[发明专利]一种水系碱金属离子储能器件

权利要求书

1.一种水系电化学储能器件，包括正极、负极、隔膜和含碱金属电解质的水相电解液，其特征在于，所述正极的活性材料为具有通式A_1+a(X_mY_nMn_1-m-n)O_2+b的含碱金属多元过渡金属氧化物，其中A选自Li、Na和K中的一种或多种；X，Y选自Ni、Co、Al、Cr、V、Ti和Fe中的一种；0<m+n<1;0≤a，b<1，所述正极的活性材料的含碱金属多元过渡金属氧化物的晶体结构含有层状结构，并且所述正极以大于100mAh/g的有效比容量可逆循环，所述电解液为含钠或钾盐的水溶液。

2.根据权利要求1所述的水系电化学储能器件，其特征在于，所述含碱金属多元过渡金属氧化物材料的形貌是具有纳米结构的一次颗粒聚集形成微米级二次颗粒的类球形。

3.根据权利要求1所述的水系电化学储能器件，其特征在于，所述正极的活性材料为具有通式A_1+a(X_mY_nMn_1-m-n)O_2+b的含碱金属多元过渡金属氧化物，其中所述碱金属A含有锂（Li），并且所述含锂正极的活性材料在所述水系电化学储能器件组装前或组装后经过了化学或电化学的碱金属离子交换处理。

4.根据权利要求1所述的水系电化学储能器件，其特征在于，所述负极材料至少包含一种能够在水相电解液中与钠离子或/和钾离子进行可逆电化学反应的材料。

5.根据权利要求1所述的水系电化学储能器件，其特征在于，所述负极材料至少包含一种能够在水相电解液中进行钠离子或/和钾离子嵌入和脱嵌的材料。

6.根据权利要求1所述的水系电化学储能器件，其特征在于，所述负极的活性材料选自活性炭、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和介孔碳中的一种或多种材料。

7.根据权利要求1所述的水系电化学储能器件，其特征在于，所述水相电解液包含有钠盐、钾盐电解质中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的水系电化学储能器件，其特征在于，所述水相电解液选自硫酸钠、硝酸钠、卤化钠、碳酸钠、磷酸钠、醋酸钠、氢氧化钠、高氯酸钠、硫酸钾、硝酸钾、卤化钾、碳酸钾、磷酸钾、醋酸钾、氢氧化钾、高氯酸钾中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的水系电化学储能器件，其特征在于，所述含碱金属多元过渡金属氧化物选自LiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂、LiNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、LiNi_0.5Mn_0.5O₂、NaNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂、NaNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂、NaNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、NaNi_0.5Mn_0.5O₂、KNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂、KNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂、KNi_0.4Co_0.2Mn_0.4O₂、KNi_0.5Mn_0.5O₂中的一种或几种的混合物，或上述过渡金属氧化物的金属、非金属元素掺杂的材料。