[发明专利]金属箔材用作镧离子二次电池负极和镧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镧离子二次电池负极和镧离子二次电池及其制备方法，涉及二次电池技术领域，该镧离子二次电池，以能够和镧离子进行可逆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，以镧盐的非水溶液作为电解液，利用电解液阴离子在正极的嵌入/脱嵌作用，及负极金属箔材与镧离子的可逆合金反应来实现电池的充放电过程，不仅能够提供三倍于锂离子为活性载流子时的电量，而且能够缩减镧离子传输距离，实现更有效的传质/传荷，同时能够降低电池的自重，提高电池的能量密度，改善了锂离子电池成本高、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。

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，尤其是涉及一种金属箔材用作镧离子二次电池负极和镧离子二次电池及其制备方法。

背景技术

二次电池也称为可充电电池，是一种可重复充放电、使用多次的电池。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技术有铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池、锂离子电池。其中尤其以锂离子电池应用最为广泛。但是锂离子电池面临着锂资源储量有限、成本高的问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够与镧离子进行可逆合金化反应的金属箔材同时作为负极活性材料和负极集流体在镧离子二次电池中的应用，直接将金属箔材用作镧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。

本发明的目的之二在于提供一种镧离子二次电池，以能够与镧离子进行可逆合金化反应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，以镧盐的非水溶液作为电解液，利用电解液阴离子在正极的嵌入/脱嵌作用，及负极金属箔材与镧离子可逆合金化反应来实现电池的充放电，该镧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。

本发明的目的之三在于提供上述镧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：

一种能够与镧离子进行可逆合金化反应的金属箔材同时作为负极活性材料和负极集流体在镧离子二次电池中的应用，镧离子存在于镧离子二次电池的电解液中。

进一步的，所述金属箔材为锡、铝、铜、铁、锌、镍、钛、锰、镁、锑或铅中任意一种金属；

或，所述金属箔材为至少包括锡、铝、铜、铁、锌、镍、钛、锰、镁、锑或铅中任意一种金属的合金；

或，所述金述箔材为至少包括锡、铝、铜、铁、锌、镍、钛、锰、镁、锑或铅任意一种金属的复合物。

本发明提供的镧离子二次电池，包括正极、隔膜、电解液和负极，所述负极为能够与镧离子进行可逆合金化反应的金属箔材；

优选地，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的插嵌、脱嵌的正极活性材料；

优选地，所述电解液为镧盐的非水溶液。

进一步的，所述金属箔材为锡、铝、铜、铁、锌、镍、钛、锰、镁、锑或铅中任意一种金属；

或，所述金属箔材为至少包括锡、铝、铜、铁、锌、镍、钛、锰、镁、锑或铅中任意一种金属的合金；

或，所述金述箔材为至少包括锡、铝、铜、铁、锌、镍、钛、锰、镁、锑或铅中任意一种金属的复合物。