一種導(dǎo)電劑的預(yù)處理方法，導(dǎo)電劑包括石墨，預(yù)處理方法包括W下步驟：將導(dǎo)電劑 石墨置于處理液中，攬拌，水洗至中性，烘干。 石墨晶體具有由碳元素組成的六角平面層狀結(jié)構(gòu)，層平面山的碳原子W強(qiáng)有力的 共價(jià)鍵結(jié)合；而層與層之間W范德華力結(jié)合，結(jié)合力相對較弱，層間距較大。在本專利技術(shù)中，在 一定條件下，采用適當(dāng)?shù)奶幚硪簩?dǎo)電劑石墨進(jìn)行預(yù)處理，處理液可插入到石墨層間，并與 碳原子結(jié)合形成新的化學(xué)相-石墨層間化合物，從而提高石墨的穩(wěn)定性和抗腐蝕性。 具體的，處理液選自硝酸溶液、硫酸溶液、測酸溶液、烷基賴酸溶液、雙氧水溶液和 鉛酸鐘溶液中的至少一種。 優(yōu)選的，烷基賴酸溶液包括甲基賴酸溶液，具體的，將導(dǎo)電劑石墨置于甲基賴酸溶 液中進(jìn)行預(yù)處理。為了提高處理液對石墨的處理效果，將石墨置于處理液中后進(jìn)行攬拌，使石墨與 處理液完全接觸，同時(shí)，攬拌是在20-6(TC下進(jìn)行。在此溫度下，可W提高處理液的活性，有 利于增強(qiáng)處理速度與效果，還可W避免高溫對雙氧水的影響。 優(yōu)選地，攬拌的時(shí)間為1-24小時(shí)，該樣可W保證導(dǎo)電劑石墨與處理液充分接觸， 進(jìn)而使處理液能夠更好的插入到石墨的層間結(jié)構(gòu)中，與碳原子結(jié)合形成新的化學(xué)相-石墨 層間化合物。 具體的，將石墨置于測酸溶液中，在6(TC下攬拌24小時(shí)。在此條件下，使測酸溶液 能夠充分的插入到石墨層間，測酸中的測與碳結(jié)合，形成化學(xué)鍵，從而使經(jīng)過預(yù)處理的石墨 在兼?zhèn)鋬?yōu)良導(dǎo)電性能的同時(shí)，還具有很好的穩(wěn)定性和抗腐蝕性能。 攬拌之后，采用水對石墨進(jìn)行洗涂W去除殘留的處理液，洗涂至含有石墨的水溶 液抑值為中性。 將洗涂好的石墨進(jìn)行干燥處理，具體的，干燥溫度范圍為60-10(TC，干燥時(shí)間范圍 為1-24小時(shí)。在此溫度范圍下，可W有效的去除殘留在石墨中的水，但不會(huì)對石墨結(jié)構(gòu)產(chǎn) 生任何影響。 為了使正極材料中的石墨在電池充電時(shí)不會(huì)發(fā)生腐蝕，同時(shí)兼?zhèn)鋵?dǎo)電性和穩(wěn)定 性，石墨的粒徑大小是一個(gè)很重要的指標(biāo)。石墨的粒徑越小，對應(yīng)石墨的導(dǎo)電性能就越好， 但石墨的穩(wěn)定性和抗腐蝕能力可能就稍差，易發(fā)生反應(yīng)；石墨粒徑過大，對應(yīng)正極材料的導(dǎo) 電性就會(huì)降低，導(dǎo)致正極材料的內(nèi)阻增加，影響電池的循環(huán)壽命。在本專利技術(shù)中，預(yù)處理前導(dǎo) 電劑石墨的粒徑小于50ym。導(dǎo)電劑具有良好的導(dǎo)電性能和抗腐蝕性能。 優(yōu)選的，導(dǎo)電劑石墨的結(jié)晶度不低于90%，從而進(jìn)一步使石墨具有良好的對熱穩(wěn)定 性能和抗腐蝕性能。 優(yōu)選的，石墨包括第一石墨和第二石墨，第一石墨的粒徑范圍為15-50ym，第二石 墨的粒徑范圍為5-15ym。 不同粒徑的石墨，在一定配比內(nèi)，可W大幅度提高導(dǎo)電性能、倍率性能和抗腐蝕性 能，同時(shí)抑制電池的自放電。 具體的，小粒徑的石墨可W有效的增大正極材料中正極活性物質(zhì)與石墨之間的接 觸面積，增強(qiáng)了正極材料的壓實(shí)密度和導(dǎo)電性能；而大粒徑石墨具有良好的抗腐蝕能力， 同時(shí)有效的構(gòu)造了堅(jiān)固的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的骨架，在電池正常充放電或浮充過程中，避免了導(dǎo)電 網(wǎng)絡(luò)骨架的巧塌和導(dǎo)電劑的消耗，使電池的循環(huán)壽命大幅增強(qiáng)。優(yōu)選的，石墨的粒徑大于 0? 5Um。具體的，粒徑范圍為15-50ym的第一石墨在石墨中的重量百分含量為30-50%，粒 徑范圍為5-15ym第二石墨在石墨中的重量百分含量為40-60%。剩余的為較小粒徑的石 墨，即粒徑范圍為0. 5-5ym。不同粒徑的石墨，W-定的配比相互配合，使石墨構(gòu)筑的導(dǎo)電 網(wǎng)絡(luò)既具有較大的接觸面積，又具有良好的抗腐蝕能力，大大降低了正極材料的內(nèi)阻，提高 了電池的浮充壽命，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種導(dǎo)電劑的預(yù)處理方法，所述導(dǎo)電劑包括石墨，所述預(yù)處理方法包括以下步驟：將導(dǎo)電劑石墨置于處理液中，攪拌，水洗至中性，烘干；所述處理液選自硝酸溶液、硫酸溶液、硼酸溶液、雙氧水溶液、鉻酸鉀溶液、烷基磺酸溶液中的至少一種。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉洋，陳璞，
申請(專利權(quán))人：蘇州寶時(shí)得電動(dòng)工具有限公司，陳璞，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32
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