【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰離子電池，具體涉及一種水系鋰離子電池電極的制備方法及其所制得的電極與包括該電極的電池。
技術介紹
1、隨著化石能源的日益消耗和環境污染的日益加劇，研究者們開始逐漸關注可再生能源，例如風能、太陽能和地熱能等。然而可再生能源往往由于環境問題、運營成本較高和需要大面積的土地難以得到有效利用，因此開發出高效的儲能技術顯得尤為重要。在各種電化學儲能裝置中，鋰離子電池由于較強的電荷保持能力、循環壽命長、充電速度快和環境適應能力強等優點，目前已經成為儲能技術方面的重點研究方向。自從商業化以來，鋰離子電池已廣泛應用于儲能領域、電動自行車、特種航天和醫療設備等領域。傳統的鋰離子電池主要采用有機碳酸酯類電解液，因其能夠很好地兼容鈷酸鋰或三元正極和石墨負極材料，并能承受鈷酸鋰/石墨體系鋰離子電池的高電壓。相比于有機電解液(主要是碳酸酯類電解液)，水系電解液具有無毒無害、不可燃、成本低和對生產環境要求低等優點，同時在水系電解液中，離子電導率要比在有機電解液中高幾個數量級，極大改善了鋰離子電池的倍率和快充性能。
2、水系鋰離子電池是以水溶液為基礎的電池體系，難以達到燃燒所需要的條件，并且水系電解液一般為中性，可以避免由于傳統鉛酸電池、鎳氫電池電解液酸堿性過強所帶來的危害，具有高度安全、對環境友好、低成本等優勢，非常適合大規模儲能市場。然而，由于水系電解液的電化學穩定性窗口較窄，極易發生析氫析氧反應，而且還伴隨著電極材料溶解，充放電過程中電極材料結構不穩定等問題。因此水系電池的工作電壓較低，能量密度偏低，循環穩定性較差。因此，優
3、磷酸鐵具有優異的化學穩定性和結構穩定性，且資源豐富、價格低廉、對環境友好。因此，開發磷酸鐵作為水系鋰離子電池的新型負極材料，不僅能夠提升電池的安全性和環境友好性，還能顯著降低電池的制造成本和改善電池的整體穩定性，是一種極具潛力的負極材料，有助于推動水系鋰離子電池技術的發展和應用。
技術實現思路
1、本專利技術旨在提供一種以磷酸鐵為負極材料的水系鋰離子電池及其制備方法，以解決現有技術中負極材料穩定性差的問題，提升電池的整體穩定性能。通過選用磷酸鐵作為負極材料，本專利技術能夠有效提升電池的安全性和環境友好性，同時降低電池的制造成本，滿足市場對高性能、環保電池技術的需求。
2、為了實現上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種水系鋰離子電池的電極制備方法，包括如下步驟：
3、(1)取不同晶型的磷酸鐵、導電劑和粘結劑混合后并研磨均勻。
4、(2)將步驟(1)得到的研磨物涂布在集流體上，加熱干燥后即得到電極片。
5、優選地，所述不同晶型的磷酸鐵包括單斜晶型、六方晶型、三方晶系、無定型態、正交晶系中的一種或幾種。
6、優選地，所述導電劑選自活性炭、超導炭黑、碳纖維、泡沫碳、乙炔黑、介孔碳、碳納米管、石墨和石墨烯中的至少一種；在具體實施例中，所述導電劑選自超導炭黑、乙炔黑、石墨、泡沫碳中的至少一種；
7、優選地，所述粘結劑選自聚乙烯氧化物、聚丙烯氧化物、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚酯、聚四氟乙烯、氟化聚合物、聚二乙烯基聚二乙醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸中的至少一種；
8、優選地，上述步驟(2)中的集流體為：不銹鋼箔、銅箔、鈦箔、鋁箔、鎳箔或多孔金屬材料，如不銹鋼網、泡沫銅、泡沫鎳、碳布。
9、上述方案中所述步驟(1)中以磷酸鐵、導電劑和粘結劑的質量總量為100％，其中所述磷酸鐵質量分數為20-95％；導電劑質量分數為2-50％；粘結劑質量分數為1-35％。
10、上述步驟(2)中的烘干溫度為50-200℃，烘干時間為2-18h。
11、本專利技術的目的之一在于提供一種由上述電極制備方法所制備的電極片。
12、本專利技術的目的之二在于提供一種由上述電極片構成負極片的水系鋰離子電池。
13、為了實現上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種電池，包括負極片、隔膜、電解液和正極片，所述負極片和正極片之間用帶有電解液的隔膜進行間隔。
14、上述方案中所述負極片由如上所述電極片構成。
15、上述方案中所述隔膜為聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、玻璃纖維濾紙、nafion膜、定性濾紙、聚酰亞胺隔膜、聚丙烯腈隔膜、間位芳綸隔膜、及其復合膜。
16、上述方案中所述電解液為含有鋰鹽的水溶液，鋰鹽是高氯酸鋰、硝酸鋰、硫酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙乙二酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙五氟乙基磺酰亞胺鋰中的至少一種。
17、上述方案中所述，所述正極為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸釩鋰、尖晶石鎳錳酸鋰或普魯士藍類。
18、上述方案中所述電池負極片為水系鋰離子電池負極材料。
19、對于現有專利技術而言，本專利技術具有以下有益效果：
20、(1)新開發一種負極材料，為水系鋰離子電池的發展開拓新的可能性。
21、(2)磷酸鐵原材料豐富，價格低廉，來源廣泛，有利于降低電池的制造成本，能夠滿足市場所需。
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1.一種水系鋰離子電池的電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.權利要求1所述的水系鋰離子電池電極的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述不同晶型的磷酸鐵包括單斜晶型、六方晶型、三方晶系、無定型態、正交晶系中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的水系鋰離子電池的電極制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的導電劑選自活性炭、超導炭黑、碳纖維粉末、泡沫碳、乙炔黑、介孔碳、碳納米管、石墨和石墨烯中的至少一種；在具體實施例中，所述導電劑選自超導炭黑、乙炔黑、石墨、泡沫碳中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的水系鋰離子電池電極的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的粘結劑選自聚乙烯氧化物、聚丙烯氧化物、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚酯、聚四氟乙烯、氟化聚合物、聚二乙烯基聚二乙醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的水系鋰離子電池電極的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的集流體為不銹鋼箔、銅箔、鈦箔、鋁箔、鎳箔或多孔金屬材料，如不銹鋼網、泡沫銅、泡沫鎳、碳布。
6.根據權利要求1
7.一種水系鋰離子電池，包括負極片、隔膜、電解液和正極片，所述負極片和正極片插入帶有電解液的隔膜兩側，其特征在于，所述負極片由權利要求1-6所制電極片所構成。
8.根據權利要求7所述的電池，其特征在于，所述隔膜為聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、玻璃纖維濾紙、Nafion膜、定性濾紙、聚酰亞胺隔膜、聚丙烯腈隔膜、間位芳綸隔膜、及其復合膜。
9.根據權利要求8所述的電池，其特征在于，所述電解液為含有鋰鹽的水溶液，電解液中電解質的濃度為0.5M～5M，所選鋰鹽是高氯酸鋰、硝酸鋰、硫酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙乙二酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙五氟乙基磺酰亞胺鋰中的至少一種。
10.根據權利要求7所述的電池，其特征在于，所述正極為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸釩鋰、尖晶石鎳錳酸鋰或普魯士藍類。
...【技術特征摘要】
1.一種水系鋰離子電池的電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.權利要求1所述的水系鋰離子電池電極的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述不同晶型的磷酸鐵包括單斜晶型、六方晶型、三方晶系、無定型態、正交晶系中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的水系鋰離子電池的電極制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的導電劑選自活性炭、超導炭黑、碳纖維粉末、泡沫碳、乙炔黑、介孔碳、碳納米管、石墨和石墨烯中的至少一種；在具體實施例中，所述導電劑選自超導炭黑、乙炔黑、石墨、泡沫碳中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的水系鋰離子電池電極的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述的粘結劑選自聚乙烯氧化物、聚丙烯氧化物、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚酯、聚四氟乙烯、氟化聚合物、聚二乙烯基聚二乙醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的水系鋰離子電池電極的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述的集流體為不銹鋼箔、銅箔、鈦箔、鋁箔、鎳箔或多孔金屬材料，如不銹鋼網、泡沫銅、泡沫鎳、碳布。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：賈維尚，吳娜，周綺倩，邢鑫蕊，石永娟，張夢瑜，陽耀月，
申請(專利權)人：西南民族大學，
類型：發明
國別省市：
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