[发明专利]卤素嵌入石墨电极的可充电锂离子电池

权利要求书

1.一种可充电锂离子电池，包括：

包含至少一种锂盐和石墨的复合阴极；

水性电解质；和

阳极，

其中，所述可充电锂离子电池的容量大于200mAh/g。

2.根据权利要求1所述的可充电锂离子电池，其中所述至少一种锂盐的氧化产物嵌入在所述石墨内。

3.根据权利要求1所述的可充电锂离子电池，其中所述复合阴极包含多种锂盐。

4.根据权利要求1所述的可充电锂离子电池，其中所述复合阴极包含氯化锂、溴化锂、碘化锂、氟化锂和其他卤盐，或它们的组合。

5.根据权利要求4所述的可充电锂离子电池，其中所述锂盐包括氯化锂和锂盐的组合。

6.根据权利要求1所述的可充电锂离子电池，其能量密度为至少400Wh/kg。

7.根据权利要求1所述的锂离子充电电池，其中所述可充电锂离子电池的库仑效率为至少95％。

8.根据权利要求1所述的可充电锂离子电池，其中所述可充电锂离子电池具有相对于Li/Li⁺至少约4V的电位。

9.根据权利要求1所述的可充电锂离子电池，其中所述水性电解质包括双盐包水电解质(WiBS)、高浓度有机电解质、全固态陶瓷电解质或它们的组合。

10.根据权利要求9所述的可充电锂离子电池，其中所述WiBS包括双(三氟甲磺酰基)亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲磺酸锂(LiOTf)、双(氟磺酰基)亚胺锂(LiFSI)、六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)、高氯酸锂(LiClO₄)、硝酸锂(LiNO₃)或其混合物。

11.一种用于制备可充电锂离子电池的锂盐-石墨复合阴极的方法，所述方法包括在足以制备锂盐石墨复合阴极的条件下压缩锂盐-石墨复合材料和聚合物的混合物，由此所述锂盐的氧化使得所述锂盐的氧化产物嵌入所述石墨内。

12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括在与所述聚合物混合之前将锂盐和石墨混合并研磨所述混合物以制备所述锂盐-石墨复合材料的步骤。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述锂盐包括约1:1摩尔比的溴化锂与氯化锂。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述溴化锂、所述氯化锂和所述石墨的质量比为约2:1:2。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述聚合物包括聚(偏二氟乙烯)(PTFE)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、双(2,2,2-三氟乙基)醚或其混合物。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述锂盐-石墨复合材料与所述聚合物的质量比为约95:5。

17.一种可充电锂离子电池，包括：

包含至少一种锂盐和石墨的复合阴极，其中配置所述复合阴极，使得所述锂盐的氧化使所述锂盐的氧化产物嵌入所述石墨内；

水性凝胶电解质；和

包含高氟化醚聚合物的阳极。

18.根据权利要求17所述的可充电锂离子电池，其能量密度为至少400Wh/kg。