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钡基双离子电池及其制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-05-31 09:32:34
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-06-02 11:58:24
本发明公开了一种钡基双离子电池及其制备方法，涉及电化学储能器件领域。钡基双离子电池包括负极、正极、介于正负极之间的隔膜以及电解液；负极材料活性物质为能够可逆地嵌入、脱嵌钡离子的层状材料；正极材料活性物质为能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的层状材料；电解液包括钡盐和非水溶剂。本发明缓解了现有的锂离子电池锂资源储量有限、成本高的缺点，以及现有锂离子电池电极材料有限，电化学性能不理想的问题。本发明是一种新的电池体系，体系中电荷的储存与释放通过钡阳离子和相对应的阴离子的迁移实现，正、负极材料简单、易得、环保、安全，使电池的生产工艺简单，成本低，钡基双离子体系电池的电化学性能较为优异。
1.一种钡基双离子电池，其特征在于，包括负极、正极、介于正负极之间的隔膜以及电解液；所述负极包括负极集流体和负极材料，负极材料包括负极材料活性物质，负极材料活性物质为能够可逆地嵌入、脱嵌钡离子的层状材料；所述正极包括正极集流体和正极材料，正极材料包括正极材料活性物质，正极材料活性物质为能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的层状材料；所述电解液包括钡盐和非水溶剂
锂离子电池是当下一种高效的、可重复充放电、多次使用的二次电池，由于其具有高能量密度、高工作电位、环境友好、质轻以及寿命长循环等优点，而广泛应用于各个行业。同时锂离子电池也面临着由于锂资源的使用而导致锂含量的减少以及储量有限、成本较高等劣势，导致在使用过程中成本不断攀升。
为了解决这一问题，日趋发展研究其他的离子电池作为潜在取代锂离子电池的储能技术，如钠离子电池、钾离子电池等，对于这些离子的研究刚刚起步，电池的容量、循环性能还未达到较好水平，且制备工艺也较为复杂。
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与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的钡基双离子电池结合了钡离子电池与双离子电池各自的优点，与现有锂离子电池相比，该型二次电池使用钡盐替代了锂盐，使得二次电池的应用不受锂资源的制约，电池可以得到长足发展，此外，由于钡盐的价格远低于锂盐，使得该型电池的生产成本得到显著降低。每进行一个钡离子的嵌入-脱嵌反应，会有两个电荷的转移，有利于提高电池容量。
(2)本发明的钡基双离子电池是一种新的电池体系，钡离子体系中电荷的储存与释放是通过钡阳离子和相对应的阴离子的迁移实现的。钡离子双电池的核心组成部件包含正极、负极和电解液，负极材料为能够可逆地嵌入、脱嵌钡离子的层状材料，正极材料为能够可逆地嵌入、脱嵌电解液中阴离子的层状材料，电解质为钡盐，它通过发生在正极、负极与电解液界面上的离子传输与电子传输相分离的嵌入-脱嵌反应来实现电能存储与释放。与现有其他离子电池相比，其正负极材料简单、易得、环保、安全，致使全电池的生产工艺简单、成本低，且电池的电化学性能较为优异，具有较高的能量密度和比容量。
(3)本发明钡基双离子电池以能够可逆地嵌入、脱嵌钡离子的层状材料(例如石墨)为负极比直接以钡金属为负极安全性能得以提升
技术合作
本发明钡基双离子电池通过发生在正极、负极与电解液界面上的离子传输与电子传输相分离的嵌入-脱嵌反应来实现电能存储与释放。正负极材料采用简单、易得的钡离子和阴离子对应的非反应性负极材料和正极材料，使电池获得了优异的电化学性能。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
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