CN110112512B - 全封闭式金属-二氧化碳电池及其制备方法 - Google Patents

全封闭式金属-二氧化碳电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110112512B
CN110112512B CN201910315386.8A CN201910315386A CN110112512B CN 110112512 B CN110112512 B CN 110112512B CN 201910315386 A CN201910315386 A CN 201910315386A CN 110112512 B CN110112512 B CN 110112512B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrolyte
battery
gas
drying
raw materials
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.)
Active
Application number
CN201910315386.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110112512A (zh
Inventor
周美娟
邵豫龙
吕迎春
郭炳焜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201910315386.8A priority Critical patent/CN110112512B/zh
Publication of CN110112512A publication Critical patent/CN110112512A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110112512B publication Critical patent/CN110112512B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025—Organic electrolyte
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种全封闭式金属‑二氧化碳电池及其制备方法。其由电池外壳、负极材料、隔膜、电解质、正极材料组成，所述电解质中的溶质、溶剂或添加剂包含一种或几种可吸附CO2的基团，即电解质中的溶质、溶剂或添加剂中包含具有可吸附CO2的基团的物质。其制备方法包括：原料的处理；吸附CO2的电解质的制备；全封闭式金属‑二氧化碳电池的组装。本发明的有益效果在于：削减了储气装置；根除气体泄漏和爆炸的安全隐患；降低装置密封性要求和操作难度；提高电池的密封性，防止外界空气进入电池；与常规电池构造相同，与常规电池生产设备兼容；可以依托现有电池生产条件，开展工业生产，在动力电池和储能电池领域具有广泛的应用前景。

Description

全封闭式金属-二氧化碳电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种气体电池及其制备方法，特别是涉及一种金属-二氧化碳电池及其制备方法，应用于二次电池储能技术领域。
背景技术
锂离子电池作为当今最重要的电子储能器件，由于其理论容量限制，已经无法满足人们对日常消费电子产品、电动汽车和储备电源等领域高性能电池的更高需求。因此，寻求新的高能量密度的可充放电池体系，特别是能超越锂离子电池的体系，成为目前人们重要研究的方向。在所有的电池体系中，金属空气电池具有很高的理论比容量而成为研究的热点。
另一方面，人们大规模地使用化石燃料导致CO2排放量急剧增加，而CO2是全球气候变化的主要原因之一。因此，有效地捕获和转化CO2气体，对解决环境问题具有重要的意义。Archer课题组在2013年首次提出了Li-CO2电池，并研究了Li-CO2电池在不同温度下的放电比容量，有效地将CO2与电化学储能联系在一起。随后，陈军和丁轶课题组分别研究出了在室温条件下可充放电的Na-CO2电池和Al-CO2电池。
目前所采用的各类气体电池，均为以下设计：由金属负极、玻璃纤维隔膜、电解质以及正极组成。这些传统的开放性气体电池的工作过程需要外界不断地提供CO2气体。
除此之外，电池装置需要承受一定的气体压力，从而阻止外界空气进入。例如李泓、陈军等课题组分别制备的Li-CO2/O2电池和Na-CO2电池均为开放性电池，其制备过程均如下：按照一定的顺序在氩气保护的手套箱内组装成电池，所使用的正极壳是多孔正极壳，然后将组装好的电池装入具有两个通气/排气口的开放性容器内，置换原有的氩气并通入相应的反应气体。
因此，现有技术采用的这种传统的开放性气体电池，相对于现有的常规电池，如扣式电池、圆柱型电池或软包电池，存在以下技术问题：
1、工艺复杂，需要额外的气体电极和储气装置；
2、制备要求高，无法与常规电池组装或生产装备兼容；
3、储气装置带来气体泄漏和爆炸的安全隐患。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种全封闭式金属-二氧化碳电池及其制备方法，在实现金属-CO2电池的基础上，兼顾常规电池具有全封闭的优点。本发明的基本原理为：通过使用电解质吸附足量的CO2气体，从而削减气体储存装置，实现所组装的金属-CO2电池为全封闭态，与常规锂离子电池结构兼容。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种全封闭式金属-二氧化碳电池，主要由电池外壳、金属负极、隔膜、电解质、正极组成，所述电解质中的溶质、溶剂或添加剂包含至少一种可吸附CO2的基团的物质。即电解质中的溶质、溶剂或添加剂中包含具有可吸附CO2的基团的物质。
作为本发明优选的技术方案，所述可吸附CO2的基团为亚砜基(-SO-)、砜基(-SO2)、双三氟甲基(-(CF3)2)、磺酰基(-SO3H)、苯环(-C6H6)、氰基(-CN)、亚氨基(-NH-)、羧基(-COOH)、亚硫酸胺基(-SO3NH4)、亚硝基(-NO)、甲基(-CH3)、羟基(-OH)、卤基、胺基(-NH2)中的至少一种；优选所述卤基为-Br、-Cl、Br-、Cl-中的至少一种。
作为本发明优选的技术方案，所述具有亚砜基(-SO-)的物质为二甲基亚砜(DMSO)；或者，所述具有砜基(-SO2)的物质为四亚甲基砜(TMS)、乙基甲基砜(EMS)、乙基乙烯基砜(EVS)中的至少一种；或者，所述具有双三氟甲基(-(CF3)2)的物质为双三氟甲烷磺酰亚胺盐；或者，所述具有磺酰基(-SO3H)的物质为1-辛基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐、4-(3-甲基-1-咪唑)-1-丁基磺酸内盐、PPN-6-SO3H、PPN-6-SO3Li中的至少一种；或者，所述具有苯环(-C6H6)的物质为1-丁基-2，3-二甲基咪唑对甲苯磺酸盐、Zn(bIM)2、Co(bIM)2中的至少一种；或者，所述具有氰基(-CN)的物质为克酮酸二取代亚甲基氰配体酸-草酸锂硼盐(LCNCOB)、克酮酸二取代氨基氰配体酸-草酸锂硼盐(LNCNCOB)中的至少一种；或者，所述具有亚氨基(-NH-)的物质为脯氨酸、N-苯甲酰基-L-精氨酸乙酯盐酸盐、组氨酸中的至少一种；或者，所述具有羧基(-COOH)的物质为1-羧甲基-4-甲基咪唑四氟硼酸盐、氯化1-羧甲基-3-甲基咪唑、COOH-MIL-53(lp)中的至少一种；或者，所述具有亚硫酸胺基(-SO3NH4)的物质为PPN-6-SO3NH4；或者，所述具有亚硝基(-NO)的物质为Zn(nIM)、Co(nIM)2中的至少一种；或者，所述具有甲基(-CH3)的物质为(CH3)2-MIL-53(lp)；或者，所述具有羟基(-OH)的物质为氯化1-羟乙基-3-甲基咪唑、(OH)2-MIL-53(lp)中的至少一种；或者，所述具有卤基的物质为溴化1-丁基-3-甲基咪唑、ZIF－81、ZIF－69中的至少一种；或者，所述具有胺基(-NH2)的物质为1-胺丙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐离子液体、1-胺乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐离子液体、1-胺丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体中的至少一种。
作为本发明优选的技术方案，所述金属负极采用锂、钠、钾、镁、铝、锌中的至少一种材料制成。
一种本发明全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括如下步骤：
a.原料的处理：
选取具有可吸附CO2的基团的物质和其他电解质组分作为原料，并对原料进行干燥，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将在所述步骤a中所得干燥的原料混合溶解，配制成电解质溶液，然后向电解质溶液中持续通入足量CO2气体，使电解质中可吸附CO2的基团充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装：
按照电池的组装方法，将电池外壳、金属负极、隔膜、正极和在所述步骤b中所得的已吸附CO2的电解质进行组装，形成全封闭式金属-二氧化碳电池。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤a中，采用的干燥方法为真空干燥、冷冻干燥或通入惰性气体干燥中的至少一种方法，所述干燥后原料的含水量不超过5ppm。作为本发明进一步优选的技术方案，当干燥方法采用真空干燥时，烘干温度不高于80℃，烘干时间不少于12小时。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤b中，CO2的吸附方法为：将CO2气体通入电解质的同时，对电解质进行搅拌，通入CO2气体和搅拌的时间为3-5小时。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤b中，在所述步骤b中，CO2的吸附方法为：CO2气体通入电解质的整个过程在密闭容器内完成，CO2气体通入电解质的同时，保持一定的气压，使CO2气体溶入电解质，控制所述气压为0.02-0.1Mpa，控制通入CO2气体的时间为3-5小时。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤c中，先将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1的质量比均匀混合，然后压在网孔尺寸不大于50目的不锈钢网上，在真空条件下和不高于100℃条件下进行烘干至少12h，得到碳正极；然后按照负极壳、金属负极片、隔膜、电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序进行组装电池，再用压机施加压力进行密封，从而得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
作为本发明优选的技术方案，所述溶剂为含有亚砜基类的有机电解液时，对所得全封闭式金属-二氧化碳电池的电化学性能经测试，电池首周放电容量为2500-2700mAh/g，循环以后，放电容量仍保持在900-1100mAh/g；首周放电平台为1.4V,首周之后放电平台稳定在1.7V，充电过程中具有两个平台，在循环过程中均稳定在3.4V和4.2V。
作为本发明优选的技术方案，所述溶剂为含有氨基的离子液体时，对所得全封闭式金属-二氧化碳电池的电化学性能经测试，电池首周放电容量为900-1100mAh/g，循环以后，放电比容量保持在900-1100mAh/g；循环过程中，放电与充电平台分别为1.6V和4.0V。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明全封闭式金属-二氧化碳电池通过电解质吸附大量CO2气体，将CO2储存在电解质中，削减了储气装置，本发明工艺简单，无须额外的气体电极和储气装置；由于本发明削减了储气装置，从而根除了可能产生的气体泄漏和爆炸的安全隐患；
2.本发明削减了储气装置，无需在工作过程中，另行提供CO2气体，提高了电池的密封性，对装置和操作要求大幅降低，同时，有效防止外界空气进入电池内部，提高电池运行的稳定性和使用寿命；
3.本发明金属-CO2电池的制备方法简单、有效，极大地降低了研究金属-CO2电池过程的操作难度，也就是大幅地提高了科研和生产的效率；
4.本发明全封闭式电池与常规电池构造相同，可以采用常规电池的组装或生产设备，即与之兼容；
5.本发明金属-CO2电池体系不仅适用于实验室科研使用，也可以依托现有电池生产条件，开展工业生产，适合工业应用，在动力电池和储能电池领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1制备Li-CO2电池的充放电循环曲线图。
图2为本发明实施例14制备Li-CO2电池的充放电循环曲线图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
本发明各优选实施例提供的全封闭式金属-二氧化碳电池，具体为全封闭式锂-二氧化碳电池。如果需要组装其他金属作为负极的全封闭式金属-二氧化碳电池，如全封闭式钠-二氧化碳电池，只需要按照目前现有技术，将实施例中的负极材料锂金属替换为钠金属，同时将电解质中的锂盐替换为相应的钠盐即可。为了使技术方案更加清楚明白，本发明提供实施例15对全封闭式钠-二氧化碳电池的制备过程进行详细说明。其他金属电池——钾电池、镁电池、铝电池、锌电池的组装方法可依据现有技术和本发明提供的实施例进行制备。最后，可以实现本发明全封闭式金属-二氧化碳电池的，可吸附CO2气体的物质一种或多种组合，通过表格给出。
实施例1：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池，由电池外壳、金属负极、隔膜、电解质、正极组成，所述电解质中的溶质、溶剂或添加剂包含至少一种可吸附CO2的基团的物质。
在本实施例中，一种本实施例全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取二甲基亚砜(DMSO)作为具有可吸附CO2的基团的物质和六氟磷酸锂(LiPF6)作为原料，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的原料二甲基亚砜(DMSO)还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂和二甲基亚砜(DMSO)，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，二甲基亚砜(DMSO)含有的亚砜基充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实验测试分析：
对本实施例制备的全封闭式金属-二氧化碳电池的电化学性能经恒电流充放电测试，电池首周放电容量为2650mAh/g，循环5周以后，放电容量仍保持在1000mAh/g；首周放电平台为1.4V，首周之后放电平台稳定在1.7V，充电过程中具有两个平台，在循环过程中均稳定在3.4V和4.2V，如图1所示。图1为Li-CO2电池的充放电循环曲线图，电池中的电解质由LiPF6、DMSO组成；其中，测试条件为，在室温条件下，恒流放电至0.8V，充电容量与放电容量相等，电流密度30mA/g,其中容量和电流计算均基于碳的质量。
本实施例全封闭式金属-二氧化碳电池由电池外壳、负极材料、隔膜、电解质、正极材料组成，所述电解质中包含可吸附CO2的基团的物质。其制备方法包括：原料的处理；吸附CO2的电解质的制备；全封闭式金属-二氧化碳电池的组装。本实施例全封闭式金属-二氧化碳电池削减了储气装置；根除气体泄漏和爆炸的安全隐患；降低装置密封性要求和操作难度；提高电池的密封性，防止外界空气进入电池；本实施例全封闭式金属-二氧化碳电池不需要设置额外的气体电极和储气装置，与常规电池构造相同，与常规电池生产设备兼容，可以依托现有电池生产条件，开展工业生产，在动力电池和储能电池领域具有广泛的应用前景。
实施例2：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为四亚甲基砜(TMS)作为电解质的溶剂，其中砜基(-SO2)可以吸附CO2气体，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的四亚甲基砜(TMS)还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和四亚甲基砜(TMS)，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，四亚甲基砜(TMS)含有的砜基(-SO2)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例3：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为双三氟甲烷磺酰亚胺锂作为电解质的溶剂，其中双三氟甲基(-(CF3)2)可以吸附CO2气体，即将CO2储存于电解质中，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的双三氟甲烷磺酰亚胺锂还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和双三氟甲烷磺酰亚胺锂，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，双三氟甲烷磺酰亚胺锂含有的双三氟甲基(-(CF3)2)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例4：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为1-辛基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸锂作为电解质的溶剂，其中磺酰基(-SO3H)可以吸附CO2气体，即将CO2储存于电解质中，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的1-辛基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸锂还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和1-辛基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸锂，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，1-辛基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸锂含有的磺酰基(-SO3H)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例5：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为1-丁基-2，3-二甲基咪唑作为电解质的溶剂，其中苯环(-C6H6)可以吸附CO2气体，即将CO2储存于电解质中，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的1-丁基-2，3-二甲基咪唑还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和1-丁基-2，3-二甲基咪唑，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，1-丁基-2，3-二甲基咪唑含有的苯环(-C6H6)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例6：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为克酮酸二取代亚甲基氰配体酸-草酸锂硼盐(LCNCOB)作为电解质的溶剂，其中氰基(-CN)可以吸附CO2气体，即将CO2储存于电解质中，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的克酮酸二取代亚甲基氰配体酸-草酸锂硼盐(LCNCOB)还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和克酮酸二取代亚甲基氰配体酸-草酸锂硼盐(LCNCOB)，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，克酮酸二取代亚甲基氰配体酸-草酸锂硼盐(LCNCOB)含有的氰基(-CN)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例7：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为N-苯甲酰基-L-精氨酸乙酯盐酸锂作为电解质的溶剂，其中亚氨基(-NH-)可以吸附CO2气体，即将CO2储存于电解质中，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的N-苯甲酰基-L-精氨酸乙酯盐酸锂还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和N-苯甲酰基-L-精氨酸乙酯盐酸锂，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，N-苯甲酰基-L-精氨酸乙酯盐酸锂含有的亚氨基(-NH-)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例8：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为1-羧甲基-4-甲基咪唑四氟硼酸锂作为电解质的溶剂，其中羧基(-COOH)可以吸附CO2气体，即将CO2储存于电解质中，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的1-羧甲基-4-甲基咪唑四氟硼酸锂还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和1-羧甲基-4-甲基咪唑四氟硼酸锂，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，1-羧甲基-4-甲基咪唑四氟硼酸锂含有的羧基(-COOH)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例9：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为PPN-6-SO3NH4作为电解质的溶剂，其中亚硫酸胺基(-SO3NH4)可以吸附CO2气体，即将CO2储存于电解质中，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的PPN-6-SO3NH4还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和PPN-6-SO3NH4，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，PPN-6-SO3NH4含有的亚硫酸胺基(-SO3NH4)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例10：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为Zn(nIM)作为电解质的溶剂，其中亚硝基(-NO)可以吸附CO2气体，即将CO2储存于电解质中，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的Zn(nIM)还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和Zn(nIM)，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，Zn(nIM)含有的亚硝基(-NO)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例11：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为(CH3)2-MIL-53(lp)作为电解质的溶剂，其中甲基(-CH3)可以吸附CO2气体，即将CO2储存于电解质中，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的(CH3)2-MIL-53(lp)还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和(CH3)2-MIL-53(lp)，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，(CH3)2-MIL-53(lp)含有的甲基(-CH3)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例12：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为氯化1-羟乙基-3-甲基咪唑作为电解质的溶剂，其中羟基(-OH)可以吸附CO2气体，即将CO2储存于电解质中，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的氯化1-羟乙基-3-甲基咪唑还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和氯化1-羟乙基-3-甲基咪唑，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，氯化1-羟乙基-3-甲基咪唑含有的羟基(-OH)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例13：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为溴化1-丁基-3-甲基咪唑作为电解质的溶剂，其中卤原子(-Br)可以吸附CO2气体，即将CO2储存于电解质中，同时使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的溴化1-丁基-3-甲基咪唑还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料六氟磷酸锂(LiPF6)和溴化1-丁基-3-甲基咪唑，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，溴化1-丁基-3-甲基咪唑含有的卤原子(-Br)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例14：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取具有可吸附CO2的基团的物质为1-胺丙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐离子液体作为电解质的溶剂，其中氨基(-NH2)可以吸附CO2气体，同时使用LiTFSI作为溶质，其中含TFSI-离子的金属可吸附CO2气体，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的1-胺丙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐离子液体还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料LiTFSI和1-胺丙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，1-胺丙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐含有的氨基(-NH2)充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由锂金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、锂片、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
实施例15：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种本实施例全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，包括以下步骤：
a.原料的处理：选取二甲基亚砜(DMSO)作为具有可吸附CO2的基团的物质和双三氟甲烷磺酰亚胺钠(NaTFSI)作为原料，全部原料先在真空条件下，以烘干温度为80℃，烘干时间12小时进行真空干燥，然后进行搅拌冷冻干燥，其中，液态的原料二甲基亚砜(DMSO)还需要进行惰性气体干燥，具体为，向混合好的电解质溶液中通入氩气，并搅拌5h，保证电解质中含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将步骤a所得干燥的原料双三氟甲烷磺酰亚胺钠(NaTFSI)和二甲基亚砜(DMSO)，在氩气条件下，以原料的总浓度1mol·dm-3进行混合，搅拌至完全溶解，配制成电解质溶液，然后将电解质置于密闭容器内，持续通入足量CO2气体，保持气压为0.1Mpa，同时搅拌3小时，使电解质中，二甲基亚砜(DMSO)含有的亚砜基充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装，由钠金属作为负极、玻璃纤维隔膜、碳正极以及在步骤b得到的已吸附CO2的电解质组成，具体为：
将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1质量比均匀混合，然后压在50目的不锈钢网上，在真空、100℃条件下烘干12h，得到碳正极，按照负极壳、钠金属片负极、隔膜、150ml上述电解液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序组装电池，再用压机以一定的压力密封，得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
除含有上述实施例可吸附CO2气体的物质之外，采用以下具有以下官能团、也具有吸附CO2气体能力的物质的一种或多种组合，均可实现本发明全封闭式金属-二氧化碳电池。
表1.本发明各实施例使用的材料信息表。
Figure BDA0002032904000000161
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明全封闭式金属-二氧化碳电池及其制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种全封闭式金属-二氧化碳电池，主要由电池外壳、金属负极、隔膜、电解质、正极组成，其特征在于：所述电解质中的溶质、溶剂或添加剂包含至少一种可吸附CO2的基团的物质；CO2的吸附方法为：将CO2气体通入电解质的同时，对电解质进行搅拌，通入CO2气体和搅拌的时间为3-5小时；
所述可吸附CO2的基团为亚砜基(-SO-)、砜基(-SO2)、双三氟甲基(-(CF3)2)、苯环(-C6H6)、氰基(-CN)、亚氨基(-NH-)、羧基(-COOH)、亚硫酸胺基(-SO3NH4)、亚硝基(-NO)、甲基(-CH3)、羟基(-OH)、卤基、胺基(-NH2)中的至少一种；
所述具有亚砜基(-SO-)的物质为二甲基亚砜(DMSO)；
所述具有砜基(-SO2)的物质为四亚甲基砜(TMS)、乙基甲基砜(EMS)、乙基乙烯基砜(EVS)中的至少一种；
所述具有双三氟甲基(-(CF3)2)的物质为双三氟甲烷磺酰亚胺盐；
所述具有苯环(-C6H6)的物质为1-丁基-2，3-二甲基咪唑对甲苯磺酸盐、Zn(bIM)2、Co(bIM)2中的至少一种；
所述具有氰基(-CN)的物质为克酮酸二取代亚甲基氰配体酸-草酸锂硼盐(LCNCOB)、克酮酸二取代氨基氰配体酸-草酸锂硼盐(LNCNCOB)中的至少一种；
所述具有亚氨基(-NH-)的物质为脯氨酸、N-苯甲酰基-L-精氨酸乙酯盐酸盐、组氨酸中的至少一种；
所述具有羧基(-COOH)的物质为1-羧甲基-4-甲基咪唑四氟硼酸盐、氯化1-羧甲基-3-甲基咪唑、COOH-MIL-53(lp)中的至少一种；
所述具有亚硫酸胺基(-SO3NH4)的物质为PPN-6-SO3NH4；
所述具有亚硝基(-NO)的物质为Zn(nIM)、Co(nIM)2中的至少一种；
所述具有甲基(-CH3)的物质为(CH3)2-MIL-53(lp)；
所述具有羟基(-OH)的物质为氯化1-羟乙基-3-甲基咪唑、(OH)2-MIL-53(lp)中的至少一种；
所述具有卤基的物质为溴化1-丁基-3-甲基咪唑、ZIF－81、ZIF－69中的至少一种；
所述金属负极采用锂、钠、钾、镁、铝、锌中的至少一种材料制成；
所述全封闭式金属-二氧化碳电池采用如下方法制备而成，其步骤如下：
a.原料的处理：
选取具有可吸附CO2的基团的物质和其他电解质组分作为原料，并对原料进行干燥，采用的干燥方法为真空干燥、冷冻干燥或通入惰性气体干燥中的至少一种方法，所述干燥后原料的含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；当干燥方法采用真空干燥时，烘干温度不高于80℃，烘干时间不少于12小时；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将在所述步骤a中所得干燥的原料混合溶解，配制成电解质溶液，然后向电解质溶液中持续通入足量CO2气体，使电解质中可吸附CO2的基团充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；CO2的吸附方法为：将CO2气体通入电解质的同时，对电解质进行搅拌，通入CO2气体和搅拌的时间为3-5小时，使CO2气体溶入电解质溶液，控制气压为0.02-0.1Mpa；CO2气体通入电解质溶液的整个过程在密闭容器内完成；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装：
按照电池的组装方法，先将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1的质量比均匀混合，然后压在网孔尺寸不大于50目的不锈钢网上，在真空条件下和不高于100℃条件下进行烘干至少12h，得到碳正极；然后按照负极壳、金属负极片、隔膜、在所述步骤b中所得的已吸附CO2的电解质溶液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序进行组装电池，再用压机施加压力进行密封，从而得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
2.一种权利要求1所述全封闭式金属-二氧化碳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.原料的处理：
选取具有可吸附CO2的基团的物质和其他电解质组分作为原料，并对原料进行干燥，采用的干燥方法为真空干燥、冷冻干燥或通入惰性气体干燥中的至少一种方法，所述干燥后原料的含水量不超过5ppm，得到干燥的原料；当干燥方法采用真空干燥时，烘干温度不高于80℃，烘干时间不少于12小时；
b.吸附CO2的电解质的制备：
将在所述步骤a中所得干燥的原料混合溶解，配制成电解质溶液，然后向电解质溶液中持续通入足量CO2气体，使电解质中可吸附CO2的基团充分吸附CO2，将CO2气体吸附并储存于电解质中，得到已吸附CO2的电解质；CO2的吸附方法为：将CO2气体通入电解质的同时，对电解质进行搅拌，通入CO2气体和搅拌的时间为3-5小时，使CO2气体溶入电解质溶液，控制所述气压为0.02-0.1Mpa；CO2气体通入电解质溶液的整个过程在密闭容器内完成；
c.全封闭式金属-二氧化碳电池的组装：
按照电池的组装方法，先将科琴黑和粘结剂PTFE以9：1的质量比均匀混合，然后压在网孔尺寸不大于50目的不锈钢网上，在真空条件下和不高于100℃条件下进行烘干至少12h，得到碳正极；然后按照负极壳、金属负极片、隔膜、在所述步骤b中所得的已吸附CO2的电解质溶液、碳正极、弹片以及正极壳的顺序进行组装电池，再用压机施加压力进行密封，从而得到全封闭式金属-二氧化碳电池。
CN201910315386.8A 2019-04-19 2019-04-19 全封闭式金属-二氧化碳电池及其制备方法 Active CN110112512B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910315386.8A CN110112512B (zh) 2019-04-19 2019-04-19 全封闭式金属-二氧化碳电池及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910315386.8A CN110112512B (zh) 2019-04-19 2019-04-19 全封闭式金属-二氧化碳电池及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110112512A CN110112512A (zh) 2019-08-09
CN110112512B true CN110112512B (zh) 2022-10-11

Family

ID=67485761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910315386.8A Active CN110112512B (zh) 2019-04-19 2019-04-19 全封闭式金属-二氧化碳电池及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110112512B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110534778B (zh) * 2019-08-30 2020-08-14 中南大学 用于钠二氧化碳电池上的有机正极及其制备方法和钠二氧化碳电池
CN114950072B (zh) * 2021-02-22 2023-09-05 国家能源投资集团有限责任公司 捕集并固定二氧化碳的方法
CN115193219B (zh) * 2021-04-08 2024-04-05 中国科学院物理研究所 用于吸收co2气体的溶液及co2的吸收、释放方法
CN115433298A (zh) * 2021-06-02 2022-12-06 北京德润晨环保科技有限公司 一种二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102812590A (zh) * 2010-03-16 2012-12-05 本田技研工业株式会社 金属空气电池
WO2014074504A1 (en) * 2012-11-06 2014-05-15 Cornell University Carbon dioxide assisted metal-oxygen battery and related method
CN104241734A (zh) * 2013-06-09 2014-12-24 中国科学院物理研究所 一种锂可充放电池
CN107359386A (zh) * 2017-06-14 2017-11-17 浙江大学 一种金属‑二氧化碳电池
CN107706446A (zh) * 2017-09-21 2018-02-16 南开大学 一种全固态锂‑二氧化碳二次电池
CN108808177A (zh) * 2018-06-14 2018-11-13 北京理工大学 一种离子液体-超临界二氧化碳混合电解质、制备及电池
CN109037681A (zh) * 2018-08-23 2018-12-18 云南经济管理学院 一种基于固态正极的钠空气电池及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102812590A (zh) * 2010-03-16 2012-12-05 本田技研工业株式会社 金属空气电池
WO2014074504A1 (en) * 2012-11-06 2014-05-15 Cornell University Carbon dioxide assisted metal-oxygen battery and related method
CN104241734A (zh) * 2013-06-09 2014-12-24 中国科学院物理研究所 一种锂可充放电池
CN107359386A (zh) * 2017-06-14 2017-11-17 浙江大学 一种金属‑二氧化碳电池
CN107706446A (zh) * 2017-09-21 2018-02-16 南开大学 一种全固态锂‑二氧化碳二次电池
CN108808177A (zh) * 2018-06-14 2018-11-13 北京理工大学 一种离子液体-超临界二氧化碳混合电解质、制备及电池
CN109037681A (zh) * 2018-08-23 2018-12-18 云南经济管理学院 一种基于固态正极的钠空气电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110112512A (zh) 2019-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110112512B (zh) 全封闭式金属-二氧化碳电池及其制备方法
CN106340651B (zh) 一种二次电池及其制备方法
US20090053594A1 (en) Rechargeable air battery and manufacturing method
CN110148787B (zh) 一种提高锂硫电池容量的电解液及锂硫电池
CN103022496B (zh) 一类锂二次电池用芳香稠环醌类化合物正极材料
CN109768237A (zh) 一种新型锂硫电池正极材料、制备方法及应用
CN109524652A (zh) 一种共价有机框架/石墨烯复合有机材料及制备方法和在锂/钠离子电池负极材料中的应用
CN103187559A (zh) 一种硒-微孔载体复合物，其制备方法和用途
CN111313111A (zh) 一种基于金属有机框架衍生的杂原子掺杂碳/CoS2功能材料及其应用
CN109148952B (zh) 一种电解液及其应用和产品
CN113429616B (zh) 一种吸湿的双层凝胶聚合物电解质的制备方法及其应用
CN109286013A (zh) 一种包覆聚酰胺有机物层的锂离子电池高压富锂锰基正极材料及其包覆改性方法和应用
CN110854437A (zh) 一种含有多功能添加剂的锂硫电池电解液及其应用
CN103515608A (zh) 石墨烯/硫复合材料及其制备方法、电池正极及其制备方法和电池
CN107732177A (zh) 硫/剑麻炭锂离子电池复合负极材料的制备方法
CN103427068A (zh) 一种锂-硫电池用正极材料及其制备方法
CN110676447B (zh) 一种高电压可工作的复合正极及其制备方法
CN104157851A (zh) 以硫化亚锡为锚定中心的锂硫电池及其正极的制备方法
CN108199044A (zh) 一种二次电池及其制备方法
CN112768766B (zh) 一种锂硫电池电解液及其应用
WO2020233264A1 (zh) 一种气体吸附剂、二次电池及装置
CN103490071B (zh) 锂-聚苯胺二次电池及其制备方法
CN108054376A (zh) 硒基复合材料用作正极活性材料在钡离子电池中的应用、钡离子电池及其制备方法
CN109961957B (zh) 钙离子双电层电容器及其制备方法
CN114639811B (zh) 一种普鲁士蓝电极材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant