一种水系离子交换电池的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种离子交换电池，属于二次电池领域。
【背景技术】
[0002]随着可持续发展战略在世界范围内的实施，新能源的开发与利用显得尤为重要。化学电池在新能源的存储和转化中起到了非常关键的作用。虽然传统的锂离子电池具有能量密度高，但有机电解液的安全性差，成本高，在大规模储能设备应用上受限制。
[0003]本发明开发了一种交换离子水系电池系统，该电池的原理:在充放电过程中，一种金属离子从正极材料中脫出/嵌入，另外一种金属离子从负极材料中嵌入/脱出。电解液是由上述两种金属离子组成的混合水系电解液。
[0004]现代社会对电子产品的需求更大，而作为主要电源的锂电储能系统消耗大量的锂源储备，锂在地球的储量有限，而且价格昂贵。那么需要开发其他的储能系统，来减少对锂源的依赖。钠是地壳中储量丰富的几种元素之一，与锂的化学性质相似。可以很好的储存电子，有望代替锂作为储能材料。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低的水系离子交换电池。
[0006]本发明解决技术问题的技术方案为:一种水系离子交换电池，由正极膜、负极膜、隔膜、电解液组成，所述的负极膜包括负极活性材料、导电材料、粘接剂，所述的负极活性材料为NaTi2 (P04) 3，负极活性材料占总负极膜质量的65 %?85 %。
[0007]所述的负极膜的负极活性材料为碳包覆的NaTi2 (P04) 3，负极活性材料占总负极膜质量的65%?85%。
[0008]所述的正极膜包括正极活性材料、导电材料、粘接剂，所述的正极活性材料为LiMn204,正极活性主体材料占总正极膜质量的65%?85%。
[0009]所述的正极活性材料为纳米LiMn204。
[0010]所述的电解液为含有锂离子和钠离子的硫酸盐、硝酸盐、氯盐类中的一种水溶液，其浓度是0.5mol/L?5mol/L0
[0011]所述的隔膜为采用乙烯基聚合物、再生纤维素、聚烯烃类化合物为主体制备的隔膜，或吸液性的纸基隔膜，或经过亲水处理的pp隔膜、玻璃纤维隔膜。
[0012]所述的正极膜和负极膜粘接在集流体上，所述的集流体材料是多孔金属镍、钛、铝、不锈钢、网状碳纸、碳布。
[0013]本发明的工作原理与现有的“摇椅式”锂离子电池不同。在充电过程中，锂离子从正极脫出到电解液中，钠离子嵌入到负极中，储存电子，放电过程中，从正极脱出的锂离子又嵌入到正极，负极中嵌入的钠离子返回到电解液中，释放出电子。
[0014]本发明与现有技术相比，具体以下的优点:
[0015](1)所用电解液为安全无毒廉价的含钠、锂的盐水溶液。避免了传统有机电解液带来的易燃易爆，对环境污染严重问题。实现了绿色环保安全的目的。
[0016](2)水溶液电解液具有更好的离子电导性，比有机电解的阻抗小，电势降低小，能在大倍率下充放电，实现快速充电，达到短时间快速充电的目的。
[0017](3)本电池系统组装不需要在有机锂离子电池的无氧无水环境下进行，对设备要求不高，组装简单，生产成本低。
[0018](4)本发明利用锂离子在正极含锂化合物中脫出/嵌入，钠离子在含钠化合物中嵌入/脱出。这种锂/钠储能系统就可以减少一半金属锂的消耗，因为钠在地壳中含量丰富且开采技术成熟，所以降低了原材料成本，是一种可持续发展的电池体系。
[0019](5)本发明提供的水系交换离子电池与铅酸电池、镍氢镍镉电池比较，具有功率密度大、能量密度高、循环寿命长、绿色安全等优点，是一种新颖的二次电储能体系。其可以应用到大型电网调峰和新能源储存上，也可以用于便携式电源，和电动汽车等领域。
【附图说明】
[0020]图1为本发明电池体系的结构示意图。
[0021]图2为实施例lLiMn204-NaTi2(P04)3电池系统的充放电曲线图。
[0022]图3为实施例2LiMn204_NaTi2(P04)3/C电池系统的充放电曲线图。
[0023]图4为实施例3纳米LiMn204-NaTi2(P04)3/C电池系统的充放电曲线图
[0024]图5为实施例3纳米LiMn204-NaTi2(P04)3/C电池系统在不同倍率下的充放电曲线图。
[0025]图6为实施例3电池的循环寿命图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例对本发明作详细的说明。
[0027]本发明的NaTi2(P04)3及LiMn 204、纳米LiMn204均按现有技术生产。
[0028]本发明的正/负极的制备过程及LiMn204_NaTi2(P04)3/C电池系统的组装步骤如下:
[0029](l)LiMn204正极的制备
[0030]以Li2C0#P MnCO 3为原料，采用高温固相合成的方法制备出纳米级的尖晶石型 LiMn204。(参考文南犬 Haisheng Tao, Shuq1ng Zhang, Yingying Cheng, XuemeiZhang, Nanosc1.Nanotechnol.Lett.7, 555-559(2015))
[0031](2)NaTi2(P04)3和 NaTi 2 (P04) 3/C 负极的制备
[0032]以C4H405Na (酒石酸氢钠)，Ti02，(NH4) ,04为原料，采用溶胶-凝胶法得到前驱体，之后通过煅烧制备出NaTi2 (P04)3O
[0033]以C4H405Na (酒石酸氢钠)，Ti02，(NH4) ,04和(CH 20H) 2为原料，采用溶胶_凝胶法得到前驱体，之后通过煅烧制备出NaTi2(P04)3/C。(参考CN201410625085.2)
[0034](3) LiMn204-NaTi2 (P04) 3 电池系统的组装
[0035]正极活性材料采用LiMn204，负极活性材料采用NaTi2 (P04) 3，将活性材料、导电剂及粘结剂混合均匀，涂覆在集流体上，烘干后，分别压制成正极膜和负极膜。采用玻璃纤维作为隔膜，含有钠和锂离子的水溶液作为电解液，组装成全电池。
[0036]实施例1:
[0037]将活性材料、导电剂及粘结剂混合均匀，涂覆在集流体上，烘干后，分别压制成正极膜和负极膜。采用玻璃纤维作为隔膜，含有钠和锂离子的水溶液作为电解液，组装成全电池。
[0038]正极材料采用市售的LiMn204 (青岛新正锂业有限公司)，浆料的配比按照LiMn204:导电炭黑:粘结剂(粘结剂为聚偏氟乙烯，简称PVDF) =80:10:10的质量比充分混合，然后均匀涂覆在碳纸集流体上，烘干后压制成正极。
[0039]负极材料采用NaTi2(P04)3，负极浆料组成为NaTi2(P04)3:导电炭黑:粘结剂=75:15:10的质量比混合，然后均匀