[发明专利]钾离子电池及其制造方法和应用

权利要求书

1.一种钾离子电池，其特征在于，以碳包覆的NaTi₂(PO₄)₃ 球形颗粒材料作为正极活性物质，金属钾片材料作为负极活性物质，钾离子溶液作为电解液；其中，正极材料碳含量在1%-10%之间，二次颗粒尺寸在500 nm-10 μm之间。

2.如权利要求1所述的一种钾离子电池的制造方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

a) 以碳酸钠或柠檬酸三钠、磷酸二氢铵或磷酸、二氧化钛或钛酸四乙酯、水和乙醇为原料，通过球磨-喷雾干燥法得到球形颗粒前驱物，之后真空高温退火，制备正极活性物质；

b) 将金属钾块辊压成厚度低于0.2 mm的金属片作为负极活性物质；

c) 使用a中制得的正极活性物质和b中制得的负极活性物质，加入1M钾离子溶液作为电解液，制造有机钾离子电池。

3.如权利要求2所述的一种钾离子电池的制造方法，其特征在于，步骤a中，碳酸钠或柠檬酸三钠、二氧化钛或钛酸四乙酯与磷酸二氢铵或磷酸的摩尔比为0.5-2: 3.5 - 5 : 5 -8；乙醇的质量分数为总反应物质量的1% - 20%；二氧化钛或钛酸四乙酯的浓度为0.5-10g/100 mL；步骤c中，正极活性物质与负极活性物质的质量比为1至5。

4.如权利要求2所述的一种钾离子电池的制造方法，其特征在于，步骤c中，所用钾离子溶液为高氯酸钾溶解在碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯混合溶剂中形成的。

5.如权利要求2所述的一种钾离子电池的制造方法，其特征在于，步骤a中所用球磨-喷雾干燥法的具体实施步骤为，将二氧化钛或钛酸四乙酯与碳酸钠或柠檬酸三钠和磷酸二氢铵或磷酸先溶解在水中，再加入乙醇，球磨混合得到浆料，最后喷雾干燥得到球形颗粒前驱物。

6.如权利要求2所述的一种钾离子电池的制造方法，其特征在于，步骤a中，退火处理过程在真空气氛下分段进行，首先将前驱物以1~10℃/min的第一升温速率升温至300~500℃并恒温保持1~5 h；之后，以1~10℃/min的第二升温速率升温至700~800℃并恒温保持2~10h；最后自然或强制风冷冷却至室温。

7.如权利要求3所述的一种钾离子电池的制造方法，其特征在于，碳酸钠或柠檬酸三钠、二氧化钛或钛酸四乙酯与磷酸二氢铵或磷酸的摩尔比为1:4-4.5:5-6。

8.如权利要求3所述的一种钾离子电池的制造方法，其特征在于，乙醇的质量分数为总反应物质量5%至8%；正极活性物质与负极活性物质的质量比为1.5至3。

9.如权利要求3所述的一种钾离子电池的制造方法，其特征在于，二氧化钛或钛酸四乙酯的浓度为2-5 g/100 mL。

10.如权利要求1-9中任一项所述的一种钾离子电池在电化学储能设备方面的应用。