[发明专利]水系氯离子电池

说明书

水系氯离子电池。该水系氯离子电池包括：正极；负极；非胶状的电解液；以及添加于该电解液中的添加剂。该正极的正极活性材料为金属银；该负极的负极活性材料包括金属氯氧化物，该负极材料不包括锂、锌或者锂/锌的化合物；该电解液为氯化钠水溶液，所述添加剂选自具有双性型(Janus)促进电极反应效果的至少一种铵根离子化合物。

技术领域

本申请涉及电池领域，尤其涉及水系氯离子电池。

背景技术

铅酸电池和锂离子电池技术虽已被广泛使用，但这几类电池的循环寿命还是无法满足今日的需求。铅酸电池还涉及废料处理的问题。锂离子电池不仅在能量密度方面，也在循环寿命和充放电功率方面都几乎达到了上限。锂资源不但有限，其分布也不均匀。因此，有必要提供一种较有持续性的清洁能源存储技术。

氯离子电池由于氯资源的丰富成了清洁能源发展备受关注的话题之一。然而，现有的氯离子电池还存在一些技术难题。例如，水系氯离子电解液中的氯虽然可以在体积密度和浓度方面比锂离子电池或者锌离子电池中使用的锂或者锌优越，然而，现有的水系氯离子电池的电池循环稳定性较差，还不适用于普及使用。因此，有必要提供一种新型的水系氯离子电池。

发明内容

根据一个方面，本发明提供一种水系氯离子电池，该水系氯离子电池包括：正极；负极；非胶状的电解液；以及添加于该电解液中的添加剂。该正极的活性材料为金属银；该负极的活性材料包括金属氯氧化物，该负极活性材料不包括锂、锌或者锂/锌的化合物；该电解液为氯化钠水溶液，所述添加剂选自具有双性型(Janus)促进电极反应效果的至少一种铵根离子化合物。该添加剂选自在该氯化钠水溶液中可以同时促进该正极和该负极的氧化还原反应的材料。优选地，该负极材料为金属氯氧化物和碳粉的混合材料，其中该金属氯氧化物为氯氧化铋。优选地，该铵根离子化合物为氯化铵。该水系氯离子电池的制备方法包括：将氯化铵加入浓度为0.6mol/L的氯化钠水溶液，以得到浓度为1.0mol/L的氯化钠/氯化铵混合水溶液，其中该氯化铵在该电解液中作为化学反应促进剂；以及将该负极和该正极相隔设置于该电解液中，其中该负极和该正极之间不设置胶状的电解液，其中该负极周围的电解液中的氯化铵浓度与该正极周围的电解液中的氯化铵浓度大致相同。优选地，该水系氯离子电池在经500次充放电循环的过程中，其库仑效率持续保持在97％以上。优选地，该水系氯离子电池在经过500次充放电循环后，其比容量为至少40mAh g^-1。优选地，该电解液通过如下方法制备：将氯化铵加入氯化钠水溶液，其中所加入的氯化铵的摩尔浓度不超过氯化钠的摩尔浓度。优选地，该氯化钠/氯化铵混合水溶液中氯化钠与该氯化铵的摩尔浓度比为1:1。进一步优选地，该氯化钠/氯化铵混合水溶液中氯化钠与该氯化铵的摩尔浓度比为3:2。再进一步优选地，该氯化钠/氯化铵混合水溶液中氯化钠与该氯化铵的摩尔浓度比为3:1。