[发明专利]钾基双离子电池及其制备方法

权利要求书

1.一种钾基双离子电池，其特征在于，包括负极、正极、介于正负极之间的隔膜以及电解液；

所述负极包括负极集流体和负极材料，负极材料包括负极材料活性物质，负极材料活性物质为能够可逆地吸附、脱附钾离子的多孔碳材料；

所述正极包括正极集流体和正极材料，正极材料包括正极材料活性物质，正极材料活性物质为能够可逆地插嵌、脱嵌电解液中阴离子的石墨类碳材料；

所述电解液包括钾盐和非水溶剂；

多孔碳材料为活性碳；

石墨类碳材料为膨胀石墨；

钾盐为六氟磷酸钾；非水溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂；碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的体积比为4:3:2，电解液的浓度为1mol/L。

2.按照权利要求1所述的钾基双离子电池，其特征在于，负极材料包括60-95wt％的负极材料活性物质、2-30wt％的导电剂和3-10wt％的粘结剂；

导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维或石墨烯中的一种或至少两种；

粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶或聚烯烃类粘结剂中的一种或至少两种；

所述负极集流体为铝、铜、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋或锗中任意一种的金属；或，所述负极集流体为至少包含铝、铜、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋或锗中任意一种的合金；或，所述负极集流体为至少包含铝、铜、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋或锗中任意一种的金属复合物。

3.按照权利要求1-2任一项所述的钾基双离子电池，其特征在于，正极材料包括60-95wt％的正极材料活性物质、2-30wt％的导电剂和3-10wt％的粘结剂；

导电剂包括导电炭黑、导电碳球、导电石墨、碳纳米管、碳纤维或石墨烯中的一种或至少两种；

粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、SBR橡胶、聚烯烃类粘结剂中的一种或至少两种；

所述正极集流体为铝、铜、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋或锗中任意一种的金属；或，所述正极集流体为至少包含铝、铜、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋或锗中任意一种的合金；或，所述正极集流体为至少包含铝、铜、锡、锌、铅、锑、镉、金、铋或锗中任意一种的金属复合物。

4.按照权利要求1-2任一项所述的钾基双离子电池，其特征在于，电解液中还包括添加剂；

所述添加剂在所述电解液中的质量分数为0.1-20％；

所述添加剂包括成膜添加剂、过充电保护添加剂、稳定剂、改善高低温性能添加剂、导电添加剂或阻燃添加剂中的一种或至少两种。

5.一种权利要求1-4任一项所述的钾基双离子电池的制备方法，其特征在于，将负极、电解液、隔膜以及正极进行组装，得到钾基双离子电池。

6.按照权利要求5所述的钾基双离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)制备负极：将负极材料活性物质、导电剂和粘结剂及溶剂混合制成浆料；再将负极材料浆料均匀涂覆于负极集流体表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的负极；

b)配制电解液：将钾盐电解质溶于非水溶剂中，充分混合得到电解液；

c)制备隔膜：将多孔聚合物薄膜、无机多孔薄膜或有机-无机复合隔膜裁切成所需尺寸，作为隔膜；

d)制备正极：将正极材料活性物质、导电剂和粘结剂及溶剂混合制成浆料；再将正极材料浆料均匀涂覆于正极集流体表面，干燥后裁片，得到所需尺寸的正极；

将步骤a)得到的负极、步骤b)得到的电解液、步骤c)得到的隔膜以及步骤d)得到的正极进行组装，得到钾基双离子电池。