[发明专利]一种水系钛酸锂电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种水系钛酸锂电池及其制备方法，属于离子电池及电解液技术领域。本发明通过使用有机锂盐，水和固体聚乙二醇作为电解质，合成水系电解液，该电解液具有宽的电化学窗口。本发明利用金属铝作为钛酸锂电极活性材料的导电剂，与水系电解液配合，具有更好的效率。本发明的电解液为胶水状，能够很好的保持水份，具有很好的环境适应性，可以在免封装的条件下使用，对制备环境要求低。另一方面，本发明通过多孔集流体和包装，及时将电解液分解的气体排出，能够与外界连通，及时将分解出来的气体排出，防止钛酸锂电池鼓包。本发明的水系钛酸锂电池具有良好的安全性能同时具有可回收利用的特点。

技术领域

本发明属于离子电池及电解液技术领域。具体涉及到一种水系钛酸锂电池及其制备方法。

技术背景

目前，锂离子电池使用易燃易爆的有机溶剂作为电解液溶剂。有机电解液安全隐患非常大。如何解决锂离子电池的安全问题，近年来受到了极大的关注。而解决锂离子电池安全问题的一个方法，是采用水系电解液。

水系电解液与有机电解液相比，具有价格低廉、环保、不存在有机电解液易燃易爆炸等安全问题。但是水系电解液有个明显的缺点，那就是低工作电压。因为水的热力学稳定电位仅为1.23V左右。相较于有机电解液，水在较低的电压下就发生水解。因此，提升水系离子电池电解液中水溶剂的水解电压成为了实现高性能水系电化学电容器的关键。

钛酸锂锂离子电池，负极采用钛酸锂。由于钛酸锂的工作电位比较低(1.55Vvs.Li)，而水的分解电位比较高(2.2V vs.Li)，水系电解液很难用于钛酸锂电池。由于水系电解液很难达到钛酸锂的反应电位。

钛酸锂电池的另外一个存在的问题是，由于钛酸锂电池的电解液容易被分解，导致电池容易鼓包并影响其使用性能。如何解决钛酸锂电池鼓包的问题，是影响钛酸锂电池应用的主要问题之一。

相较于传统的钛酸锂电池，由于电池对环境要求高，特别是对水份敏感，电池的报废处理或者回收再利用是个难题，容易造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的是针对钛酸锂电池存在的问题,提出解决方案。

针对有机电解液易燃易爆的问题，我们采用水系电解液来替代易燃易爆的有机电解液，从而进一步提高锂电池的安全性能。

一种水系钛酸锂电池，其特征在于所述锂电池包括正极、负极、隔纸、导电剂、电解液、电解质、集流体；以无纺布为隔纸，锰酸锂作为正极，钛酸锂作为负极，电解液是以固体聚乙二醇与水为溶剂，电解质为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂；固体聚乙二醇与水质量比为8:2-9:1，电解质浓度为5-11mol/kg，锂离子与水的摩尔比降低到1:1以下。

进一步地，所述电解质为单一的锂盐，或者是多种锂盐的混合。

进一步地，所述钛酸锂电极采用导电剂为乙炔黑或铝粉或铝丝作为导电剂，乙炔黑和铝的质量比为0-1。

进一步地，所述集流体为具有孔隙状的集流体，包括多孔碳布，多孔铝箔。

如上所述一种水系钛酸锂电池的制备方法，其特征在于所述锰酸锂电极制备，锰酸锂：乙炔黑：粘接剂按8：1：1分散制浆，然后涂覆在多孔铝箔上，压实、烘干；钛酸锂电极制备，钛酸锂：乙炔黑或\和铝粉：粘接剂按8：1：1(乙炔黑或\和铝粉的质量比为0-1)分散均匀制浆，然后涂覆在多孔铝箔上，5-10MPa压实烘干；烘干温度75-85摄氏度。

进一步地，钛酸锂电池封装采用带放气阀的封装，或者是有通孔的包装；电解液分解产生的气体通过孔隙释放出来。

进一步地，所述钛酸锂电池，在外包装涂有疏水涂层，所述疏水涂层为石蜡或超疏水纳米材料。