CN104538669A - 一种可充镁电池 - Google Patents
一种可充镁电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104538669A CN104538669A CN201410784106.5A CN201410784106A CN104538669A CN 104538669 A CN104538669 A CN 104538669A CN 201410784106 A CN201410784106 A CN 201410784106A CN 104538669 A CN104538669 A CN 104538669A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- magnesium battery
- magnesium
- rechargeable
- rechargeable magnesium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 title claims abstract description 80
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 67
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 28
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims abstract description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical group C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N tetraglyme Chemical compound COCCOCCOCCOCCOC ZUHZGEOKBKGPSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012448 Lithium borohydride Substances 0.000 claims description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 6
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 claims description 4
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 3
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VDFVNEFVBPFDSB-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxane Chemical compound C1COCOC1 VDFVNEFVBPFDSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VMCIKMLQXFLKAX-UHFFFAOYSA-N 1-methoxy-2-[2-[2-[2-[2-(2-methoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethane Chemical compound COCCOCCOCCOCCOCCOCCOC VMCIKMLQXFLKAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 2
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 2
- YFNKIDBQEZZDLK-UHFFFAOYSA-N triglyme Chemical compound COCCOCCOCCOC YFNKIDBQEZZDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims 2
- SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N diglyme Chemical compound COCCOCCOC SBZXBUIDTXKZTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910017267 Mo 6 S 8 Inorganic materials 0.000 description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- IWCVDCOJSPWGRW-UHFFFAOYSA-M magnesium;benzene;chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].C1=CC=[C-]C=C1 IWCVDCOJSPWGRW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910000104 sodium hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012312 sodium hydride Substances 0.000 description 1
- 238000007614 solvation Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可充镁电池，其中正极材料为二氧化钛或元素掺杂的二氧化钛，负极材料为金属镁或镁合金，电解液为溶于有机醚的硼氢化镁；以及上述可充镁电池的制备方法。本发明提出的可充镁电池具有放电容量高、循环稳定的优势，作为一种绿色能源有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种可充镁电池，属于电池领域。
背景技术
随着不可再生能源的日益枯竭，开发环境友好、资源丰富的新能源和可再生能源已成为全球各国的共识。化学电源作为可再生能源的重要组成部分逐渐成为了人们的研究热点。其中，锂离子电池以电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等优点在各种手持设备和笔记本电脑等电子产品以及混合动力车、电动车上得到大量使用。然而锂离子电池在进行大容量储电时难以保证安全问题，因此人们渴望开发一种廉价、安全、环境友好的高能二次电池来替代锂离子电池。
在元素周期表上与锂处于对角线位置的镁与锂有许多相似之处，如离子半径(锂0.068nm，镁0.062nm)，电极电势(锂-3.03V vs.SHE，镁-2.37V vs.SHE)，质量比容量(锂3862mAh·g-1，镁2205mAh·g-1)等。与锂相比，镁具有加工处理更安全的优点；并且镁的储量丰富，价格更加低廉，使得以金属镁作为负极的可充镁电池具有广阔的应用前景。相对于Li+，Mg2+电荷密度较大，溶剂化较为严重，因而Mg2+比Li+较难嵌入到一般的基质材料中，Mg2+在嵌入材料中的移动也较困难，因此正极材料是可充镁电池研究的重点。
目前可充镁电池在正极材料方面的研究主要集中在过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、聚阴离子型化合物及有机硫化物等物质。以色列科学家D.Aurbach等人(Levi D,Lancry E,Gizbar H,et.al.Kinetic and thermodynamic studies of Mg2+and Li+ion insertioninto the Mo6S8chevrel phase.J.Electrochem.Soc.,2004,151(7):A1044-A1051)报道的Chevrel相化合物Mo6S8是目前为止报道的循环寿命最长、性能最好的可充镁电池正极材料。其理论容量为122mAh·g-1，以Mg(AlCl2BuEt)2/四氢呋喃溶液(其中Bu为丁基，Et为乙基)作为电解液，首次放电容量可达到100mAh·g-1左右，循环次数可达2000次。但其制备过程繁琐复杂，即使使用温度较低的熔盐法也需850摄氏度反应60小时才能制取出前驱体Cu2Mo6S8，使用高温固相法更是要达到1100摄氏度才能合成Cu2Mo6S8，之后还需将铜元素沥出才能制得Chevrel相化合物Mo6S8。而且，Chevrel相化合物Mo6S8的理论容量比较低，限制了其在高能量密度二次电池中的应用。
因此，本领域技术人员致力于开发一种制备简单、比容量高的可充镁电池正极材料。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种高容量的可充镁电池。
为了实现上述目的，本发明提供了一种正极材料为二氧化钛的可充镁电池，还提供了一种二氧化钛在可充镁电池中的应用方法。本发明采用二氧化钛为可充镁电池的正极材料，其目的在于拓宽二氧化钛在电池中的应用，以及提高可充镁电池的性能。具体的技术方案如下：
一种可充镁电池，正极材料为二氧化钛或元素掺杂的二氧化钛，负极材料为金属镁或镁合金，电解液为溶于有机醚的硼氢化镁；还包括添加剂，添加剂为硼氢化锂或硼氢化钠。
优选地，二氧化钛为金红石型、锐钛矿型、板钛矿型或单斜型TiO2(B)之中的至少一种。
优选地，掺杂元素为钒、铬、锰、铁、钴、锆、铌、钼、铑、铟、锡、铝、硼、氮、碳、硫、氟中的至少一种。
优选地，有机醚为选自由四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧五环、1,4-二氧六环、乙醚、二甲醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、六乙二醇二甲醚以及聚乙二醇二甲醚组成的组中的至少一种物质。
优选地，硼氢化镁为Mg(BH4)2、Mg(B3H8)2或Mg(B12H12)2中的至少一种。
优选地，电解液浓度为0.2～2mol/L。
优选地，硼氢化锂或硼氢化钠的浓度为0～2mol/L。
可充镁电池的制备方法，包括如下步骤：
将二氧化钛或元素掺杂的二氧化钛研细，在6.7～9.0份二氧化钛或元素掺杂的二氧化钛中加入0.6～1.8份乙炔黑作为导电剂，再加入0.4～1.5份粘结剂，搅拌均匀后涂覆在集流体上，60～100℃烘干，用直径10～16mm的冲头冲成极片，在0.5～2MPa的压力下压片后，80～120℃真空干燥3～5小时，得到正极片，再转移到氩气手套箱中，以金属镁或镁合金为负极，加入0.2～2mol/L的硼氢化镁+硼氢化锂(或硼氢化钠)/醚电解液，其中硼氢化锂或硼氢化钠的浓度为0～2mol/L，制成可充镁电池。
优选地，粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯或丁苯橡胶中的一种。
优选地，集流体为选自铜箔、铜网、不锈钢箔、不锈钢网、镍箔、镍网或泡沫镍中的一种。
本发明的有益效果是：采用二氧化钛作为可充镁电池的正极材料，电解液为溶于有机醚的硼氢化镁，原料丰富、价格低廉，易于大批量生产。经本发明方法制备的可充镁电池具有放电容量高的优点，作为一种绿色能源有很好的应用前景。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的实施例1中以锐钛矿型二氧化钛作为正极材料的可充镁电池的循环伏安曲线；
图2是本发明的实施例2中以单斜型TiO2(B)作为正极材料的可充镁电池的循环伏安曲线。
具体实施方式
下面实施例是对本发明作进一步地详细说明，实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例中使用的粘结剂为电池粘结剂用的聚偏二氟乙烯，以N-甲基吡咯烷酮作溶剂，浓度为0.02g/mL。
实施例1
将锐钛矿型二氧化钛研细，在7份锐钛矿型二氧化钛中加入2份乙炔黑作为导电剂，1份聚偏二氟乙烯粘结剂，搅拌均匀后涂覆在铜箔上，放入温度为80℃的烘箱中烘干，用直径12mm的冲头冲成极片，在1MPa的压力下压片后，放入温度为100℃的真空烘箱中干燥4小时，得到正极片，再转移到氩气手套箱中，以金属镁为负极，加入0.5mol/L的Mg(BH4)2+LiBH4/四乙二醇二甲醚([LiBH4]＝1.5mol/L)电解液，制成可充镁电池。
可以使用板钛矿型或金红石型二氧化钛代替锐钛矿型二氧化钛。还可在二氧化钛中掺杂其他金属元素，例如钒、铬、锰、铁、钴、锆、铌、钼、铑、铟、锡、铝、硼、氮、碳、硫、氟中的至少一种。
可充镁电池的循环伏安曲线如图1所示，可以看出，锐钛矿型二氧化钛具有脱嵌镁电化学活性。充放电测试表明该可充镁电池的首次放电容量可达到155mAh·g-1，90次循环时放电容量为140mAh·g-1左右，该实施例制备的可充镁电池能提供比对比例1中制备的可充镁电池高的放电容量。
实施例2：
将单斜型TiO2(B)研细，在7份单斜型TiO2(B)中加入2份乙炔黑作为导电剂，1份聚偏二氟乙烯粘结剂，搅拌均匀后涂覆在铜箔上，放入温度为80℃的烘箱中烘干，用直径12mm的冲头冲成极片，在1MPa的压力下压片后，放入温度为100℃的真空烘箱中干燥4小时，得到正极片，再转移到氩气手套箱中，以金属镁为负极，加入0.5mol/L Mg(BH4)2+LiBH4/四乙二醇二甲醚([LiBH4]＝1.5mol/L)电解液，制成可充镁电池。
可充镁电池的循环伏安曲线如图2所示，可以看出，单斜型TiO2(B)具有脱嵌镁的电化学活性。充放电测试表明该可充镁电池首次放电容量可达到210mAh·g-1，50次循环时放电容量为178mAh·g-1左右，该实施例制备的可充镁电池能提供比对比例1中制备的可充镁电池高的放电容量。
对比例1
将Mo6S8研细，在7份Mo6S8中加入2份乙炔黑作为导电剂，1份聚偏二氟乙烯粘结剂，搅拌均匀后涂覆在铜箔上，放入温度为80℃的烘箱中烘干，用直径12mm的冲头冲成极片，在1MPa的压力下压片后，放入温度为100℃的真空烘箱中干燥4小时，得到正极片，再转移到氩气手套箱中，以金属镁为负极，加入0.4mol/L的(PhMgCl)2-AlCl3/四氢呋喃电解液，制成可充镁电池。充放电测试表明该可充镁电池的放电容量为95mAh·g-1。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种可充镁电池，包括正极材料、负极材料、电解液，其特征在于，所述正极材料为二氧化钛或元素掺杂的二氧化钛，所述负极材料为金属镁或镁合金，所述电解液为溶于有机醚的硼氢化镁；所述可充镁电池还包括添加剂，所述添加剂为硼氢化锂或硼氢化钠。
2.根据权利要求1所述的可充镁电池，其特征在于，所述二氧化钛为金红石型、锐钛矿型、板钛矿型或单斜型之中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的可充镁电池，其特征在于，所述元素掺杂的二氧化钛中的掺杂元素为钒、铬、锰、铁、钴、锆、铌、钼、铑、铟、锡、铝、硼、氮、碳、硫、氟中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的可充镁电池，其特征在于，所述有机醚为选自由四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧五环、1,4-二氧六环、乙醚、二甲醚、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、六乙二醇二甲醚以及聚乙二醇二甲醚组成的组中的至少一种物质。
5.根据权利要求1所述的可充镁电池，其特征在于，所述硼氢化镁为Mg(BH4)2、Mg(B3H8)2或Mg(B12H12)2中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的可充镁电池，其特征在于，所述电解液的浓度为0.2～2mol/L。
7.根据权利要求1所述的可充镁电池，其特征在于，所述硼氢化锂或硼氢化钠的浓度为0～2mol/L。
8.根据权利要求1-7任一项所述的可充镁电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将二氧化钛或元素掺杂的二氧化钛研细，在6.7～9.0份二氧化钛或元素掺杂的二氧化钛中加入0.6～1.8份乙炔黑作为导电剂，再加入0.4～1.5份粘结剂，搅拌均匀后涂覆在集流体上，60～100℃烘干，用直径10～16mm的冲头冲成极片，在0.5～2MPa的压力下压片后，80～120℃真空干燥3～5小时，得到正极片，再转移到氩气手套箱中，以金属镁或镁合金为负极，加入电解液，制成可充镁电池。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯或丁苯橡胶中的一种。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述集流体为选自铜箔、铜网、不锈钢箔、不锈钢网、镍箔、镍网或泡沫镍中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410784106.5A CN104538669B (zh) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | 一种可充镁电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410784106.5A CN104538669B (zh) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | 一种可充镁电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104538669A true CN104538669A (zh) | 2015-04-22 |
| CN104538669B CN104538669B (zh) | 2017-11-10 |
Family
ID=52854164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410784106.5A Expired - Fee Related CN104538669B (zh) | 2014-12-16 | 2014-12-16 | 一种可充镁电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104538669B (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106532111A (zh) * | 2015-09-15 | 2017-03-22 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种基于转化反应的高能量密度的镁电池 |
| CN107170971A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-09-15 | 武汉理工大学 | 铁掺杂的二硒化镍微米花作为可充室温镁电池正极活性材料的应用 |
| CN107170968A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-09-15 | 燕山大学 | 一种二次镁电池正极材料及其制备方法 |
| WO2017206062A1 (zh) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 深圳先进技术研究院 | 一种二次电池及其制备方法 |
| CN109196701A (zh) * | 2016-05-31 | 2019-01-11 | 深圳中科瑞能实业有限公司 | 一种镁离子电池及其制备方法 |
| CN109687027A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-26 | 上海交通大学 | 一种可充镁电池电解液和可充镁电池 |
| CN110391404A (zh) * | 2018-04-23 | 2019-10-29 | 松下知识产权经营株式会社 | 镁二次电池用正极活性物质以及使用该正极活性物质的镁二次电池 |
| CN111987308A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-24 | 中国科学院物理研究所 | 一种可充镁电池正极材料及其制备方法和应用 |
| CN113130884A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-16 | 福建大成新能源科技有限公司 | 一种F掺杂TiO2-B的制备方法及其应用 |
| WO2023016124A1 (zh) * | 2021-08-08 | 2023-02-16 | 苏州大学 | 一种层状金属氧化物 / 胺复合材料及其制备方法与在镁离子电池中的应用 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1708874A (zh) * | 2002-10-29 | 2005-12-14 | 索尼株式会社 | 可充电电化学电池 |
| CN103003981A (zh) * | 2011-07-19 | 2013-03-27 | 株式会社日立制作所 | 离子二次电池用电极、离子二次电池用电极的制造方法、锂离子二次电池及镁离子二次电池 |
| US20130209897A1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-08-15 | Ut-Battelle, Llc | Mesoporous metal oxide microsphere electrode compositions and their methods of making |
| WO2014022729A1 (en) * | 2012-08-02 | 2014-02-06 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Magnesium borohydride and its derivatives as magnesium ion transfer media |
| CN103636031A (zh) * | 2012-06-25 | 2014-03-12 | 松下电器产业株式会社 | 碱性电池 |
| US20140099560A1 (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-10 | Ut-Battelle, Llc | Mesoporous metal oxide microsphere electrode compositions and their methods of making |
| US20140106214A1 (en) * | 2012-03-29 | 2014-04-17 | Pellion Technologies, Inc. | Layered materials with improved magnesium intercalation for rechargeable magnesium ion cells |
| CN103872375A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-18 | 上海交通大学 | 一种二硫化物在可充镁电池中的应用方法 |
-
2014
- 2014-12-16 CN CN201410784106.5A patent/CN104538669B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1708874A (zh) * | 2002-10-29 | 2005-12-14 | 索尼株式会社 | 可充电电化学电池 |
| CN103003981A (zh) * | 2011-07-19 | 2013-03-27 | 株式会社日立制作所 | 离子二次电池用电极、离子二次电池用电极的制造方法、锂离子二次电池及镁离子二次电池 |
| US20130209897A1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-08-15 | Ut-Battelle, Llc | Mesoporous metal oxide microsphere electrode compositions and their methods of making |
| US20140106214A1 (en) * | 2012-03-29 | 2014-04-17 | Pellion Technologies, Inc. | Layered materials with improved magnesium intercalation for rechargeable magnesium ion cells |
| CN103636031A (zh) * | 2012-06-25 | 2014-03-12 | 松下电器产业株式会社 | 碱性电池 |
| WO2014022729A1 (en) * | 2012-08-02 | 2014-02-06 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Magnesium borohydride and its derivatives as magnesium ion transfer media |
| US20140099560A1 (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-10 | Ut-Battelle, Llc | Mesoporous metal oxide microsphere electrode compositions and their methods of making |
| CN103872375A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-06-18 | 上海交通大学 | 一种二硫化物在可充镁电池中的应用方法 |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106532111A (zh) * | 2015-09-15 | 2017-03-22 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种基于转化反应的高能量密度的镁电池 |
| CN106532111B (zh) * | 2015-09-15 | 2019-01-08 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种基于转化反应的高能量密度的镁电池 |
| WO2017206062A1 (zh) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 深圳先进技术研究院 | 一种二次电池及其制备方法 |
| CN109196701A (zh) * | 2016-05-31 | 2019-01-11 | 深圳中科瑞能实业有限公司 | 一种镁离子电池及其制备方法 |
| CN109565074A (zh) * | 2016-05-31 | 2019-04-02 | 深圳中科瑞能实业有限公司 | 一种二次电池及其制备方法 |
| CN107170968B (zh) * | 2017-05-10 | 2020-04-17 | 燕山大学 | 一种二次镁电池正极材料及其制备方法 |
| CN107170968A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-09-15 | 燕山大学 | 一种二次镁电池正极材料及其制备方法 |
| CN107170971B (zh) * | 2017-05-18 | 2019-10-01 | 武汉理工大学 | 铁掺杂的二硒化镍微米花作为可充室温镁电池正极活性材料的应用 |
| CN107170971A (zh) * | 2017-05-18 | 2017-09-15 | 武汉理工大学 | 铁掺杂的二硒化镍微米花作为可充室温镁电池正极活性材料的应用 |
| CN110391404A (zh) * | 2018-04-23 | 2019-10-29 | 松下知识产权经营株式会社 | 镁二次电池用正极活性物质以及使用该正极活性物质的镁二次电池 |
| CN110391404B (zh) * | 2018-04-23 | 2024-08-16 | 松下知识产权经营株式会社 | 镁二次电池用正极活性物质以及使用该正极活性物质的镁二次电池 |
| CN109687027A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-26 | 上海交通大学 | 一种可充镁电池电解液和可充镁电池 |
| CN111987308A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-24 | 中国科学院物理研究所 | 一种可充镁电池正极材料及其制备方法和应用 |
| CN113130884A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-16 | 福建大成新能源科技有限公司 | 一种F掺杂TiO2-B的制备方法及其应用 |
| CN113130884B (zh) * | 2021-04-07 | 2024-02-13 | 福建大成新能源科技有限公司 | 一种F掺杂TiO2-B的制备方法及其应用 |
| WO2023016124A1 (zh) * | 2021-08-08 | 2023-02-16 | 苏州大学 | 一种层状金属氧化物 / 胺复合材料及其制备方法与在镁离子电池中的应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104538669B (zh) | 2017-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104538669B (zh) | 一种可充镁电池 | |
| Karabelli et al. | Sodium-based batteries: in search of the best compromise between sustainability and maximization of electric performance | |
| CN103872375B (zh) | 一种二硫化物在可充镁电池中的应用方法 | |
| CN102969501A (zh) | 二元金属硫化物在可充镁电池中的应用方法 | |
| CN104716319B (zh) | 碳包覆金属硫化物电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN103456939B (zh) | 利用偏钛酸制备锂离子电池负极材料碳包覆钛酸锂的方法 | |
| CN103515595A (zh) | 硫/聚吡咯-石墨烯复合材料、其制备方法、电池正极以及锂硫电池 | |
| CN104466155B (zh) | 一种高库伦效率锂离子电池负极材料菊花形状纳米二氧化钛的制备方法 | |
| CN101609884A (zh) | 一种锂离子电池负极材料SnS2的制备方法 | |
| CN106532041A (zh) | 一种用于钠离子电池的氟硅酸锰钠正极材料及其制备方法 | |
| Wu et al. | Tailoring stress-relieved structure for ternary cobalt phosphoselenide@ N/P codoped carbon towards high-performance potassium-ion hybrid capacitors and potassium-ion batteries | |
| CN104362319A (zh) | 一种多孔锡碳复合材料的制备方法 | |
| CN103700842B (zh) | 一种NiFe2O4/C锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN109449379A (zh) | 一种氮掺杂碳复合的SnFe2O4锂离子电池负极材料及其制备方法与应用 | |
| Du et al. | Facile synthesis of NiCo2O4 nanosheets with oxygen vacancies for aqueous zinc-ion supercapacitors | |
| CN107275615A (zh) | 一种硫铜化合物碳基复合材料为正极的铝离子电池 | |
| CN103633310A (zh) | 一种钠离子电池负极材料钛酸锂钠及其制备方法 | |
| CN105161690A (zh) | 通过掺杂石墨烯和二氧化钛提高二硫化钼充放电循环能力的方法 | |
| CN107564736B (zh) | 全固态非对称电容器的制备方法 | |
| CN112490414A (zh) | 一种二氧化锡和五氧化二钒复合电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN102856539A (zh) | 一种基于CuO的锂离子电池用复合负极材料及其制备方法和应用 | |
| CN104733694A (zh) | 一种用于钠离子电池的便宜有效的石墨负极的制备方法 | |
| CN107799743A (zh) | 一种二硫化锡‑二氧化钛复合物及其制备方法和应用 | |
| CN105206838B (zh) | 还原红41作为锂离子电池有机正极材料的应用 | |
| CN103606649B (zh) | 一种硫/碳复合材料的电解制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171110 Termination date: 20201216 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |