本發明專利技術揭示了一種電池，包括正極，負極和電解液，所述正極包括正極集流體和參與電化學反應的正極活性物質，所述正極活性物質能夠可逆脫出-嵌入離子；所述負極至少包括負極集流體；所述電解液包括至少一種能夠溶解電解質并使所述電解質電離的溶劑；所述電解質能夠電離出至少一種充放電過程中在所述負極發生還原-沉積和氧化-溶解的活性離子；所述電解液的pH值范圍為3-7。本發明專利技術的電池操作安全、對環境友好、成本低并且壽命長、循環性能優良，適合應用于大型儲能領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電化學儲能領域，具體涉及一種電池。
技術介紹
人類對新能源的廣泛運用，導致了二次電池市場的急速擴大。當前新能源體系中對二次電池的要求無處不在。無論是電動汽車，風能，太陽能并網還是電網調峰，都急需一種廉價，可靠，安全和壽命長的二次電池。目前所發展的二次電池主要集中在鋰離子電池，高溫鈉硫電池，鈉鎳氯電池和釩液流電池。這些電池都具有各自的優點，比如鋰離子電池和高溫鈉硫電池壽命長以及能量密度高，釩液流電池更是理論上具備無限的壽命等。但無論哪種電池，都無法同時滿足廉價，可靠，安全和壽命長的要求。傳統的鋰離子電池過于昂貴，且有安全隱患；高溫鈉硫電池制造技術門檻高，售價昂貴；釩液流電池多項技術瓶頸目iu都未能獲得突破等。 為此很多研究者都致力于水系鋰離子電池的研究，希望以此大幅降低鋰離子電池的成本并提高安全性，并提出了一些以LiMn2O4為正極，釩的氧化物例如LiV3O8等為負極、水為電解液的電池，但因此類負極在水中充放電的穩定性差以及釩具有一定的毒性，從而限制了此類電池的發展。截至目前，已經提出的水系鋰離子二次電池的結構都未能擺脫基于鋰離子脫出-嵌入原理的結構，比如已經有報道的V02/LiMn204，LiV308/LiNi0.81Co0.1902,TiP207/LiMn204, LiTi2 (PO4) 3/LiMn204，LiV308/LiCo02 等。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種低成本、安全可靠且性能優良的電池。本專利技術還提供了一種電池，包括正極，負極和電解液，所述正極包括正極集流體和參與電化學反應的正極活性物質，所述正極活性物質能夠可逆脫出-嵌入離子；所述負極至少包括負極集流體；所述電解液包括至少一種能夠溶解電解質并使所述電解質電離的溶劑；所述電解質能夠電離出至少一種充放電過程中在所述負極發生還原-沉積和氧化-溶解的活性離子；所述電解液的PH值范圍為3-7。優選的，所述溶劑為水或醇溶液。優選的,所述活性離子包括金屬離子,所述金屬選自Zn、Fe、Cr、Cu、Mn、Ni、Sn中的至少一種。優選的，所述活性離子以氯酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、甲酸鹽、磷酸鹽中的至少一種形式存在于所述電解液中。優選的，所述電解液的pH值為4。優選的,所述負極集流體的材料選自金屬Ni、Cu、Ag、Pb、Sn、Fe、Al或經過鈍化處理的上述金屬中的一種。優選的，所述負極集流體的材料選自碳基材料、不銹鋼、硅或具有鍍/涂層的金屬，所述鍍/涂層含有C、Sn、In、Ag、Pb、Co、Zn的單質、合金、或者氧化物中至少一種。優選的，所述鍍/涂層的厚度范圍在I-IOOOnm之間。優選的，所述正極活性物質能夠可逆脫出-嵌入鋰離子、鈉離子、鋅離子或者鎂離子。優選的，所述正極集流體的材料選自石墨、不銹鋼、鋁合金、經過鈍化的不銹鋼或招合金。本專利技術還提供了一種電池，包括正極、負極、電解液和隔膜，所述正極包括正極集流體和參與電化學反應的正極活性物質，所述正極活性物質是能夠可逆脫出-嵌入離子的化合物；所述負極是不參與電化學反應的電化學惰性導電電極；所述電解液是至少含有充放電過程中在所述負極發生還原-沉積和氧化-溶解的金屬離子的水溶液；所述電解液的pH值范圍為3-7。 本專利技術還提供了一種電池，包括正極、負極、電解液，所述正極包括正極活性物質，所述正極活性物質能夠可逆脫出-嵌入離子；所述負極包括參與電化學反應的負極活性物質；所述電解液包括至少一種能夠溶解電解質并使所述電解質電離的溶劑；所述電解質能夠電離出至少一種充放電過程中在所述負極發生還原-沉積和氧化-溶解的活性離子或/和至少一種充放電過程中在所述正極能夠可逆脫出-嵌入的離子，所述負極活性物質在放電過程中能夠氧化-溶解為所述活性離子；所述電解液的pH值范圍為3-7。本專利技術提供的電池操作安全，生產成本低，在電解液pH值為3-7的范圍內保證電解液中具有適合濃度的活性離子和可逆脫出-嵌入離子，從而保證電池的容量，本專利技術中的電池具有良好的電化學性能以及循環壽命，本專利技術的電池適合作為大型儲能領域的儲能體系以及鉛酸電池的替代品。附圖說明圖I是本專利技術第一實施方式電池結構示意圖；圖2是本專利技術第一實施方式電池充電過程示意圖；圖3是本專利技術第一實施方式電池放電過程示意圖；圖4是本專利技術第二實施方式電池結構示意圖；圖5是實施例1-1中未經鈍化處理的不銹鋼304在硫酸鹽電解液中的循環伏安曲線圖；圖6是實施例1-2中經過鈍化處理的不銹鋼316在硫酸鹽電解液中的循環伏安曲線圖；圖7是實施例1-3中經過鈍化處理的不銹鋼316P在硝酸鹽電解液中的循環伏安曲線圖；圖8是實施例1-4中鈍化的鋁合金在醋酸鹽電解液中的循環伏安曲線圖；圖9是實施例1-5中鈍化的鋁合金在硫酸鹽電解液中的循環伏安曲線圖；圖10是實施例1-6中石墨箔在鹽酸鹽電解液中的循環伏安曲線圖；圖11是實施例1-7中未鈍化不銹鋼在鹽酸鹽電解液中的循環伏安曲線圖；圖12是實施例3-1提供的電池的電壓與放電容量的關系曲線圖；圖13是實施例3-1提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖；圖14是實施例3-2提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖15是實施例3-3提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖；圖16是實施例3-3提供的電池的庫倫效率與循環次數的關系曲線圖；圖17是實施例3-4提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖；圖18是實施例4-1中負極集流體表面形成有多孔層的結構示意圖；圖19是圖18中多孔 層的局部放大示意圖；圖20是實施例4-1提供的電池首次充放電電壓-容量的曲線圖；圖21是實施例5-1提供的電池的循環伏安曲線圖；圖22是實施例5-2提供的電池的循環伏安曲線圖；圖23是實施例5-3提供的電池的循環伏安曲線圖；圖24是實施例5-4提供的電池的循環伏安曲線圖；圖25是實施例5-6提供的電池的循環伏安曲線圖；圖26是實施例5-9提供的電池的循環伏安曲線圖；圖27是實施例6-1提供的電池首次充放電與電壓的關系曲線；圖28是實施例6-1提供的電池放電容量與循環次數的關系曲線圖；圖29是實施例6-1提供的電池庫倫效率與循環次數的關系曲線圖；圖30是實施例6-2提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖；圖31是實施例6-2提供的電池庫倫效率與循環次數的關系曲線圖；圖32是實施例6-4提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖；圖33是實施例6-5提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖。其中10.正極20.負極28.活性離子12.正極集流體22.負極集流體30.多孔層14.正極活性物質24.負極活性物質16.可逆脫出-嵌入的離子26.活性離子沉積層具體實施例方式本專利技術提供的電池具有較高的能量密度，穩定的循環性能，在如手機、筆記本電腦等便攜式電子產品，電動汽車，電動工具等領域具有可觀的應用前景。一種電池，包括正極10、負極20和電解液(未示出)。正極10包括正極集流體12和參與電化學反應的正極活性物質14，正極活性物質14能夠可逆脫出-嵌入離子；負極20至少包括負極集流體22 ;電解液包括至少一種能夠溶解電解質并使電解質電離的溶劑；電解質能夠電離出至少一種充放電過程中在負極發生還原-沉積和氧化-溶解的活性離子28。請參閱圖I所示，圖I為本專利技術第一實施方式電池結構本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種電池，包括正極，負極和電解液，所述正極包括正極集流體和參與電化學反應的正極活性物質，所述正極活性物質能夠可逆脫出？嵌入離子；所述負極至少包括負極集流體；所述電解液包括至少一種能夠溶解電解質并使所述電解質電離的溶劑；所述電解質能夠電離出至少一種充放電過程中在所述負極發生還原？沉積和氧化？溶解的活性離子；其特征在于：所述電解液的pH值范圍為3？7。
【技術特征摘要】
2011.06.28 CN 201110176937.0;2011.11.03 CN 2011101.一種電池,包括正極,負極和電解液， 所述正極包括正極集流體和參與電化學反應的正極活性物質，所述正極活性物質能夠可逆脫出-嵌入離子； 所述負極至少包括負極集流體； 所述電解液包括至少一種能夠溶解電解質并使所述電解質電離的溶劑；所述電解質能夠電離出至少一種充放電過程中在所述負極發生還原-沉積和氧化-溶解的活性離子；其特征在于所述電解液的pH值范圍為3-7。2.根據權利要求I所述的電池，其特征在于所述溶劑為水或醇溶液。3.根據權利要求I所述的電池，其特征在于所述活性離子包括金屬離子，所述金屬選自 Zn、Fe、Cr、Cu、Mn、Ni、Sn 中的至少一種。4.根據權利要求I所述的電池，其特征在于所述活性離子以氯酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、甲酸鹽、磷酸鹽中的至少一種形式存在于所述電解液中。5.根據權利要求I所述的電池，其特征在于所述電解液的pH值為4。6.根據權利要求I所述的電池，其特征在于所述負極集流體的材料選自金屬Ni、Cu、Ag、Pb、Sn、Fe、Al或經過鈍化處理的上述金屬中的一種。7.根據權利要求I所述的電池，其特征在于所述負極集流體的材料選自碳基材料、不銹鋼、娃或具有鍍/涂層的金屬，所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳璞，王靜，
申請(專利權)人：蘇州寶時得電動工具有限公司，陳璞，
類型：發明
國別省市：
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