[发明专利]一种沉积型水系锂离子电池

摘要

本发明涉及一种新型的高性能低成本的沉积型水系锂离子电池，其特征在于将有机系锂离子嵌入-脱出机理与金属离子沉积-溶解过程优化组合在一个储能器件中。本发明中，正极采用嵌入锂离子的化合物材料，负极采用可在惰性电极上沉积—溶解的沉积型金属电极材料，电解液为含锂离子和可溶可沉积金属离子的水系电解质，且用绝缘塑料网和多孔隔膜分隔正/负电极。该沉积型水系锂离子电池充放电过程中无枝晶生成，具有长循环寿命、高能量效率、安全、低成本、少维护和环保无污染等特点，且活性物质利用率和能量密度高，比容量大，特别适用于非并网可再生能源发电和分布式供电的规模蓄电。

主权项

—种沉积型水系锂离子电池，其特征在于该电池包括电池组(9)、水系电解质溶液(2)、电池壳体(6)及沉淀池(7)；电池组(9)由2～20节电池单体(8)串联而成。电池单体(8)包括可脱嵌锂离子的固体化合物正极(3)、沉积型金属负极(5)、隔膜(10)、绝缘塑料网(1)、注液盖(4)，绝缘塑料网(1)紧邻沉积型金属负极(5)放置；隔膜(10)则置于可脱嵌锂离子的固体化合物正极(3)和沉积型金属负极(5)之间；注液盖(4)位于电池壳体(6)的顶部，水系电解质溶液(2)充满于电池壳体(6)内，沉淀池(7)位于电池组(9)的底部；沉积型金属负极(5)的活性物质溶解并储存在富含锂离子的电解质溶液(2)中，可脱嵌锂离子的固体化合物正极(3)的活性物质含于固体正极；水系电解质溶液(2)为含锂离子和可溶可沉积金属离子的水溶液，pH值为3～13；可脱嵌锂离子的固体化合物正极(3)为纳米多孔结构或包覆氧化物，包覆氧化物为NiO、TiO₂、SiO₂、PbO₂、Al₂O₃、导电碳或化学沉积金属，化学沉积金属为镍、钴、铅、钽、铌或钛；当可脱嵌锂离子的固体化合物正极(3)为纳米多孔结构、包覆氧化物，则使上述锂离子嵌入化合物形成纳米多孔的核壳结构；在充放电过程中，该电池将有机系锂离子脱出‑嵌入的反应机理与金属离子沉积‑溶解过程有机地结合于一个储能体系中。