專利名稱：一種水系堿金屬離子儲(chǔ)能器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水系堿金屬離子電化學(xué)儲(chǔ)能器件。
背景技術(shù)：
隨著科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，能源和環(huán)境問題越來越受到關(guān)注，能源方面需求持續(xù)暴漲，化石能源的短缺和對(duì)環(huán)境造成的破壞使關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)向了風(fēng)能、太陽能這些可再生資源，然而這些可再生能源受天氣及時(shí)間段的影響較大，具有明顯的不穩(wěn)定、不連續(xù)和不可控等特點(diǎn)，需要開發(fā)和建設(shè)配套的電能儲(chǔ)存(儲(chǔ)能)裝置來保證發(fā)電、供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性。因此，大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是大力發(fā)展 太陽能、風(fēng)能等可再生能源利用和智能電網(wǎng)的關(guān)鍵。在所有的儲(chǔ)能技術(shù)中，電池可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能之間的高效轉(zhuǎn)換，是一種最佳的能量儲(chǔ)存技術(shù)。二次可充電池是目前使用最廣泛的一種儲(chǔ)能方式。與其它儲(chǔ)能方式相比，電化學(xué)儲(chǔ)能能夠適應(yīng)不同的電網(wǎng)功能需要，在風(fēng)電、光電等的集成并網(wǎng)方面尤其具有優(yōu)勢。對(duì)于可充電池儲(chǔ)能技術(shù)的推廣方面來說，存在這兩大挑戰(zhàn)。第一是開發(fā)具有高電壓和高能量的電池系統(tǒng)，第二是使用成本低、穩(wěn)定、對(duì)環(huán)境完全友好、長壽命的電池體系，以保證源源不斷的電能從可再生清潔能源中整合到電網(wǎng)中。目前，用于大型電網(wǎng)儲(chǔ)能的方式，在實(shí)際布建的案例中，還是以傳統(tǒng)的鉛酸電池為主。鉛酸電池成本低、但是壽命短、鉛和濃硫酸等主要材料對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，需要回收。因此，迫切需要找到一種可以替代鉛酸電池的新技術(shù)。近二十年來，鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展日益成熟，由于其能量密度大，輸出電壓高，使得鋰離子電池在不同領(lǐng)域的應(yīng)用也得到了迅猛發(fā)展。但是由于鋰離子電池使用有機(jī)溶劑作為電解液，由此造成了制造成本偏高以及在使用中有易燃易爆的安全隱患。中國專利授權(quán)公告號(hào)CN1328818C公開了一種混合型水系鋰離子電池。其工作原理是:對(duì)裝成的電池，首先必須進(jìn)行充電。充電過程中，鋰離子從正極脫出，通過電解液，鋰離子吸附在活性碳等材料做成的負(fù)極。放電過程中，鋰離子從負(fù)極上脫附，通過電解液，鋰離子嵌入正極。充放電過程僅涉及鋰離子在兩電極間的轉(zhuǎn)移。該混合型水系鋰離子電池的正極材料采用LiMn204、LiCo02、LiCo1/3Ni1/3Mn1/302> LiMg0 2Mn18O4等能夠可逆的嵌入脫出鋰離子的材料,負(fù)極則采用比表面積在IOOOmVg以上的活性炭、介孔碳或碳納米管等。另外，隨著鋰離子電池的大規(guī)模應(yīng)用，鋰的需求量會(huì)越來越大，由于地殼中有限的儲(chǔ)量，導(dǎo)致鋰材料的價(jià)格會(huì)越來越高。近年來人們開始關(guān)注用更為廉價(jià)的堿金屬如鈉，鉀甚至是堿土金屬鎂來取代鋰用于儲(chǔ)能器件。鈉在地殼中的儲(chǔ)量非常豐富，約占2.74%，為第六豐富元素，分布廣泛，含鈉的原料價(jià)格較低；以及和鋰相似的電化學(xué)性質(zhì)，鈉基的電池漸漸成為了鋰離子電池的替代選擇。早期研究的基于鈉金屬的鈉硫和Na/NiCl2電池，雖然具有較為理想的能量密度，但是要用到熔融態(tài)的鈉作為負(fù)極，運(yùn)行溫度在300 350°C之間，因此需要配套使用高額的熱管理體系和特殊的陶瓷固體電解質(zhì)。另外如果陶瓷固體電解質(zhì)一旦破損形成短路，高溫的液態(tài)鈉和硫就會(huì)直接接觸，發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，產(chǎn)生2000°C的高溫，有較大的安全隱患?；谶@些背景和原因，室溫鈉離子電池又成為人們的研究熱點(diǎn)。中國專利公開號(hào)CN102027625A公開了一種以鈉離子為主的水相電解質(zhì)電化學(xué)二次能源儲(chǔ)存裝置，其包括陽極電極、能夠使鈉陽離子可逆性脫嵌的陰極電極、隔板和含有鈉陽離子的水相電解質(zhì)，其中初始活性陰極電極材料包含在該裝置的初始充電期間使堿金屬離子脫嵌的含堿金屬的活性陰極電極材料。該活性陰極電極材料可以是摻鋁的λ-Μη02、NaMnO2 (水鈉錳礦結(jié)構(gòu))、Na2Mn307、NaFePO4F, NaQ.44Mn02。該陽極電極包含多孔活性炭，且電解質(zhì)包含硫酸鈉。中國專利公開號(hào)CN1723578A公開了一種鈉離子電池，包括正電極、負(fù)電極和電解質(zhì)。正電極包括一種能夠可逆性循環(huán)鈉離子的電化學(xué)活性材料，負(fù)電極包括一種能夠嵌入鈉離子的碳。該活性材料包括鈉過渡金屬磷酸鹽。過渡金屬包括選自f凡(V)、猛(Mn)、鐵(Fe)、鈷( Co)、銅(Cu)、鎳(Ni )、鈦(Ti )中的一種過渡金屬及其混合物。中國專利公開號(hào)CN101241802A公開了一種非對(duì)稱型水系鈉/鉀離子電池電容器，由正極、負(fù)極、隔膜和電解質(zhì)組成。正極的活性材料為NaMn02、NaCoO2, NaV3O8, NaVPO4F和Na2V0P04。將正極活性材料與炭黑、粘結(jié)劑混合均勻，涂布在鎳網(wǎng)集流體上，烘干后壓成電極。將活性炭與導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑混合，均勻涂布在鎳網(wǎng)集流體上，烘干后壓成電極。采用無紡布作為隔膜，用氯化鈉或硫酸鈉作為電解液，組裝成電池。但是，以上被研究的具有尖晶石結(jié)構(gòu)和水鈉錳礦結(jié)構(gòu)錳酸鹽或具有核殼結(jié)構(gòu)的磷酸鹽正極材料，盡管其理論比容量多在100mAh/g以上，但在含鈉/鉀離子的水溶液中的有效可循環(huán)比容量低均在100mAh/g以下，致使器件的能量密度偏低，成為鈉/鉀離子儲(chǔ)能技術(shù)推廣的一個(gè)瓶頸，亟需開發(fā)具有高容量的新型正極材料，從而提高鈉/鉀儲(chǔ)能器件的能
量密度。

發(fā)明內(nèi)容
為了開發(fā)一種高容量、低成本、安全、環(huán)保型水系儲(chǔ)能器件，本發(fā)明提供了一種水系堿金屬離子電化學(xué)儲(chǔ)能器件，包括正極、負(fù)極、隔膜和含堿金屬離子的水相電解液，其特征在于，該正極的活性材料為具有通式A1+a (XmYnMr^n) 02+b的含堿金屬多兀過渡金屬氧化物，其中A選自L1、Na和K中的一種或多種；X，Y選自N1、Co、Al、Cr、V、Ti和Fe中的一種；0〈m+n〈l ；0 ( a, b〈l，在含鈉或鉀鹽的水相電解液中，所述正極的活性材料的多元過渡金屬氧化物的晶體結(jié)構(gòu)含有層狀結(jié)構(gòu)，并且所述正極以大于100mAh/g的有效比容量可逆循環(huán)。在本發(fā)明的水系堿金屬離子儲(chǔ)能器件中，所述負(fù)極的活性材料可以選自活性炭、石墨烯、碳納米管、碳纖維和介孔碳中的一種或多種，這些材料均是靠大的表面積進(jìn)行非法拉第雙電層電子吸附過程，與正極組成混合電容電池。也可以選自能夠在水相電解液中進(jìn)行含有法拉第電子轉(zhuǎn)移過程的可逆氧化還原反應(yīng)的材料。此類材料包括堿金屬離子能夠可逆嵌入和脫嵌的氧化物，磷酸鹽材料。也包括在水相中可以進(jìn)行可逆的溶解和沉積反應(yīng)的金屬或合金材料。上述在水相電解液中可進(jìn)行含有法拉第電子轉(zhuǎn)移過程的可逆氧化還原反應(yīng)的負(fù)極材料的可逆氧化還原反應(yīng)電位不能低于該水相電解液的析氫電位，以避免由于析氫反應(yīng)這一不可逆電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生所導(dǎo)致的器件充放電庫侖效率的下降。在本發(fā)明的水系堿金屬離子儲(chǔ)能器件中，所述正極材料的堿金屬多元過渡金屬氧化物的晶體結(jié)構(gòu)包含有層狀結(jié)構(gòu)。該含堿金屬多元過渡金屬氧化物選自 LiNi0.33Co0.33Mn0.3302、LiNi0.4Co0.2Mn0.402、LiNi0.5Co0.2Mn0.302、LiNi0.5Mn0.502、NaNi0.33Co0.33Mn0.3302、NaNi0.4Co0.2Mn0.402、NaNi0.5Co0.2Mn0.302、NaNi0.5Mn0.502、KNi0.33Co0.33Mn0.3302、KNi0.5Co0.2Mn0.302、KNi0.4Co0.2Mn0.402、KNi0.5Mn0.502 中的一種或幾種的混合物，或上述過渡金屬氧化物的金屬或非金屬元素?fù)诫s的材料。摻雜金屬包含L1、Mg、Al、Cu、Cr、Mg、Zr、Fe、Mo中的一種或多種。摻雜的非金屬包含F(xiàn)、S1、B中的一種或多種。在本發(fā)明的水系堿金屬離子儲(chǔ)能器件中，所述水相電解液包含但不局限于硫酸鈉、硝酸鈉、齒化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉、醋酸鈉、氫氧化鈉、高氯酸鈉、硫酸鉀、硝酸鉀、鹵化鉀、碳酸鉀、磷酸鉀、醋酸鉀、氫氧化鉀、高氯酸鉀中的一種或多種混合液。電解液濃度為
0.5-10mol.L'pH 值在 3-12 之間。為了解決現(xiàn)有的室溫水系堿金屬離子電池正極材料能量密度低，性能表現(xiàn)不佳的問題，本發(fā)明提供了一種含堿金屬的多元過渡金屬氧化物正極材料。本發(fā)明的含堿金屬的多元過渡金屬氧化物具有通式A1+a(XmYnMni_m_n)02+b，其中A選自L1、Na和K中的一種或多種；X和Y選自N1、Co、Al、Cr、V、Ti和Fe中的一種；0<m+n<l;0 ^ a, b〈l。具體地，所述含堿金屬多元過渡金屬氧化物選自 LiNitl.33CoQ.33Mna 3302、LiNi0 4Co0 2Mn0 402> LiNi0 5Co0 2Mn0 302>LiNia5Mna5O2' NaNia33Coa33Mna33O2' NaNi。.AColl2Mna4O2、NaNi0 5Co0 2Mn0 302> NaNi。.5Mn。.502、KNi0.33Co0.33Mn0.3302、KNi0.5Co0.2Mn0.302、KNia4Co0.2Mn0.402、KNi0.5Mn0.502 中的一種或幾種。所述正極材料還需加入1%-10%的導(dǎo)電劑(石墨、炭黑、乙炔黑等)來提高材料導(dǎo)電性，同時(shí)還需加入1%-10%的粘結(jié)劑(聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等)來制成均勻、具有粘性的混合材料，再將該混合材料通過壓力或?qū)щ娔z固定在集電極上。集電極包含有不銹鋼、鎳、鈦、石墨纖維布等。所述含堿金屬的多元過渡金屬氧化物正極材料形貌為類球形，其特征在于類球形的顆粒是由納米結(jié)構(gòu)的一次顆粒團(tuán)聚而形成的二次顆粒。其中納米級(jí)的一次顆粒的平均粒徑小于500納米，類球形二次顆粒的平均粒徑在I微米到20微米的范圍內(nèi)。所述含堿金屬的多元過渡金屬氧化物正極材料的前驅(qū)體是通過共沉淀的合成方法制備的。這種合成方 法的最大特點(diǎn)是便于產(chǎn)業(yè)化。與其相比，溶膠凝膠法，水熱法和微波法等盡管近年來在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的合成中被廣泛用來合成納米材料，但由于存在原材料成本高，工藝復(fù)雜，合成條件苛刻，合成周期長等問題，不適合于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。尤其不適合于成本被視為普及應(yīng)用瓶頸的儲(chǔ)能材料領(lǐng)域。所述正極的活性材料為具有通式A1+a(XmYnMrvmJ 02+b的含堿金屬多元過渡金屬氧化物，其中所述堿金屬A含有鋰(Li)，并且所述含鋰正極的活性材料在所述水系電化學(xué)儲(chǔ)能器件組裝前或組裝后經(jīng)過了化學(xué)或電化學(xué)的堿金屬離子交換處理。含鋰正極的活性材料可以在器件組裝前進(jìn)行化學(xué)處理，是將活性材料放置于稀酸溶液中進(jìn)行浸泡，從而使鋰離子脫離。將含鋰正極的活性材料進(jìn)行電化學(xué)堿金屬離子交換處理，是將活性材料置于含鈉或鉀鹽溶液的電化學(xué)電池中，在一定電壓范圍內(nèi)進(jìn)行長時(shí)間充放電循環(huán)，使鋰離子從正極材料的結(jié)構(gòu)中脫出來，并使鈉或鉀離子進(jìn)入到正極材料的結(jié)構(gòu)中去，從而實(shí)現(xiàn)鈉或鉀離子與鋰離子之間的交換。電化學(xué)堿金屬離子交換處理可以在器件組裝前進(jìn)行，也可以在器件組裝后再通過實(shí)施充放電活化來實(shí)現(xiàn)。所述含堿金屬的多元過渡金屬氧化物正極材料在不同的水相鈉鹽或鉀鹽電解液中均以大于100mAh/g的有效比容量進(jìn)行可逆循環(huán)。本發(fā)明將輕易實(shí)現(xiàn)堿金屬離子正極材料在水相堿金屬離子電解液里的應(yīng)用，可以降低成本和提高器件安全性能。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中正極活性材料是LiNia5Coa2Mna3O2-活性炭儲(chǔ)能器件的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中LiNitl.5Co0.2Mn0.302_活性炭儲(chǔ)能器件在硫酸鈉水溶液中的充放電曲線。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中LiNitl.5Co0.2Mn0.302_活性炭儲(chǔ)能器件在硫酸鉀水溶液中的充放電曲線。圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中LiNitl.5Co0.2Mn0.302_活性炭儲(chǔ)能器件在硝酸鈉水溶液中的充放電曲線。圖5是本發(fā)明實(shí)施例1中LiNitl.5Co0.2Mn0.302_活性炭儲(chǔ)能器件在硝酸鈉水溶液中的循環(huán)性能曲線。第I到第10循環(huán)為0.1C充放電，第10循環(huán)之后為IC充放電。圖6是本發(fā)明實(shí)施例1中LiNia5Coa2Mna3O2的X射線粉末衍射(XRD)圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例1中LiNia5Coa2Mna3O2的掃描電鏡(SEM)圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例2中LiNia33Co0.33Mn0.3302_活性炭儲(chǔ)能器件在硫酸鈉水溶液中的充放電曲線。圖9是本發(fā)明實(shí)施例3中LiNia4Coa2Mna4O2-活性炭儲(chǔ)能器件在硫酸鉀水溶液中的充放電曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明將通過實(shí)施例進(jìn)行更加詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1正極活性材料采用商業(yè)化的LiNia5Coa2Mna3O215正極材料按照LiNia5Coa2Mna3O2:乙炔黑:PTFE粘結(jié)劑=80:10:10的質(zhì)量比均勻混合，烘干后將混合物輥壓或碾壓到不銹鋼網(wǎng)上，然后制成0.2mm厚的電極片。負(fù)極材料采用商業(yè)化的活性炭，按照活性炭:導(dǎo)電炭黑:PTFE粘結(jié)劑=80:10:10的質(zhì)量比均勻混合，烘干后將混合物輥壓或碾壓到不銹鋼網(wǎng)上，然后制成Imm厚的電極片。然后將正負(fù)極電極按照規(guī)格裁切，配對(duì)組裝成CR2032紐扣電池，隔膜采用親水處理過的PP基隔膜，電解液分別為IM Na2S04、0.5M K2SO4,2M NaNOjK溶液，電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，可逆循環(huán)充放電曲線分別如圖2、3、4所示，在0.2V-1.8V的電壓區(qū)間，充放電電流為0.1C，在Na2S04、K2S04、NaN03溶液中的可逆循環(huán)放電比容量分別是120.5mAh/g、148.0mAh/g、120.9mAh/g。在2M NaNO3水溶液中的放電循環(huán)曲線如圖5所示。圖6是本發(fā)明實(shí)施例1中LiNia5Coa2Mna3O2的X射線粉末衍射(XRD)圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例1中LiNia5Coa2Mna3O2的掃描電鏡(SEM)圖。圖7顯示該含堿金屬的多元過渡金屬氧化物正極材料形貌為類球形，該類球形的顆粒是由納米結(jié)構(gòu)的一次顆粒團(tuán)聚而形成的二次顆粒，其中納米級(jí)的一次顆粒的平均粒徑小于500納米，類球形二次顆粒的平均粒徑在I微米到20微米的范圍內(nèi)。實(shí)施例2
正極活性材料采用商業(yè)化的LiNitl.33CO(l.33MnQ.3302。正極材料按照LiNia33Coa33Mna33O2:乙炔黑:PTFE粘結(jié)劑=80:10:10的質(zhì)量比均勻混合，烘干后將混合物輥壓或碾壓到不銹鋼網(wǎng)上，然后制成0.2mm厚的電極片。負(fù)極材料采用商業(yè)化的活性炭，按照活性炭:導(dǎo)電炭黑=PTFE粘結(jié)劑=80:10:10的質(zhì)量比均勻混合，烘干后將混合物輥壓或碾壓到不銹鋼網(wǎng)上，然后制成Imm厚的電極片。然后將正負(fù)極電極按照規(guī)格裁切，配對(duì)組裝成CR2032紐扣電池，隔膜采用親水處理過的PP基隔膜，電解液為IM的Na2SO4水溶液，充放電曲線分別如圖8所示，在0.2V-1.8V的電壓區(qū)間，充放電電流為0.1C，在Na2SO4水溶液中的可逆循環(huán)放電比容量分別是122.1mAh/g。實(shí)施例3正極活性材料采用商業(yè)化的LiNia4Coa2Mna4O2tj正極材料按照LiNia4Coa2Mna4O2:乙炔黑:PTFE粘結(jié)劑=80:10:10的質(zhì)量比均勻混合，烘干后將混合物輥壓或碾壓到不銹鋼網(wǎng)上，然后制成0.2mm厚的電極片。負(fù)極材料采用商業(yè)化的活性炭，按照活性炭:導(dǎo)電炭黑:PTFE粘結(jié)劑=80:10 :10的質(zhì)量比均勻混合，烘干后將混合物輥壓或碾壓到不銹鋼網(wǎng)上，然后制成Imm厚的電極片。然后將正負(fù)極電極按照規(guī)格裁切，配對(duì)組裝成CR2032紐扣電池，隔膜采用親水處理過的PP基隔膜，電解液為0.5M K2SO4水溶液，充放電曲線如圖9所示，在
0.2V-1.8V的電壓區(qū)間，放電電流為0.1C的可逆循環(huán)放電比容量是118.4mAh/g。以下的表I是不同的含堿金屬多元過渡金屬氧化物與一元過渡金屬氧化物(LiMn2O4和Naa44MnO2)在含Na、K金屬鹽的水溶液中的可逆循環(huán)放電比容量的比較。其中負(fù)極材料的活性材料為活性炭。充放電電流(倍率)為0.1C，充放電電壓區(qū)間為0.2-1.8V。表I
權(quán)利要求
1.一種水系電化學(xué)儲(chǔ)能器件，包括正極、負(fù)極、隔膜和含堿金屬電解質(zhì)的水相電解液，其特征在于，所述正極的活性材料為具有通式A1+a (XmYJVInitJ 02+b的含堿金屬多兀過渡金屬氧化物，其中A選自L1、Na和K中的一種或多種；X，Y選自N1、Co、Al、Cr、V、Ti和Fe中的一種；0〈m+n〈l;0 ( a, b〈l，所述正極的活性材料的含堿金屬多元過渡金屬氧化物的晶體結(jié)構(gòu)含有層狀結(jié)構(gòu)，并且所述正極以大于100mAh/g的有效比容量可逆循環(huán)，所述電解液為含鈉或鉀鹽的水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水系電化學(xué)儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述含堿金屬多元過渡金屬氧化物材料的形貌是具有納米結(jié)構(gòu)的一次顆粒聚集形成微米級(jí)二次顆粒的類球形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水系電化學(xué)儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述正極的活性材料為具有通式A1+a(XmYnMn1H) 02+b的含堿金屬多兀過渡金屬氧化物，其中所述堿金屬A含有鋰(Li)，并且所述含鋰正極的活性材料在所述水系電化學(xué)儲(chǔ)能器件組裝前或組裝后經(jīng)過了化學(xué)或電化學(xué)的堿金屬離子交換處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水系電化學(xué)儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述負(fù)極材料至少包含一種能夠在水相電解液中與鈉離子或/和鉀離子進(jìn)行可逆電化學(xué)反應(yīng)的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水系電化學(xué)儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述負(fù)極材料至少包含一種能夠在水相電解液中進(jìn)行鈉離子或/和鉀離子嵌入和脫嵌的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水系電化學(xué)儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述負(fù)極的活性材料選自活性炭、石墨烯、碳納米管、碳纖維和介孔碳中的一種或多種材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水系電化學(xué)儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述水相電解液包含有鈉鹽、鉀鹽電解質(zhì)中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水系電化學(xué)儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述水相電解液選自硫酸鈉、硝酸鈉、齒化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉、醋酸鈉、氫氧化鈉、高氯酸鈉、硫酸鉀、硝酸鉀、鹵化鉀、碳酸鉀、磷酸鉀、醋酸鉀、氫氧化鉀、高氯酸鉀中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水系電化學(xué)儲(chǔ)能器件，其特征在于，所述含堿金屬多元過渡金屬氧化物選自 LiNitl.33CoQ.33Mna 3302、LiNi0 4Co0 2Mn0 402> LiNi0 5Co0 2Mn0 302>LiNia5Mna5O2' NaNia33Coa33Mna33O2' NaNi。.AColl2Mna4O2、NaNi0 5Co0 2Mn0 302> NaNi。.5Mn。.502、KNi0.33Co0.33Mn0.3302、KNi0.5Co0.2Mn0.302、KNi0.4Co0.2Mn0.402、KNi0.5Mn0.502 中的一種或幾種的混合物，或上述過渡金屬氧化物的金屬、非金屬元素?fù)诫s的材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及水系堿金屬離子儲(chǔ)能器件。本發(fā)明的一種水系堿金屬離子儲(chǔ)能器件，包括正極、負(fù)極、隔膜和含堿金屬離子的水相電解液，其特征在于，該正極的活性材料為具有通式A1+a(XmYnMn1-m-n)O2+b的含堿金屬多元過渡金屬氧化物，其中A選自Li、Na和K中的一種或多種；X，Y選自Ni、Co、Al、Cr、V、Ti和Fe中的一種；0<m+n<1;0≤a，b<1，所述正極的活性材料之多元過渡金屬氧化物的晶體結(jié)構(gòu)含有層狀結(jié)構(gòu)，并且以大于100mAh/g的容量可逆循環(huán)。本發(fā)明的水系堿金屬電化學(xué)儲(chǔ)能器件，容量高、成本低、安全環(huán)保，可以用在各種規(guī)模的儲(chǔ)能裝置中。
文檔編號(hào)H01M10/36GK103219551SQ201310103478
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者方淳, 袁超群, 戴翔 申請人:恩力能源科技(南通)有限公司