電池的制作方法

電池的制作方法
【專利摘要】本發明揭示了一種電池，包括正極、負極和電解液，所述正極包括正極集流體和形成于所述正極集流體上的涂層，所述涂層至少包括參與正極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；所述電解液包括溶劑和電解質，所述溶劑選自水或醇，所述電解質至少能夠電離出在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；所述涂層中正極活性物質的面密度范圍為100-3000g/m2。本發明揭示的電池具有優異的電化學性能、較高的能量密度以及良好的循環性能，電池操作安全，生產成本低。
【專利說明】電池【技術領域】
[0001]本發明屬于電化學儲能領域，具體涉及一種電池。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著科技的發展，對能源尤其是可再生綠·色能源的需求越來越突出，電池作為能量的儲存和轉換裝置正發揮著不可替代的作用。在諸多種類是電池中，鋰二次電池與傳統的鎳氫、鎳鎘二次電池相比具有很多優點，比如能量密度大，重量輕，可應用于筆記本電腦等便攜式電子產品中；工作電壓高、自放電低、循環壽命長、無記憶效應，可多次充放；工作溫度寬，可在許多極端環境下使用；安全性能好，工作時無氣體產生；無環境公害，有利于環境保護等。
[0003]然而，現有的鋰二次電池的容量仍舊較小，仍舊無法滿足人們日常工作生活的需求。比如，筆記本在使用電池供電工作時，僅僅能夠使用約2個小時，多數智能手機待機時間只有I到2天。如果使用者外出工作時間較長沒有及時為電池充電，則會給使用者的工作和生活帶來不便。
[0004]因此，現有技術實有必要進一步提高。

【發明內容】

[0005]本發明旨在提供一種具有良好電化學性能以及高能量密度的電池。
[0006]本發明提供一種電池，包括正極、負極和電解液，所述正極包括正極集流體和形成于所述正極集流體上的涂層，所述涂層至少包括參與正極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；所述電解液包括溶劑和電解質，所述溶劑選自水或醇，所述電解質至少能夠電離出在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；所述涂層中正極活性物質的面密度范圍為100-3000g/m2。
[0007]優選的，所述涂層中正極活性物質的面密度為300_1500g/m2。
[0008]優選的，所述涂層的厚度范圍為40-1000 μ m。
[0009]本發明還提供了一種電池，包括正極、負極和電解液，所述正極包括正極集流體和形成于所述正極集流體上的涂層，所述涂層至少包括參與正極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；所述電解液包括溶劑和電解質，所述溶劑選自水或醇，所述電解質至少能夠電離出在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；所述涂層的厚度范圍為40-1000 μ m。
[0010]優選的，所述正極活性物質占所述涂層的比重范圍為60-99%。
[0011]優選的，所述涂層還包括導電劑，所述導電劑占所述涂層的比重范圍為0.5-30%。
[0012]優選的，所述涂層還包括粘結劑，所述粘結劑占所述涂層的比重范圍為0.5-10%。
[0013]優選的，所述正極集流體的厚度范圍為5-100 μ m。
[0014]優選的,所述正極集流體的材料選自碳基材料、金屬或合金中的一種,其中，所述碳基材料選自玻璃碳、石墨箔、泡沫碳、碳租、碳纖維中的一種；其中，所述金屬選自Al、Fe、Cu、Pb、T1、Cr、Mo、Co、Ag或經過鈍化處理的上述金屬中的一種；其中，所述合金選自不銹鋼、Al合金、Ni合金、Ti合金、Cu合金、Co合金、T1-Pt合金、Pt-Rh合金或經過鈍化處理的上述合金中的一種。
[0015]優選的，所述正極集流體為不銹鋼網，所述不銹鋼網的規格選自100目、110目、120 目、150 目、160 目、180 目、200 目、250 目、270 目或 300 目。
[0016]優選的，所述正極集流體為經過鈍化處理的不銹鋼網。
[0017]本發明提供的電池，涂層中正極活性物質的面密度設置為100_3000g/m2，電池具有優異的電化學性能、較高的能量密度以及良好的循環性能，電池操作安全，生產成本低，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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是實施例1提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖；
[0019]圖2是實施例2提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖；
[0020]圖3是實施例3提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖；
[0021]圖4是實施例3提供的電池的庫倫效率與循環次數的關系曲線圖；
[0022]圖5是實施例4提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖；
[0023]圖6是實施例5提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖；
[0024]圖7是實施例5提供的電池的庫倫效率與循環次數的關系曲線圖；
[0025]圖8是實施例7提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖；
[0026]圖9是實施例8提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖。
【具體實施方式】
[0027]一種電池，電池可以應用于如手機、筆記本電腦等便攜式電子產品，電動汽車，電
動工具等。
[0028]一種電池，包括正極、負極和電解液，正極包括正極集流體和形成于正極集流體上的涂層，涂層至少包括參與正極反應的正極活性物質。
[0029]正極活性物質占涂層的重量百分比范圍為60-99%，涂層中正極活性物質的面密度范圍為100-3000g/m2，優選的，涂層中正極活性物質的面密度范圍為300-1500g/m2，涂層厚度范圍為40-1000 μ m。
[0030]本發明還提供了一種電池，包括正極、負極和電解液，正極包括正極集流體和形成于正極集流體上的涂層，涂層至少包括參與正極反應的正極活性物質，涂層厚度范圍為40-1000 μ mD
[0031]在制備涂層的過程中，一般涉及對涂覆干燥成型的正極進行壓制處理，壓制處理后的涂層厚度范圍為40-1000 μ m,涂層沒有出現干裂或掉粉現象，依照該設計制造的正極具有優良的電化學性能。
[0032]具體的，正極活性物質能夠可逆脫出-嵌入離子。優選的，正極活性物質能夠可逆脫出-嵌入鋰離子、鈉離子或鎂離子。
[0033]在具體的實施方式中，正極活性物質是符合通式Li1+xMnyMz0k的能夠可逆脫出-嵌入鋰離子的尖晶石結構的化合物，其中，-1≤X≤0.5,l≤y≤2.5,0≤ Z≤0.5, 3≤k ≤6,M選自Na、L1、Co、Mg、T1、Cr、V、Zn、Zr、S1、Al中的至少一種。優選的，正極活性物質含有LiMn204。更優選的，正極活性物質含有經過摻雜或包覆改性的LiMn204。
[0034]在具體的實施方式中，正極活性物質是符合通式Li1+xMyiT β"。02+11的能夠可逆脫出-嵌入鋰離子的層狀結構的化合物，其中，-l〈x ^ 0.5,0 ≤ y ≤ 1,0 ≤z ≤1，
O≤ c ≤ 1，-0.2 ≤ η ≤ 0.2，M，M'，M"分別選自 N1、Mn、Co、Mg、T1、Cr、V、Zn、Zr、Si 或 Al的中至少一種。優選的，正極活性物質含有LiCo02。
[0035]在具體的實施方式中，正極活性物質是符合通式LixMhM' ,(XO4)n的能夠可逆脫出-嵌入鋰離子的橄欖石結構的化合物，其中，0〈x≤2，0≤y≤0.6，1≤η≤1.5，M選自Fe'MrKV*^，]^選自Mg、T1、Cr、V或Al的中至少一種，X選自S、P或Si中的至少一種。優選的，正極活性物質含有LiFePO4。
[0036]目前鋰電池工業中，幾乎所有正極活性物質都會經過摻雜、包覆等改性處理。但摻雜，包覆改性等手段造成材料的化學通式表達復雜，如LiMn2O4已經不能夠代表目前廣泛使用的“錳酸鋰”的通式，而應該以通式Li1+xMnyMz0k為準，廣泛地包括經過各種改性的LiMn2O4正極活性物質。同樣的，LiFePO4以及LiCoO2也應該廣泛地理解為包括經過各種摻雜、包覆等改性的，通式分別符合LixMpyM' y (XO4)n和Li1+xMyM' β" ε02+η的正極活性物質。
[0037]正極活性物質為鋰離子脫出-嵌入化合物時，可以選用如LiMn204、LiFePO4,LiCoO2, LiMxPO4, LiMxSiOy (其中M為一種變價金屬)等化合物。此外，可脫出_嵌入鈉離子的化合物NaVPO4F,可脫出-嵌入鎂離子的化合物MgMxOy (其中M為一種金屬，0.5<x<3,2〈y〈6)以及具有類似功能，能夠脫出-嵌入離子或官能團的化合物都可以作為本發明電池的正極活性物質，因此，本發明并不局限于鋰離子電池。
[0038]涂層還包括導電劑，導電劑主要起到提高涂層的導電子能力，導電劑占涂層的重量百分比范圍為0.5-30%。導電劑包括選自導電聚合物、碳納米管、活性碳、石墨烯、碳黑、碳纖維中的至少一種。碳黑包括但不僅限于乙炔黑、科琴碳黑(Ketjen black, KB)以及super-p 碳黑。
[0039]涂層還包括粘結劑，粘結劑主要是將活性材料粘附在集流體上的高分子化合物，增強活性材料與導電劑以及活性材料與集流體之間的電子接觸，更好地穩定正極的性能。粘結劑占涂層的重量百分比范圍為0.5-10%。粘結劑選自聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纖維素鈉(CMC)、羧甲基纖維素鈉衍生物(CMC derivation)、丁苯橡膠(SBR)、丁苯橡膠衍生物(SBR derivation)中的至少一種。丁苯橡膠衍生物如通過化學修飾獲得的具有親水性的丁苯橡膠(PSBR100)。
[0040]正極集流體主要是作為傳導和收集電子的載體，正極集流體的材料包括碳基材料、金屬或合金中的一種。
[0041]碳基材料選自玻璃碳、石墨箔、泡沫碳、碳租、碳纖維中的一種。在一個具體的實施方式中，正極集流體為石墨，如商業化的石墨壓制的箔，其中石墨所占的重量比例范圍為90-100%ο
[0042]金屬為金屬網或金屬箔，金屬包括Al、Fe、Cu、Pb、T1、Cr、Mo、Co、Ag或經過鈍化處理的上述金屬中的一種。 在一個具體的實施方式中，正極集流體選自鈍化處理的鋁箔。
[0043]將金屬進行鈍化處理的主要目的是使金屬的表面形成一層鈍化膜，從而在電池充放電過程中，能起到穩定的收集和傳導電子的作用，而不會參與正極反應，保證電池性能。
[0044]合金包括不銹鋼、Al合金、Ni合金、Ti合金、Cu合金、Co合金、T1-Pt合金、Pt-Rh合金或經過鈍化處理的上述金屬中的一種。
[0045]不銹鋼包括不銹鋼網、不銹鋼箔,不銹鋼的型號包括但不僅限于不銹鋼304或者不銹鋼316或者不銹鋼316L中的一種。在【具體實施方式】中，正極集流體采用型號為304的不銹鋼箔。若正極集流體采用不銹鋼網，則不銹鋼網的規格范圍選自100目、110目、120目、150目、160目、180目、200目、250目、270目或300目，較佳的不銹鋼網的規格為150目，正極活性物質能夠穩定的涂覆在正極集流體表面，有利于正極反應的進行。
[0046]在正極集流體上涂覆涂層的過程中，可以在正極集流體的兩側均涂覆涂層，也可以僅在一側涂覆涂層，在具體一個實施方式中，正極集流體為不銹鋼網或箔，在不銹鋼網或不銹鋼箔的兩側均涂覆涂層，而不銹鋼網或不銹鋼箔的任一側為單層涂層。單層涂層的厚度范圍為40-1000 μ m。
[0047]同樣的，將不銹鋼進行鈍化處理也是使其能夠穩定的起到收集和傳導電子的作用，而不會參與正極反應，保證電池性能。在【具體實施方式】中，鈍化不銹鋼的具體過程為:在50°C下，將不銹鋼置入20%的硝酸中半小時，使不銹鋼表面形成一層鈍化膜。鈍化后的不銹鋼作為集流體使用。
[0048]正極集流體的厚度對正極的電化學性能有一定影響，正極集流體的厚度太薄，會影響正極集流體的機械強度；正極集流體的厚度太厚，會增加正極的重量，從而影響正極的能量密度，在本發明中，正極集流體的厚度為5-100 μ m，在優選的實施方式中，正極集流體的厚度為50 μ m。
[0049]負極至少包括負極集流體,在一個負極的實施方式中，負極僅包括負極集流體。負極集流體僅作為電子傳導和收集的載體，不參與電化學反應。負極集流體的材料選自金屬N1、Cu、Ag、Pb、Sn、Fe、Al或經過鈍化處理的上述金屬中的至少一種,或者碳基材料,或者不銹鋼。其中，碳基材料包括石墨材料，比如商業化的石墨壓制的箔，其中石墨所占的重量比例范圍為90-100%。不銹鋼材料包括但不僅限于不銹鋼304或者不銹鋼316或者不銹鋼316L。
[0050]負極集流體還可以選自含有析氫電位高的鍍/涂層的金屬，從而降低負極副反應的發生。鍍/涂層選自含有C、Sn、In、Ag、Pb、Co、Zn的單質,合金,或者氧化物中至少一種。鍍/涂層的厚度范圍為l-1000nm。例如:在銅的負極集流體表面鍍上鉛或銀，或者以涂覆
的形式覆蓋一層碳。
[0051]電解液包括溶劑和至少一種電解質，溶劑包括水溶液或者醇溶液中的至少一種，醇溶液包括但不僅限于乙醇或甲醇。電解質能夠電離出在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。
[0052]活性離子包括金屬離子，金屬選自Zn、Fe、Cr、Cu、Mn、Ni中的至少一種。在優選的實施方式中，活性離子為Zn2+。活性離子的濃度范圍為0.5-15mol/L。
[0053]金屬離子以氯酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、甲酸鹽、磷酸鹽中一種或幾種形式存在于電解液中。
[0054]正極集流體為鈍化處理的不銹鋼時，優選的，金屬離子以硫酸鹽或硝酸鹽或醋酸鹽的形式存在于電解液中；正極集流體為鈍化處理的金屬鋁時，優選的，金屬離子以硫酸鹽或醋酸鹽的形式存在于電解液中。
[0055]更優選的，電解液中還包括一種電解質，這種電解質可以電離出對應在正極能夠發生可逆脫出-嵌入的離子。
[0056]電解液中含有能夠可逆脫出-嵌入的離子，從而可以提高正極活性物質與電解液中離子交換速度。具體的，正極活性物質為能夠可逆脫出-嵌入鋰離子的化合物，電解質中對應的還包括鋰離子。可逆脫出-嵌入的離子包括鋰離子或鈉離子或鎂離子，可逆脫出-嵌入的離子在電解液中的濃度范圍為0.l-10mol/L。在【具體實施方式】中，電解液包含鋰，鋅的硝酸、硫酸或醋酸鹽。
[0057]為了保證電池容量，電解液中的活性離子的濃度必須達到一定范圍，當電解液過堿時，會影響電解液中活性離子的溶解度；當電解液過酸時，則會出現電極材料腐蝕和充放電過程中質子共嵌入等問題，因此，電解液的pH值范圍為3-7。
[0058]電池的充放電原理為:充電時，正極活性物質中脫出可逆脫出-嵌入的離子，同時伴隨正極活性物質內變價金屬被氧化，并放出電子；電子經由外電路到達電池負極，同時電解液中的活性離子在負極得到電子被還原，并沉積在負極。放電過程為充電的逆過程。
[0059]電池使用水溶液電解液，不存在有機電解液易燃等安全隱患，并且水系電解液相對于有機電解液具有更高的離子導電率，減小了電池極化的影響，因此，本發明提供的電池，涂層中正極活性物質面密度范圍為100-3000g/m2，使得電池可以具有非常大的比容量和能量，同時又具有非常優良的電化學性能。
[0060]在另一個負極的實施方式中，負極僅包括負極集流體，同時負極集流體的選材與電解液中活性離子的對應，即負極集流體的材料為活性離子的單質，如電解液中活性離子為Zn2+，負極對應為金屬Zn。此時，負極不僅是作為活性離子的沉積載體，同時也可以參與電池反應。
[0061]在另一個負極的實施方式中，負極包括負極集流體和負極活性物質,負極活性物質的選材與電解液中活性離子的對應，即負極活性物質的材料為活性離子的單質，如電解液中活性離子為Zn2+，負極活性物質對應為金屬Zn。
[0062]本發明提供的電池在制造過程中可設置隔膜，隔膜包括有機或無機的多孔材料，隔膜的孔隙率范圍為20-95%，孔徑范圍為0.001-100 μ m。
[0063]本發明提供的電池，涂層中正極活性物質的面密度范圍為100_3000g/m2，優選的，正極活性物質的面密度為300-1500g/m2，使得應用所述涂層的電池具有良好的電化學性能，并且電池在充放電過程中表現了優異的循環性能，因此，本發明的電池在低電壓如鉛蓄電池、堿性鋅錳電池等應用領域有很大的應用潛力。
[0064]下面通過具體實施例來進一步闡述本發明的方案。
[0065]實施例1
[0066]一種電池，電池正極的集流體采用規格為304的不銹鋼棒，正極涂層的活性材料采用LiMn2O4, LiMn2O4的面密度為500g/m2，負極采用規格為304的不銹鋼棒，電解液為Imol/L的醋酸鋰和1.5mol/L的醋酸鋅的混合水溶液。
[0067]對電池進行充放電測試，電壓范圍為1.4-2.1V，充放電倍率為1C。
[0068]圖1為電池放電容量與循環次數的關系圖，從圖中可以看出，電池初始放電容量為5mAh，基于正極材料的比容量為100mAh/g，經過200次充放電之后，容量仍保持在90%以上，具有非常高的容量保持率。
[0069]實施例2
[0070]一種電池，電池正極的集流體采用規格為304的不銹鋼棒，正極涂層的活性材料采用LiMn2O4, LiMn2O4的面密度為300g/m2，負極采用規格為304的不銹鋼棒，電解液為3mol/L的醋酸鋰和1.5mol/L的醋酸鋅的混合水溶液。
[0071]對電池進行充放電測試，電壓范圍為1.4-2.1V，充放電倍率為1C。
[0072]圖1為電池放電容量與循環次數的關系圖，從圖中可以看出，電池初始放電容量為3mAh，基于正極材料的比容量為100mAh/g，并且電池循環160周后的容量效率仍有80%以上，結果表明該電池具有優異的放電性能和循環性能。
[0073]實施例3
[0074]以Li1.05MnL89Co0.03AIq.03O4為正極活性物質，將正極活性物質、粘結劑PVDF、super-p碳黑按照83:10:7的重量比例混合并且溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中制得正極漿料，正極集流體為厚度Imm的石墨板，將正極漿料均勻涂覆于正極集流體上，正極材料中正極活性物質的面密度為170g/m2，涂層厚度為40um，在空氣中110°C下干燥24小時制成正極。電池負極集流體為不銹鋼桿。電解液為含有濃度為4mol/L氯化鋅和3mol/L氯化鋰的去離子水溶液，通過往電解液中滴定0.lmol/L氫氧化鋰將電解液的pH值調為4。隔膜為玻璃氈布。將正極、負極組裝成電池，中間以隔膜隔開，注入電解液。待電池組裝好之后靜置12小時隨后開始以4C倍率充電和放電。充放電電壓區間為1.5-2.1V。
[0075]圖3是實施例3提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線，從圖中可以清晰看出，電池循環4000次的放電容量與首次放電容量幾乎相等，電池不僅循環性能非常穩定，并且循環壽命長。
[0076]圖4是實施例3提供的電池的庫倫效率與循環次數的關系曲線，從圖中可以看出電池循環4000次后，庫倫效率仍接近100%，表明本發明中的電池的充放電性能非常穩定。
[0077]實施例4
[0078]以LiMn2O4為正極活性物質,將正極活性物質、粘結劑聚四氟乙烯(PTFE)、super-p碳黑按照83:10:7的比例混合并且溶解在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中制得正極漿料。正極活性物質的面密度為800g/m2，涂層的厚度為0.5mm。正極集流體為厚度30 μ m的不銹鋼網，不銹鋼不經過鈍化，將正極漿料均勻涂覆于正極集流體上，在空氣中110°C下干燥24小時制成正極。電池負極集流體為厚度10 μ m銅箔。電解液為含有濃度為lmol/L醋酸鋰和
1.5mol/L醋酸鋅的水溶液，通過往電解液中滴定0.lmol/L氫氧化鋰和0.lmol/L的HAc將電解液的PH值調為4。隔膜為玻璃氈布。將正極、負極組裝成電池，中間以隔膜隔開，注入電解液。待電池組裝好之后靜置12小時隨后開始以0.5C倍率充電和放電。充放電電壓區間為 1.5-2.1V。
[0079]圖5是實施例4提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線。從圖中可以清晰看到:電池首次放電容量為，循環250次后的放電容量與首次放電容量幾乎沒有差別，表明電池的循環性能非常穩定，本發明提供的電池具有優異的電化學性能。
[0080]實施例5
[0081]以LiMn2O4為正極活性物質，將正極活性物質、super-p碳黑、粘接劑PVDF按照重量比例83:10:7混合均勻，以NMP作為分散劑，制得正極漿料，均勻涂覆在厚度80 μ m的正極集流體石墨箔上，正極活性物的面密度為300g/m2，隨后干燥、壓制得到正極。負極為厚度50 μ m的金屬鋅箔，金屬鋅既是負極活性物質，同時還兼做負極集流體。隔膜為無紡纖維布。電解液為含有3mol/L氯化鋰和4mol/L氯化鋅的水溶液,通過向電解液中滴加0.lmol/L的LiOH溶液調節電解液的pH為4。室溫下，在電壓范圍1.5-2.1V以IC倍率對電池進行充放電。
[0082]圖6為實施例5提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線，電池在循環30次后容量略有衰減，但衰減速率很慢。
[0083]圖7為實施例5提供的電池的庫倫效率與循環次數的關系曲線，電池在循環30次后的庫倫效率將近90%。
[0084]實施例6
[0085]以LiMn2O4為正極活性物質，將正極活性物質、super-p碳黑、粘接劑CMC-SBR按照重量比例83:10:7混合均勻，以NMP作為分散劑，制得正極漿料，均勻涂覆在厚度50 μ m的正極集流體不銹鋼箔上，正極活性物質的面密度為700g/m2，涂層厚度為0.4mm，不銹鋼不經過鈍化，隨后干燥、壓制得到正極。負極為厚度40 μ m的金屬鋅箔，金屬鋅既是負極活性物質，同時還兼做負極集流體。隔膜為玻璃氈布。電解液為含有lmol/L醋酸鋰和1.5mol/L醋酸鋅的水溶液，通過向電解液中滴加0.lmol/L的LiOH和0.lmol/L的HAc溶液調節電解液的PH為4。室溫下，在電壓范圍1.5-2.1V以0.5C倍率對電池進行充放電。
[0086]實施例6中電池實驗結果顯示，電池循環320次的放電容量保持率以及庫倫效率均接近100%，表明電池具有非常優異的循環性能以及壽命。
[0087]實施例7
[0088]在實施例7中，將電池置于55°C下進行充放電，以研究電池在高溫下的充放電性能，電池其他組成以及測試方法同實施例6。
[0089]圖8為實施例7提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線，從圖中可以看出，電池在55°C高溫下，依然具有良好的放電容量保持率，電池循環160次幾乎沒有明顯的容
量衰減。
[0090]實施例8
[0091]以LiMn2O4為正極活性物質，將正極活性物質、super-p碳黑、粘接劑PVDF按照重量比例83:10:7混合均勻，以NMP作為分散劑，制得正極漿料，均勻涂覆在厚度30 μ m的正極集流體不銹鋼網上，正極活性物質的面密度為300g/m2，涂層的厚度為0.2mm，不銹鋼不經過鈍化，隨后干燥、壓制得到正極。負極為厚度10 μ m的金屬鋅箔，金屬鋅既是負極活性物質，同時還兼做負極集流體。隔膜為玻璃氈布。電解液為含有lmol/L醋酸鋰和1.5mol/L醋酸鋅的水溶液，通過向電解液中滴加0.lmol/L的LiOH和0.lmol/L的HAc溶液調節電解液的PH為4。室溫下，在電壓范圍1.5-2.1V以0.5C倍率對電池進行充放電。
[0092]圖9為實施例8提供的電池的放電容量與循環次數的關系曲線圖，從圖中可以看出，電池循環30次放電容量幾乎沒有衰減，表明本發明提供的電池充放電穩定性能良好。
[0093]實施例9
[0094]以LiMn2O4為正極活性物質，將正極活性物質、super-p碳黑、粘接劑CMC-SBR按照重量比例90.5:1:2.5:6混合均勻，以NMP作為分散劑，制得正極漿料，通過拉漿法使正極漿料均勻涂覆在厚度0.1mm的正極集流體不銹鋼網上，正極活性物質的面密度為1500g/m2，隨后干燥、壓制得到正極，涂層厚度為0.74mm。
[0095]負極為厚度50 μ m的金屬鋅箔。隔膜為玻璃纖維(AGM)。電解液為含有2mol/L硫酸鋅和0.5mol/L硫酸鋰的水溶液，電解液pH約為3.5。
[0096]室溫下，對電池進行充放電，電壓范圍為1.4-2.1V，充電倍率均為0.2C，研究了在不同放電倍率下的電池性能。
[0097]實施例9中提供的電池分別以0.25C、1C、2C和4C進行放電，電池以0.25C放電首次放電容量為115mAh/g，隨著放電倍率增加，電池首次放電容量略有下降。
[0098]盡管發明人已經對本發明的技術方案做了較詳細的闡述和列舉，應當理解，對于本領域技術人員來說，對上述實施例作出修改和/或變通或者采用等同的替代方案是顯然的，都不能脫離本發明精神的實質，本發明中出現的術語用于對本發明技術方案的闡述和理解，并不能構成對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種電池,包括正極、負極和電解液， 所述正極包括正極集流體和形成于所述正極集流體上的涂層，所述涂層至 少包括參與正極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； 所述電解液包括溶劑和電解質，所述溶劑選自水或醇，所述電解質至少能夠電離出在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:所述涂層中正極活性物質的面密度范圍為100-3000g/m2。
2.根據權利要求1中所述的電池，其特征在于:所述涂層中正極活性物質的面密度為300-1500g/m2。
3.根據權利要求1中所述的電池，其特征在于:所述涂層的厚度范圍為40-1000μπι。
4.一種電池,包括正極、負極和電解液， 所述正極包括正極集流體和形成于所述正極集流體上的涂層，所述涂層至少包括參與正極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； 所述電解液包括溶劑和電解質，所述溶劑選自水或醇，所述電解質至少能夠電離出在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:所述涂層的厚度范圍為40-1000 μ m。
5.根據權利要求1-4中任一所述的電池，其特征在于:所述正極活性物質占所述涂層的比重范圍為60-99%。
6.根據權利要求1-4中任一所述的電池，其特征在于:所述涂層還包括導電劑，所述導電劑占所述涂層的比重范圍為0.5-30%。
7.根據權利要求1-4中任一所述的電池，其特征在于:所述涂層還包括粘結劑，所述粘結劑占所述涂層的比重范圍為0.5-10%。
8.根據權利要求1-4中任一所述的電池，其特征在于:所述正極集流體的厚度范圍為5—100 μ m0
9.根據權利要求1-4中任一所述的電池，其特征在于:所述正極集流體的材料選自碳基材料、金屬或合金中的一種，其中，所述碳基材料選自玻璃碳、石墨箔、泡沫碳、碳租、碳纖維中的一種；其中，所述金屬選自Al、Fe、Cu、Pb、T1、Cr、Mo、Co、Ag或經過鈍化處理的上述金屬中的一種；其中，所述合金選自不銹鋼、Al合金、Ni合金、Ti合金、Cu合金、Co合金、T1-Pt合金、Pt-Rh合金或經過鈍化處理的上述合金中的一種。
10.根據權利要求9所述的電池，其特征在于:所述不銹鋼為不銹鋼網，所述不銹鋼網的規格選自100目、110目、120目、150目、160目、180目、200目、250目、270目或300目。
【文檔編號】H01M10/36GK103427119SQ201310134739
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年4月17日 優先權日:2012年4月17日
【發明者】陳璞, 顏競 申請人:蘇州寶時得電動工具有限公司, 陳璞