[发明专利]油-水异质电解液体系的锰锌二次电池在审

专利信息
申请号: 202111183719.X 申请日: 2021-10-11
公开(公告)号: CN114039107A 公开(公告)日: 2022-02-11
发明(设计)人: 钱瑶;石亚茹;陈璞 申请(专利权)人: 瑞海泊有限公司
主分类号: H01M10/36 分类号: H01M10/36;H01M10/38
代理公司: 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 代理人: 尚伟净
地址: 加拿大安大*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 水异质 电解液 体系 二次 电池
【说明书】:

发明公开了油‑水异质电解液体系的锰锌二次电池。该锰锌二次电池包括:正极、负极、正极腔室、负极腔室、隔膜、正极电解液和负极电解液,其中,所述正极包括锰基活性物质;所述负极包括金属锌和/或含锌化合物;所述隔膜设在所述正极腔室和所述负极腔室之间并将所述正极腔室和所述负极腔室隔开;所述正极电解液为水系电解液,所述正极电解液位于所述正极腔室内并与所述正极接触;所述负极电解液为油系电解液,所述负极电解液位于所述负极腔室内并与所述负极接触。该锰锌二次电池能够综合利用锌金属电极在油系电解液的优势和锰基正极在水系电解液中的优势,具有电池体系稳定、循环寿命长和安全性高的优点。

技术领域

本发明属于电池领域,具体而言,涉及油-水异质电解液体系的锰锌二次电池。

背景技术

锰基(如LiMn2O4、MnO2)锌作为负极的电池,大多采用水系电解液,以H2O作为溶剂,加入金属盐电解质。水系电解液具有无毒无害、不可燃、成本低和对生产环境要求低等优点。但是,在水溶液体系中,负极存在较为严重的腐蚀以及析氢反应,降低了电池的稳定性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出油-水异质电解液体系的锰锌二次电池,该锰锌二次电池能够综合利用锌金属电极在油系电解液的优势和锰基正极在水系电解液中的优势,具有电池体系稳定、循环寿命长和安全性高的优点。

本发明主要是基于以下问题提出的:

锰基锌作为负极的电池,负极采用水系电解液存在以下缺陷:1、负极自腐蚀现象非常明显;2、副反应较多,存在析气现象,导致电池体系不稳定;2、负极副反应造成的自放电现象严重。而正极采用有机电解液又存在正极材料克容量不足和循环稳定性不足的缺陷。

为此,在本发明的一个方面,本发明提出了一种油-水异质电解液体系的锰锌二次电池。根据本发明的实施例,该锰锌二次电池包括:

正极,所述正极包括锰基活性物质;

负极,所述负极包括金属锌和/或含锌化合物;

正极腔室和负极腔室;

隔膜,所述隔膜设在所述正极腔室和所述负极腔室之间并将所述正极腔室和所述负极腔室隔开;

正极电解液,所述正极电解液为水系电解液,所述正极电解液位于所述正极腔室内并与所述正极接触;

负极电解液,所述负极电解液为油系电解液,所述负极电解液位于所述负极腔室内并与所述负极接触。

根据本发明上述实施例的油-水异质电解液体系的锰锌二次电池,通过采用隔膜将正极腔室和负极腔室隔开,可以有效避免正极电解与和负极电解液的液相流通,同时隔膜可允许电荷通过,由此,既可以避免负极与水系电解液接触时所存在的各种缺陷,解决负极自腐蚀严重、副反应多、析氢和自放电等问题,还可以避免正极与有机电解液接触时存在的正极材料克容量不足及循环稳定性差的问题,能够综合利用锌金属电极在油系电解液的优势和锰基正极在水系电解液中的优势,不仅能够阻断锌负极与水之间的析氢反应和锌负极自身的自腐蚀现象,还能利用油系电解液进一步抑制枝晶的生长,由此,可以使得该锰锌二次电池兼具电池体系稳定、循环寿命长和安全性高的优点。

另外,根据本发明上述实施例的油-水异质电解液体系的锰锌二次电池还可以具有如下附加的技术特征:

在本发明的一些实施例中,所述隔膜为离子交换膜或透析膜。

在本发明的一些实施例中,所述正极电解液包括水、含锌离子的盐和含锰离子的盐,所述正极电解液中阳离子的总浓度不小于0.1mol/L。

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