[发明专利]一种导电剂的预处理方法、水系电池

说明书

本发明揭示了一种导电剂的预处理方法，所述导电剂包括石墨，所述预处理方法包括以下步骤：将导电剂石墨置于处理液中，搅拌，水洗至中性，烘干；所述处理液选自硝酸溶液、硫酸溶液、硼酸溶液、双氧水溶液、铬酸钾溶液、烷基磺酸溶液中的至少一种。本发明还揭示了一种水系电池，其包括正极、负极、以及电解液，所述正极包括经过所述预处理方法处理的导电剂石墨。本发明中经过预处理的导电剂石墨具有良好的稳定性和抗腐蚀性，降低了电池的自放电，增强了电池的循环性能。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种导电剂的预处理方法。

本发明还涉及一种基于内部离子交换的水系电池。

背景技术

铅酸电池，其出现已超百年，拥有着成熟的电池技术，占据着汽车启动电瓶、电动自行车、UPS等储能领域的绝对市场份额。铅酸电池虽然循环使用寿命较低，能量密度也相对较低，但却拥有价格非常低廉，性价比非常高的优点。因此，近些年来，镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池等，均无法在储能领域取代铅酸电池。

新出现了一种基于内部离子交换的电池。该电池的工作原理为，正极基于第一金属离子的脱出-嵌入反应，负极基于第二金属离子的沉积-溶解反应，电解液含参与正极脱出-嵌入反应的第一金属离子和参与负极沉积-溶解反应的第二金属离子。该类型电池的理论能量密度为160Wh/Kg，预计实际能量密度可达50～80Wh/Kg。综上所述，该类型电池非常有希望成为替代铅酸电池的下一代储能电池，具有极大的商业价值。

但是，目前该电池在充电时，电池正极导电剂石墨会发生腐蚀从而被消耗，导电剂的消耗使得电池内阻增加，电池自放电严重，另一方面造成电池内部产生气体，进而使电池的循环寿命迅速降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种导电剂石墨的预处理方法，在电池充电时导电剂具有良好的稳定性和抗腐蚀性。

本发明提供了一种导电剂的预处理方法，所述导电剂包括石墨，所述预处理方法包括以下步骤：将导电剂石墨置于处理液中，搅拌，水洗至中性，烘干；所述处理液选自硝酸溶液、硫酸溶液、硼酸溶液、双氧水溶液、铬酸钾溶液、烷基磺酸溶液中的至少一种。

所述烷基磺酸溶液包括甲基磺酸溶液。

优选的，所述搅拌时间为1-24小时，所述搅拌是在20-60℃下进行。

优选的，所述干燥温度范围为60-100℃，干燥时间范围为1-24小时。

优选的，所述石墨的粒径小于50μm，所述石墨的结晶度不低于90%。

优选的，所述石墨包括第一石墨和第二石墨，所述第一石墨的粒径范围为15-50μm，所述第二石墨的粒径范围为5-15μm。

本发明还提供了一种水系电池，包括正极、负极以及设置在所述正极和负极之间的电解液，所述正极包括能够可逆脱出-嵌入第一金属离子的正极活性物质以及导电剂石墨；所述电解液包括水溶液和溶解在所述水溶液中的电解质，所述电解质至少能够电离出第一金属离子和第二金属离子；所述第一金属离子在充放电过程中在所述正极能够可逆脱出-嵌入；所述第二金属离子在充电过程中在所述负极还原沉积为第二金属，所述第二金属在放电过程中氧化溶解为第二金属离子；所述导电剂石墨通过上述的预处理方法处理。

优选的，所述第一金属离子选自锂离子、钠离子、镁离子和锌离子中的一种。

优选的，所述电解质还包括硫酸根离子、氯离子、醋酸根离子、硝酸根离子，甲酸根离子和烷基磺酸根离子中的一种或几种。

优选的，所述烷基磺酸根离子为甲基磺酸根离子。

优选的，所述第二金属离子选自锰离子、铁离子、铜离子、锌离子、铬离子、镍离子、铅离子和锡离子中的一种。