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寬溫電解液、二次電池及其用途

175   編輯:管理員   來源:中國科學院物理研究所  
2024-03-12 16:34:36
權利要求書: 1.一種寬溫電解液,其特征在于,所述寬溫電解液包括溶劑和溶質;

所述溶劑由按比例混合的水和醇類構成,其中醇類的通式為CnH2n+2Om,n、m為正整數(shù),且n≥2;溶劑的結構式為CnH2n+2Om·yH2O,y>0;

所述溶質由堿金屬鹽、堿土金屬鹽、主族金屬鹽、過渡金屬鹽中的一種或多種構成;

所述寬溫電解液的凝固點低于零下40℃,沸點高于60℃。

2.根據(jù)權利要求1所述的寬溫電解液,其特征在于,所述寬溫電解液中,所述溶質的總濃度為0.1mol/kg?20mol/kg;其中1mol/kg是指1kg溶劑中溶解1mol的溶質。

3.根據(jù)權利要求1所述的寬溫電解液,其特征在于,所述寬溫電解液中還包括pH緩沖添加劑;

所述pH緩沖添加劑包括磷酸二氫鹽、磷酸一氫鹽、三聚磷酸鹽、磷酸鹽、六偏磷酸鹽、醋酸鹽、三氟甲磺酸HOTF、雙三氟甲烷磺酰亞胺HTFSI中的一種或多種。

4.根據(jù)權利要求1所述的寬溫電解液,其特征在于,所述電解液中還包括支持電解質和成膜添加劑;

其中,所述支持電解質包括苯甲酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽、糠酸、硅酸鹽、三乙醇胺、四硼酸鹽中的一種或幾種;

所述成膜添加劑包括固體電解質相界面(SEI)成膜添加劑。

5.根據(jù)權利要求4所述的寬溫電解液,其特征在于,所述固體電解質相界面(SEI)成膜添加劑具體包括碳酸亞乙烯酯(C)、十二烷基磺酸鈉(SDS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的一種或幾種。

6.根據(jù)權利要求1所述的寬溫電解液,其特征在于,所述寬溫電解液的電壓窗口值在

1.5到4之間。

7.一種二次電池,其特征在于,所述二次電池包括:鈉基普魯士藍類化合物構成的正極材料、鈉基磷酸鹽構成的負極材料和上述權利要求1?6任一所述的寬溫電解液;

所述鈉基普魯士藍類化合物的化學通式為:NapMz[Fe(CN)6]w·kH2O,其中M為Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一種或幾種,0<p≤2,0<z≤1,0<w≤1,0≤k≤5;

所述鈉基磷酸鹽的化學通式為NaxMyTi2?y(PO4)3,其中M為Mn、Fe、Al中的一種或幾種;1≤x≤3,0≤y<2。

8.一種如上述權利要求1?6任一所述的寬溫電解液的用途,其特征在于,所述寬溫電解液用于組裝寬溫高比能二次電池,具體包括二次鋰離子電池、二次鈉離子電池、二次鉀離子電池、二次鋅離子電池、二次鋁離子電池和二次鎂離子電池,其中所述寬溫高比能二次電池的工作溫度范圍為零下80℃到100℃。

9.根據(jù)權利要求8所述的寬溫電解液的用途,其特征在于,應用所述寬溫電解液組裝的所述寬溫高比能二次電池,應用于啟停電源、大型的儲能電站、便攜式設備的移動電源、電動汽車以及混合電車領域。

說明書: 一種寬溫電解液、二次電池及其用途技術領域[0001] 本發(fā)明涉及新能源儲能器件技術領域,尤其涉及一種寬溫電解液、二次電池及其用途。

背景技術[0002] 以鋰離子電池為代表的電化學儲能電池技術在消費電子領域、電網(wǎng)儲能領域以及電動汽車領域都取得了巨大的成功和廣泛的應用。

[0003] 然而目前的商用鋰離子電池存在一些眾所周知的缺點:低溫(低于負30℃)和高溫(高于55℃)性能都很差。其中原因在于第一,商用鋰離子電池的電解液的凝固點較高,且商

用負極的石墨材料低溫性能很差。第二,商用鋰離子電池高溫下的正負極和電解液的界面

不穩(wěn)定,導致阻抗增大,電池性能衰減。

[0004] 因此發(fā)展適用溫度范圍寬的電解液以及發(fā)展合適的寬溫二次電池體系是一個很重要研究方向。

發(fā)明內容[0005] 本發(fā)明實施例提供了一種寬溫電解液、二次電池及其用途,其中寬溫電解液具有低的凝固點(低于零下40℃)和高的沸點(高于60℃)。由寬溫電解液組裝的二次全電池具有

在零下80℃到100℃溫度范圍內正常充放電的特性。

[0006] 第一方面,本發(fā)明實施例提供了一種寬溫電解液,包括:包括溶劑和溶質;[0007] 所述溶劑由按比例混合的水和醇類構成,其中醇類的通式為CnH2n+2Om,n、m為正整數(shù),且n≥2;溶劑的結構式為CnH2n+2Om·yH2O,y>0;

[0008] 所述溶質由堿金屬鹽、堿土金屬鹽、主族金屬鹽、過渡金屬鹽、銨鹽中的一種或多種構成。

[0009] 優(yōu)選的,所述寬溫電解液中,所述溶質的總濃度為0.1mol/kg?20mol/kg;其中1mol/kg是指1kg溶劑中溶解1mol的溶質。

[0010] 優(yōu)選的,所述寬溫電解液中還包括pH緩沖添加劑;[0011] 所述pH緩沖添加劑包括磷酸二氫鹽、磷酸一氫鹽、三聚磷酸鹽、磷酸鹽、六偏磷酸鹽、醋酸鹽、三氟甲磺酸HOTF、雙三氟甲烷磺酰亞胺HTFSI中的一種或多種。

[0012] 優(yōu)選的,所述電解液中還包括支持電解質和成膜添加劑;[0013] 其中,所述支持電解質包括苯甲酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽、糠酸、硅酸鹽、三乙醇胺、四硼酸鹽中的一種或幾種;

[0014] 所述成膜添加劑包括固體電解質相界面(SEI)成膜添加劑。[0015] 優(yōu)選的,所述固體電解質相界面(SEI)成膜添加劑具體包括碳酸亞乙烯酯(C)、十二烷基磺酸鈉(SDS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的一種或幾種。

[0016] 優(yōu)選的,,所述寬溫電解液的凝固點低于零下40℃,沸點高于60℃。[0017] 優(yōu)選的,所述寬溫電解液的電壓窗口值在1.5到4之間。[0018] 第二方面,本發(fā)明實施例提供了一種二次電池,包括:鈉基普魯士藍類化合物構成的正極材料、鈉基磷酸鹽構成的負極材料和上述權利要求1?7任一所述的寬溫電解液;

[0019] 所述鈉基普魯士藍類化合物的化學通式為:NapMz[Fe(CN)6]w·kH2O,其中M為Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一種或幾種,0<p≤2,0<z≤1,0<w≤1,0≤k≤5;

[0020] 所述鈉基磷酸鹽的化學通式為NaxMyTi2?y(PO4)3,其中M為Mn、Fe、Al中的一種或幾種;1≤x≤3,0≤y<2。

[0021] 第三方面,本發(fā)明實施例提供了一種上述第一方面所述的寬溫電解液的用途,所述寬溫電解液用于組裝寬溫高比能二次電池,具體包括二次鋰離子電池、二次鈉離子電池、

二次鉀離子電池、二次鋅離子電池、二次鋁離子電池、二次鎂離子電池和二次銨離子電池,

其中所述寬溫高比能二次電池的工作溫度范圍為零下80℃到100℃。

[0022] 優(yōu)選的,應用所述寬溫電解液組裝的所述寬溫高比能二次電池應用于啟停電源、大型的儲能電站、便攜式設備的移動電源、電動汽車以及混合電車領域。

[0023] 本發(fā)明實施例提供的寬溫電解液具有極低的凝固點(低于零下40℃)和極高的沸點(高于60℃)。由寬溫電解液組裝的二次全電池具有在零下80℃到100℃溫度范圍內正常

充放電的特性。寬溫電解液裝配的二次電池用于啟停電源、混合動力車、電動汽車、便攜式

設備的移動電源,以及太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、智能電網(wǎng)調峰、分布電站、后備電源或通信基

站的大規(guī)模儲能設備。

附圖說明[0024] 下面通過附圖和實施例,對本發(fā)明實施例的技術方案做進一步詳細描述。[0025] 圖1示出了本發(fā)明實施例1中以乙二醇:水的體積之比為68:32的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質所配的1mol/kg電解液的差示掃描量熱(DSC)測試曲線;

[0026] 圖2示出了本發(fā)明實施例1中以乙二醇:水的體積之比為68:32的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質所配的1mol/kg電解液的電壓窗口;

[0027] 圖3示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在25℃下的充放電曲線;

[0028] 圖4示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在25℃下的循環(huán)曲線;

[0029] 圖5示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在100℃下的充放電曲線;

[0030] 圖6示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在100℃下的循環(huán)曲線;

[0031] 圖7示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在零下40℃下的充放電曲線;

[0032] 圖8示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在零下40℃下的循環(huán)曲線;

[0033] 圖9示出了本發(fā)明實施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在零下40℃下的充放電曲線;

[0034] 圖10示出了本發(fā)明實施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在零下40℃下的循環(huán)曲線;

[0035] 圖11示出了本發(fā)明實施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在100℃下的充放電曲線;

[0036] 圖12示出了本發(fā)明實施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在100℃下的循環(huán)曲線;

[0037] 圖13示出了本發(fā)明實施例3中以乙醇:水的體積之比為90:10的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質所配的0.5mol/kg電解液的差示掃描量熱(DSC)測試曲線;

[0038] 圖14示出了本發(fā)明實施例3中以乙醇:水的體積之比為90:10的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質所配的0.5mol/kg電解液的電壓窗口;

[0039] 圖15示出了本發(fā)明實施例3中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在0.5mol/kgNaCF3SO3電解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的充放電曲線;

[0040] 圖16示出了本發(fā)明實施例3中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在0.5mol/kgNaCF3SO3電解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的循環(huán)曲線;

[0041] 圖17示出了本發(fā)明實施例4中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在0.5mol/kgNaCF3SO3電解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的充放電曲線;

[0042] 圖18示出了本發(fā)明實施例4中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在0.5mol/kgNaCF3SO3電解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的循環(huán)曲線;

[0043] 圖19示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在25℃和100℃下的第二周充放電曲線以及本發(fā)明實施例4中

NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在0.5mol/kgNaCF3SO3乙醇?水基電解液

在?80℃下的第二周充放電曲線的對比圖。

具體實施方式[0044] 下面結合實施例,對本發(fā)明進行進一步的詳細說明,但并不意于限制本發(fā)明的保護范圍。

[0045] 首先,對本發(fā)明的寬溫電解液、其制備過程以及所述二次電池組裝過程進行介紹。[0046] 本發(fā)明實施例提供的寬溫電解液包括溶劑和溶質;其中,溶劑由按比例混合的水和醇類構成,其中醇類的通式為CnH2n+2Om,n、m為正整數(shù),且n≥2;溶劑的結構式為CnH2n+2Om·

yH2O,y>0;即水與醇類可以以任意比例混合。溶質由堿金屬鹽、堿土金屬鹽、主族金屬鹽、過

渡金屬鹽、銨鹽中的一種或多種構成。

[0047] 寬溫電解液中,溶質的總濃度為0.1mol/kg?20mol/kg;其中1mol/kg是指1kg溶劑中溶解1mol的溶質。

[0048] 此外,寬溫電解液中還可以包括pH緩沖添加劑,具體包括磷酸二氫鹽、磷酸一氫鹽、三聚磷酸鹽、磷酸鹽、六偏磷酸鹽、醋酸鹽、三氟甲磺酸(HOTF)、雙三氟甲烷磺酰亞胺

(HTFSI)等中的一種或多種。

[0049] 電解液中還可以包括支持電解質和成膜添加劑;其中,支持電解質包括苯甲酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽、糠酸、硅酸鹽、三乙醇胺、四硼酸鹽等中的一種或幾種;成膜添加劑包括固

體電解質相界面(SEI)成膜添加劑,具體包括碳酸亞乙烯酯(C)、十二烷基磺酸鈉(SDS)、氟

代碳酸乙烯酯(FEC)等中的一種或幾種。

[0050] 以一個具體配制寬溫電解液的過程為例,本發(fā)明的NaCF3SO3基水?乙二醇的寬溫電解液的配制過程一般步驟如下:

[0051] (1)稱取68ml去離子水和32ml乙二醇滴入藍蓋瓶中。[0052] (2)稱取0.1molNaCF3SO3鹽倒進上述藍蓋瓶中,搖晃或者靜置一段時間使NaCF3SO3鹽完全溶解。

[0053] (3)放入適量醋酸鈉作為pH調節(jié),放入適量十二烷基磺酸鈉(SDS)作為添加劑,放入適量硝酸鈉作為支持電解質。即得到本發(fā)明的寬溫電解液。

[0054] 本發(fā)明的寬溫電解液具有低成本、適用溫度范圍寬等優(yōu)點,其凝固點低于零下40℃,沸點高于60℃,并且具有寬的電壓窗口,在1.5到4之間。本發(fā)明的寬溫電解液可以用

于組裝常溫、極低溫與極高溫環(huán)境的二次電池。

[0055] 本發(fā)明提出的二次電池為寬溫高比能二次電池,包括具體包括二次鋰離子電池、二次鈉離子電池、二次鉀離子電池、二次鋅離子電池、二次鋁離子電池、二次鎂離子電池和

二次銨離子電池。

[0056] 如在二次鈉離子電池體系中,本發(fā)明提出的二次電池可以由鈉基普魯士藍類化合物構成的正極材料、鈉基磷酸鹽構成的負極材料和寬溫電解液組成。

[0057] 其中,鈉基普魯士藍類化合物的化學通式為:NapMz[Fe(CN)6]w·kH2O,其中M為Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一種或幾種,0<p≤2,0<z≤1,0<w≤1,0≤k≤5;

[0058] 鈉基磷酸鹽的化學通式為NaxMyTi2?y(PO4)3,其中M為Mn、Fe、Al中的一種或幾種;1≤x≤3,0≤y<2。

[0059] 以一個具體二次電池組裝過程為例,本發(fā)明的以NaCF3SO3基的水?乙二醇寬溫電解液組裝NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池的一般組裝步驟如下:

[0060] (1)按照上述寬溫電解液的配制過程配置NaCF3SO3基水?乙二醇電解液。[0061] (2)制備鈉基磷酸鹽:[0062] 首先利用溶膠凝膠法合成納米NaTi2(PO4)3顆粒,然后用化學氣相淀積(CD)方法對納米顆粒表面進行碳包覆處理。合成步驟如下:將相應比例的鈦酸四酊酯、CH3COONa和檸

檬酸加入到40ml的雙氧水和15ml的氨水溶液中,充分攪拌;將相應比例的磷酸二氫銨溶于

10ml水中,相應比例的硝酸鈉溶于5ml水中;最后將兩溶液混合,并在油浴鍋中加熱到80℃

充分攪拌,蒸干水后形成的凝膠在140℃烘箱中烘干,再轉移到馬弗爐中分別在300℃和800

℃下熱處理6h,最后得到NaTi2(PO4)3粉末。CD前驅體使用甲苯,將NaTi2(PO4)3粉末和甲苯

蒸汽在800℃、氬氣中處理3小時。得碳包覆的NaTi2(PO4)3。

[0063] (3)合成鈉基普魯士藍Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O:[0064] 將FeCl2和MnCl2配制成一定濃度的水溶液,滴入Na4Fe(CN)6的水溶液中,攪拌反應2?48小時。將所得沉淀離心洗滌,并真空干燥,即制備得到Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O正極

材料。

[0065] (4)NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O體系全電池的組裝。[0066] 正極材料采用鈉基普魯士藍材料Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O,負極材料采用碳包覆的NaTi2(PO4)3,將活性材料、導電劑及粘結劑混合均勻,涂敷在不銹鋼集流體上,烘干后,

分別壓制成正極和負極,優(yōu)選的可以為正極膜和負極膜。采用玻璃纖維作為隔膜,NaCF3SO3

基水?乙二醇作為電解液,組裝成全電池。

[0067] 以本發(fā)明的寬溫電解液組裝的二次電池具有在零下80℃到100℃溫度范圍內正常充放電的特性。所組裝的二次電池可應用于啟停電源、大型的儲能電站、便攜式設備的移動

電源、電動汽車以及混合電車等領域。

[0068] 下面結合一些具體的實施例,對本發(fā)明提出的一種寬溫電解液、二次電池及應用的制備、組成和性能進行說明。

[0069] 實施例1[0070] 以乙二醇:水的體積之比為68:32的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質配置1mol/kg電解液。并按照前述方法以乙二醇:水的體積之比為68:32的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質并

加入0.1mol磷酸一氫鈉、0.1mol三乙醇胺、0.01mol碳酸亞乙烯酯(C)所配的1mol/kg電解

液制備得到NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池。

[0071] 圖1示出了本發(fā)明實施例1中以乙二醇:水的體積之比為68:32的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質所配的1mol/kg電解液的差示掃描量熱(DSC)測試曲線;圖1表明所配電解液

的在?100℃左右出現(xiàn)放熱峰(朝上的峰),可見凝固點可達?100℃。120℃時未出現(xiàn)吸熱峰

(朝下的峰),可見沸點高于120℃。

[0072] 圖2示出了本發(fā)明實施例1中以乙二醇:水的體積之比為68:32的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質所配的1mol/kg電解液的電壓窗口;可以看出其窗口可達2.4。

[0073] 圖3示出了本發(fā)明實施例1中以乙二醇:水的體積之比為68:32的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質所配的1mol/kg電解液制備得到的NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·

H2O全電池,在25℃下的以2C(260mA/g)的電流密度充放電曲線。其中電壓截止范圍是0?2,

正極與負極的活性物質質量之比為1:1。以總活性物質質量計算的首周放電容量為

55.5mAh/g,平均放電電壓為1.3,首周放電能量密度為72.5Wh/kg。

[0074] 圖4示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在25℃下以8C(1040mA/g)的電流密度的循環(huán)曲線。其中電壓截止范圍是0?2,正極與負極的活

性物質質量之比為1:1。以總活性物質質量計算的首周放電容量為42.5mAh/g,100周后容量

保持率為94.5%。

[0075] 圖5示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在100℃下以4C(520mA/g)的電流密度的充放電曲線。其中電壓截止范圍是0?1.8,正極與負

極的活性物質質量之比為1:1。以總活性物質質量計算的首周放電容量為49mAh/g,平均放

電電壓為1.28,首周放電能量密度為63Wh/kg。

[0076] 圖6示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在100℃下以4C(520mA/g)的電流密度的循環(huán)曲線。100周后容量保持率為80%。

[0077] 圖7示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在零下40℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的循環(huán)曲線的充放電曲線。其中電壓截止范圍是0?

2.4,正極與負極的活性物質質量之比為1:1。以總活性物質質量計算的首周放電容量為

53.3mAh/g,平均放電電壓為1.28,首周放電能量密度為68.5Wh/kg。

[0078] 圖8示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在零下40℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的循環(huán)曲線。50周后容量保持率為85%。

[0079] 實施例2[0080] 以乙二醇:水的體積之比為68:32的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質配置1mol/kg電解液。并按照前述方法以乙二醇:水的體積之比為68:32的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質并

加入0.1mol磷酸二氫鈉、0.1mol三硅酸鈉、0.01mol十二烷基磺酸鈉(SDS)所配的2mol/kg電

解液制備得到Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池。

[0081] 圖9示出了本發(fā)明實施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在零下40℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的充放電曲線。其中電壓截止范圍是0?2.3,正極

與負極的活性物質質量之比為1:1。以總活性物質質量計算的首周放電容量為49.5mAh/g,

平均放電電壓為1.15,首周放電能量密度為57Wh/kg。

[0082] 圖10示出了本發(fā)明實施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在零下40℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的循環(huán)曲線。20周后容量保持率為94%。

[0083] 圖11示出了本發(fā)明實施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在100℃下以4C(520mA/g)的電流密度的充放電曲線。其中電壓截止范圍是0?2.3,正極與

負極的活性物質質量之比為1:1。以總活性物質質量計算的首周放電容量為55mAh/g,平均

放電電壓為1.2,首周放電能量密度為66Wh/kg。

[0084] 圖12示出了本發(fā)明實施例2中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在100℃下以4C(520mA/g)的電流密度的循環(huán)曲線。100周后容量保持率為84%。

[0085] 實施例3[0086] 以乙醇:水的體積之比為90:10的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質并加入0.1mol醋酸鈉、0.1mol硅酸鈉、0.01mol氟代碳酸乙烯酯(FEC)配置0.5mol/kg電解液。并按照前述方

法用此電解液制備得到NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池。

[0087] 圖13示出了本發(fā)明實施例3中以乙醇:水的體積之比為90:10的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質所配的0.5mol/kg電解液的差示掃描量熱(DSC)測試曲線。圖1表明所配電解

液的在?140℃左右出現(xiàn)放熱峰(朝上的峰),可見電解液的凝固點可達?140℃。而60℃時未

出現(xiàn)吸熱峰(朝下的峰),可見沸點高于60℃。

[0088] 圖14示出了本發(fā)明實施例3中以乙醇:水的體積之比為90:10的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質所配的0.5mol/kg電解液的電壓窗口。由圖可知窗口為2.8。

[0089] 圖15示出了本發(fā)明實施例3中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在0.5mol/kgNaCF3SO3電解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的充放電曲線。其中

電壓截止范圍是0?2.7,正極與負極的活性物質質量之比為1:1。以總活性物質質量計算的

首周放電容量為28mAh/g,平均放電電壓為1.05,首周放電能量密度為30.5Wh/kg。

[0090] 圖16示出了本發(fā)明實施例3中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在0.5mol/kgNaCF3SO3電解液在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的循環(huán)曲線。10周后

容量保持率為95%。

[0091] 實施例4[0092] 以乙醇:水的體積之比為90:10的液體為溶劑、以NaCF3SO3為溶質并加入0.1mol醋酸鈉、0.1mol糠酸、0.01mol氟代碳酸乙烯酯(FEC)配置0.5mol/kg電解液。并按照前述方法

用此電解液制備得到Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池。

[0093] 圖17示出了本發(fā)明實施例4中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的充放電曲線。其中電壓截止范圍是0?2.7,正

極與負極的活性物質質量之比為1:1。以總活性物質質量計算的首周放電容量為28mAh/g,

平均放電電壓為0.9,首周放電能量密度為27Wh/kg。

[0094] 圖18示出了本發(fā)明實施例4中Na2FeTi(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在零下80℃下以0.1C(13mA/g)的電流密度的循環(huán)曲線。5周后容量保持率為94%。

[0095] 圖19示出了本發(fā)明實施例1中NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在1mol/kgNaCF3SO3電解液在25℃和100℃下的第二周充放電曲線以及本發(fā)明實施例4中

NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O全電池在0.5mol/kgNaCF3SO3乙醇?水基電解液

在?80℃下的第二周充放電曲線的對比。可以看出NaTi2(PO4)3//Na1.8Fe0.2Mn0.8Fe(CN)6·H2O

全電池在25℃下可正常運行。雖然在100℃的電池效率降低、在?80℃的電池極化增大,但可

以很明顯證明本發(fā)明提出的二次電池體系確實具有極寬溫范圍運行的能力。

[0096] 本發(fā)明實例提供的寬溫電解液具有極低的凝固點(低于零下40℃)和極高的沸點(高于60℃)。由寬溫電解液組裝的二次全電池具有在零下80℃到100℃溫度范圍內正常充

放電的特性。寬溫電解液裝配的二次電池用于啟停電源、混合動力車、電動汽車、便攜式設

備的移動電源,以及太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、智能電網(wǎng)調峰、分布電站、后備電源或通信基站

的大規(guī)模儲能設備。

[0097] 以上所述的具體實施方式,對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明,所應理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已,并不用于限定本發(fā)明

的保護范圍,凡在本發(fā)明的精神和原則之內,所做的任何修改、等同替換、改進等,均應包含

在本發(fā)明的保護范圍之內。



聲明:
“寬溫電解液、二次電池及其用途” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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