[发明专利]金属箔材用作钇离子二次电池负极和钇离子二次电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种金属箔材用作钇离子二次电池负极和钇离子二次电池及其制备方法，涉及电池领域，该钇离子二次电池，以能够和钇离子合金化/去合金化的金属箔材作为负极，以具有层状结构且允许阴离子可逆地插嵌、脱嵌的正极活性材料作为正极，以含有电解质钇盐的非水溶剂作为电解液，利用电解液阴离子在正极的嵌入/脱嵌作用，及负极金属箔材与钇离子的合金/去合金反应来实现电池的充放电过程，该钇离子二次电池具有较高的工作电压、容量和能量密度，且循环性能高、安全性能好以及成本低，改善了锂离子电池存在的锂资源储量有限、成本高、电池能量密度低、循环稳定性能差、存在安全隐患等技术问题。本发明还提供了钇离子二次电池的制备方法。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种金属箔材用作钇离子二次电池负极和钇离子二次电池及其制备方法。

背景技术

二次电池也可称为可充电电池，是一种可重复充放电、多次使用的电池。相比于不可重复使用的一次电池，二次电池具有使用成本低、对环境污染小的优点。

目前，主要的二次电池包括铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池、锂离子电池等。其中，锂离子电池的应用最为广泛，它是手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备的主要能源供给方式。锂离子电池的核心组成部件通常包含正极、负极和电解液，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氧化还原反应来实现电能存储与释放。传统锂离子电池的正极通常以过渡金属氧化物(LiCoO₂、LiNiMnCoO₂、LiMn₂O₄)或聚阴离子型金属化合物(LiFePO₄)组成，负极由石墨类材料组成，电解液为含有锂盐的有机物溶液。正极和电解液中都包含锂离子。但是，锂在地球上的储量有限且高度活泼，导致现有锂离子电池的价格居高不下，且存在一定的安全隐患。此外，传统锂离子电池的电压一般较低，容量提升空间有限，导致锂离子电池的能量密度较低，难以满足新型应用领域的需求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种能够与电解液中钇离子合金化/去合金化的金属箔材同时作为负极活性材料和负极集流体在钇离子二次电池中的应用，直接将金属箔材用作钇离子二次电池的负极，充当负极活性材料和负极集流体双重作用，不仅简化了负极结构，减轻了电池自重，还提高了电池的能量密度。

本发明的第二目的在于提供一种钇离子二次电池，是以能够和钇离子合金化/去合金化的金属箔材作为负极，以具有层状结构且允许阴离子可逆地插嵌、脱嵌的正极活性材料作为正极，以含有电解质钇盐的非水溶剂作为电解液，利用电解液阴离子在正极的嵌入/脱嵌作用，及负极金属箔材与钇离子的合金/去合金反应来实现电池的充放电，该钇离子二次电池可以提供更高的容量，且成本较低，工作电压高，容量高，能量密度高，循环性能优异，安全性能好，改善了锂离子二次电池存在的锂资源储量有限、成本高、电池能量密度低、循环稳定性能差、存在安全隐患等技术问题。

本发明的第三目的在于提供一种上述钇离子二次电池的制备方法，该制备方法具有工艺流程简单、生产成本低等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种能够与钇离子合金化/去合金化的金属箔材同时作为负极活性材料和负极集流体在钇离子二次电池中的应用，钇离子存在于钇离子二次电池的电解液中。

一种钇离子二次电池，包括正极、负极以及介于所述正极与所述负极之间的隔膜和电解液；

所述负极为能够和钇离子合金化/去合金化的金属箔材；

所述正极包括正极集流体和正极材料；

所述正极材料包括具有层状结构且允许阴离子可逆地插嵌、脱嵌的正极活性材料；

所述电解液包括电解质钇盐和非水溶剂。