[发明专利]混合水系离子电池及其应用

权利要求书

1.一种混合水系离子电池，包括：

通过将作为正极活性物质的Li₂MnO₂涂覆在集流体上形成的正极；

通过将作为负极活性物质的碳复合NaTi₂(PO₄)₃材料涂覆在集流体上形成的负极；

设置在所述正极和负极之间的隔膜；以及

电解液，所述电解液是由水、选自尿素、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯中的一种或多种、选自高氯酸钠和硝酸钠中的一种或多种以及选自高氯酸锂和硝酸锂中的一种或多种按摩尔比0.5～5:0.5～5:0.5～10:0.5～10配制得到的四元混合电解液，

其中所述集流体是石墨棒或石墨纸。

2.根据权利要求1所述的混合水系离子电池，其特征在于，所述隔膜是滤纸、无纺布或棉布。

3.根据权利要求1所述的混合水系离子电池，其特征在于，所述正极、负极、隔膜和电解液被封装在由聚丙烯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯制成的外壳中，并且所述正极和负极分别通过导电金属制成的极耳引出。

4.根据权利要求3所述的混合水系离子电池，其特征在于，所述极耳是选自镍带、钛片和铜箔中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的混合水系离子电池，其特征在于，所述负极活性物质通过以下方式获得：将钠源、磷酸、钛源和碳源的混合物先经过球磨分散然后在300～1000℃的温度下进行退火处理而得到所需的碳复合NaTi₂(PO₄)₃材料，其中所述钠源选自碳酸钠、酒石酸钠、乙酸钠、乙二胺四乙酸二钠、磷酸三钠、磷酸二钠和碳酸氢钠中的一种或多种；所述钛源选自二氧化钛、钛酸四丁酯、偏钛酸、钛酸四乙酯和磷酸钛中的一种或多种；所述碳源选自石墨、乙炔黑、科琴黑和沥青中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的混合水系离子电池，其特征在于，所述钠源、磷酸和钛源按照式NaTi₂(PO₄)₃的化学计量摩尔比进行投料，并且所述碳源按照所述混合物的总质量的5～15％进行投料。

7.根据权利要求6所述的混合水系离子电池，其特征在于，先将所述钠源、磷酸和钛源按所需摩尔比分散在醇溶剂中以得到前驱物，然后再将所述前驱物与所需量的所述碳源进行混合后进行球磨分散并退火处理。

8.根据权利要求5所述的混合水系离子电池，其特征在于，所述退火处理过程为如下：在惰性气氛下，以3～8℃/min的升温速率将所述混合物的温度升高至300～500℃并保持恒温3～8小时，然后以3～8℃/min的升温速率升温至600～1000℃并保持恒温5～15小时。

9.权利要求1-8中任一项所述的混合水系离子电池作为电化学储能设备的应用。