電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電池領域，具體涉及一種基于內部離子交換的電池。
【背景技術】
[0002] 鉛酸電池，其出現已超百年，擁有著成熟的電池技術，占據著汽車啟動電瓶、電動 自行車、IPS等儲能領域的絕對市場份額。鉛酸電池雖然循環使用壽命較低，能量密度也相 對較低，但卻擁有價格非常低廉，性價比非常高的優點。因此，近些年來，媒氨電池、裡離子 電池、鋼硫電池等，均無法在儲能領域取代鉛酸電池。
[0003] 新出現了一種基于內部離子交換的電池。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，負極基于第二金屬離子的沉積-溶解反應，電解液含參與正極脫 出-嵌入反應的第一金屬離子和參與負極沉積-溶解反應的第二金屬離子。該類型電池的 理論能量密度為160Wh/Kg，預計實際能量密度可達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能電池，具有極大的商業價值。
[0004] 但是，目前該類電池自放電問題較為嚴重，會導致電池電化學性能迅速惡化，限制 了該類電池的實際應用，因此，亟待尋找一種新的離子交換電池，能夠改善電池的自放電問 題。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種離子交換電池，能夠改善離子交換電池的自放電問題， 提高電池的電化學性能。
[0006] -種電池，包括正極、負極、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；所述電解液包括能夠溶解電解質并使所述電解質電離的溶劑；所 述電解液包括第一金屬離子和第二金屬離子，所述第二金屬離子在充電過程中能夠在所述 負極還原沉積為第二金屬，所述第二金屬在放電過程中能夠氧化溶解為第二金屬離子；其 中，所述正極還包括二氧化娃添加劑。
[0007] 優選的，所述二氧化娃為納米級。
[0008] 優選的，所述二氧化娃W娃溶膠的形式加入所述正極中。
[0009] 優選的，所述娃溶膠中二氧化娃的含量范圍為20 %~30%。
[0010] 優選的，所述娃溶膠中二氧化娃的含量為25%。
[0011] 優選的，W所述正極的質量百分比為基準，所述二氧化娃的質量百分含量為 0. 5%~2. 5%。
[001引優選的，W所述正極的質量百分比為基準，所述二氧化娃的質量百分含量為1%。 [001引優選的，所述電解液的抑值為3~7。
[0014] 優選的，所述溶劑為水或醇。
[0015] 優選的，所述電解液中的陰離子包括硫酸根離子、氯離子、醋酸根離子或烷基礙酸 根離子中一種或幾種。
[0016]優選的，所述第一金屬離子選自裡離子或鋼離子。
[0017]優選的，所述第二金屬離子為儘離子、鐵離子、銅離子、鋒離子、館離子、媒離子、錫 離子或鉛離子。
[0018]優選的，所述正極活性物質選自LiMri2〇4、LiFeP〇4或LiCo化中一種或幾種。
[0019]優選的，W所述正極的質量百分比為基準，所述正極活性物質的質量百分比為 80%~90%。
[0020] 優選的，所述正極還包括正極導電劑。
[002。 優選的，W所述正極的質量百分比為基準，所述正極導電劑的質量百分比為5%~ 15%。
[002引優選的，所述正極導電劑選自導電聚合物、導電氧化物、導電陶瓷、活性碳、石墨 帰、碳黑、石墨、碳纖維、金屬纖維、金屬粉末、W及金屬薄片中的一種或幾種。
[0023]優選的，所述正極還包括正極粘結劑。
[0024]優選的，所述正極粘結劑選自聚己帰氧化物、聚丙帰氧化物，聚丙帰臘、聚醜亞胺、 聚醋、聚離、氣化聚合物、聚二己帰基聚己二醇、聚己二醇二丙帰酸醋、聚己二醇二甲基丙帰 酸中的一種或幾種。
[00巧]優選的，所述電池還包括位于正極和負極之間的隔膜。
[0026]本發明通過在電池的正極添加二氧化娃，改善了電池的自放電問題，提高了電池 自放電后的容量恢復率，進而提高了電池的電化學性能和安全性能。
【具體實施方式】
[0027]為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，W下結合 實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋 本發明，并不用于限定本發明。
[002引本發明提供一種電池，包括正極、負極、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；電解液包括能夠溶解電解質并使電解質電離的溶劑；電解 液包括第一金屬離子和第二金屬離子，第二金屬離子在充電過程中能夠在負極還原沉積為 第二金屬，第二金屬在放電過程中能夠氧化溶解為第二金屬離子；其中，正極還包括二氧化 娃添加劑。
[0029]本發明電池的充放電原理為；充電時，正極活性物質脫出第一金屬離子，同時伴隨 正極活性物質被氧化，并放出電子；電子經由外電路到達電池負極，同時電解液中的第二金 屬離子在負極上得到電子被還原，并沉積在負極上。放電時，沉積在負極上的第二金屬被氧 化，失去電子轉變為第二金屬離子進入電解液中；電子經外電路到達正極，正極活性物質接 受電子被還原，同時第一金屬離子嵌入正極活性物質中。
[0030]電池的正極包括正極活性物質，正極活性物質參與正極反應，并且能夠可逆脫 出-嵌入第一金屬離子。
[0031]優選的，第一金屬離子選自裡離子或鋼離子。
[0032]正極活性物質可W是符合通式LiiJfayM丸的能夠可逆脫出-嵌入裡離子的尖晶 石結構的化合物，其中，-1《X《0. 5，1《y《2. 5,0《Z《0. 5,3《k《6,M選自化、 Li、Co、Mg、Ti、Cr、V、Zn、Zr、Si、Al中的至少一種。優選的，正極活性物質含有LiMri2〇4。更 優選的，正極活性物質含有經過滲雜或包覆改性的LiMri2〇4。
[0033] 正極活性物質可W是符合通式LiihMyM' ,M"。〇2+。的能夠可逆脫出-嵌入裡離子 的層狀結構的化合物，其中，-Kx《0. 5,0《y《l，0《z《l，0《c《1,-0. 2《n《0. 2， M，M'，M"分別選自Ni、Mn、Co、Mg、Ti、Cr、V、Zn、Zr、Si或Al的中至少一種。
[0034] 正極活性物質還可W是符合通式LiyMi yM' y狂〇4)。的能夠可逆脫出-嵌入裡離子 的橄攬石結構的化合物，其中，〇<x《2,0《y《0. 6，l《n《1.5，M選自Fe、Mn、V或Co， M'選自Mg、Ti、化、V或Al的中至少一種，X選自S、P或Si中的至少一種。
[00對優選的，正極活性物質選自LiMri204、LiFeP04或LiCcA中一種或幾種。優選的，W正極的質量百分比為基準，其中，正極活性物質的質量百分比為80%~90%。
[0036] 在目前電池工業中，幾乎所有正極活性物質都會經過滲雜、包覆等改性處理。但滲 雜，包覆改性等手段造成材料的化學通式表達復雜，如LiMn2〇4已經不能夠代表目前廣泛使 用的"儘酸裡"的通式，而應該W通式LiihMn^Ok為準，廣泛地包括經過各種改性的LiMn2〇4 正極活性物質。同樣的，LiFeP〇4W