CN108269968A - 用于可再充电电池的电极复合物及可再充电电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于可再充电电池的电极复合物及可再充电电池,该电极复合物包含活性物质、碳添加剂和第一半固态电解质。在本发明电极复合物中加入碳添加剂和第一半固态电解质,可以增强电子导电性,并降低界面阻力,第一半固态电解质填充入电极内的活性物质颗粒之间的间隙,因此在活性物质颗粒/第一半固态电解质界面之间提供了更好的接触和离子迁移;碳添加剂可以均匀分布在电极内,或胶着/包覆在电极的表面,作为电子导电网络用于电子传导和增强电极的电子导电性,该电极复合物表现出改良的电池性能,增强了深度放电循环。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,更具体地说,涉及一种用于可再充电电池的电极复合物及可再充电电池。
背景技术
对于未来用于载人的无人驾驶车辆以及便携式电子设备所用的储能***的需求不断增长,目前大多数公路运输仍然依赖于使用液体电解质的传统的可再充电电池。液体电解质在高温下通常高度易燃、腐蚀和分解。因此人们一直致力于不断地寻找安全的可替代品。固态电池***相对于可再充电电池具有很多优势,事实上,如果发生事故,固态电池是不可燃的、不挥发的、惰性的。目前,固态电解质可以用作夹在阳极和阴极之间的隔板,或者作为薄的混合电解质层包含在电极中。但是,发展成功的固态电池的主要障碍之一就是电极与固态电解质(SSE)之间的阻力减到最小程度。高界面阻力阻碍了离子跨界运输,成为固态可再充电电池发展中的主要挑战。
为了形成有效的电极/SSE界面,有人提出用混有离子传导陶瓷颗粒的胶凝聚合物所形成的半固态电解质(meta-SSE)降低阻力。这种meta-SSE可以被加入与活性物质相混合,填补电极内不规则形状颗粒之间的间隙,这可以提供活性物质/meta-SSE界面之间更好的接触和离子迁移。但是,由于meta-SSE较差的电子导电性,同时电极失去了的电子导电性。
为了改善电子导电性,将碳添加剂加入进电极中。据报道,石墨烯(Gr)和其它碳同素异形体具有显著的电子导电性。Gr和其它碳同素异形体,如碳纳米管(CNT)和碳纳米纤维(CNF)已经被广泛用于电池电极内的复合材料。
Zimrin et al.(WIPO no.WO 2013/011516A1)将功能化的碳纳米管加入进阳极活性物质内,进而改善深循环寿命。Naoi et al.(US patent application pub.No.2013/0115516A1)利用负载于CNF上的2-5层原子层的碳酸锂并将其用作电解质电容器内的电极,该电解质电容器使用液体电解质提高电容值。但是,在上述专利中所描述的大部分例子和应用仅仅限制在具有液体电解质的***操作中。为了赶上市场趋势,急需碳材料在具有SSE的新的可再充电电池以改善上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于可再充电电池的电极复合物及可再充电电池,解决了现有技术中具有固态电解质的电池***内界面阻力大、导电性能差以及液态电解质安全性低的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种用于可再充电电池的电极复合物,包含活性物质、碳添加剂和第一半固态电解质。
在本发明的电极复合物中,可再充电电池为铅酸电池***时,所述第一半固态电解质包含第一胶凝聚合物和硫酸,所述活性物质、碳添加剂和第一胶凝聚合物的质量比为:活性物质70份-99.98份、碳添加剂0.01份-20份以及第一半固态电解质0.01份-10份;所述硫酸和所述第一胶凝聚合物的质量比值为0.25-20。
在本发明的电极复合物中,所述第一胶凝聚合物是物理交联或化学交联的聚合基凝胶(polymeric-based gel),该聚合基凝胶(polymeric-based gel)为聚苯胺(PANI)。
在本发明的的电极复合物中,可再充电电池为锂离子电池***时,所述第一半固态电解质包含第二胶凝聚合物、第一锂盐溶液以及第一离子导电陶瓷颗粒,所述活性物质、碳添加剂和第一半固态电解质的质量比为:活性物质70份-99.98份、碳添加剂0.01份-20份以及第一半固态电解质0.01份-10份;在所述第一半固态电解质中,第一离子导电陶瓷颗粒的质量占所述第一半固态电解质的质量的90%-99%,余量为第一锂盐溶液和第二胶凝聚合物,所述第一锂盐溶液的质量占余量的90%-98%。
在本发明的的电极复合物中,所述第二胶凝聚合物是丙烯酸基凝胶(acrylic-based gel),该丙烯酸基凝胶(acrylic-based gel)为聚丙烯腈或聚丙烯酸;所述第一锂盐溶液是LiPF6、Li[N(SO2F)2]和LiN(SO2CF3)2中的任意一种或几种溶解形成的溶液;所述第一离子导电陶瓷颗粒为石榴石,该石榴石是Li7La3Zr2O12、Li7-xLa3Zr2-xTaxO12中的一种或几种,其中x为0-2。
在本发明的电极复合物中,可再充电电池为铅酸电池***,所述活性物质是Pb或PbO2;或者,可再充电电池为锂离子电池***,所述活性物质是钛酸锂氧化物(lithiumtitanate oxide)、磷酸铁锂或锂镍锰氧化物(lithium nickel manganese oxide)。
在本发明的电极复合物中,所述碳添加剂为碳同素异形体;所述碳添加剂的粒径为纳米级至微米级。
本发明还提供一种可再充电电池,包含分别由上述的电极复合物制成的至少一对电极,且每对电极分别作为阳极和阴极。
在本发明的可再充电电池中,所述可再充电电池还包含设置在阳极和阴极之间的第二半固态电解质。
在本发明的可再充电电池中,所述可再充电电池为铅酸电池***,所述第二半固态电解质含有物理或化学交联的第三胶凝聚合物和硫酸,该硫酸与所述第三胶凝聚合物的质量比值为0.25-20,所述第三胶凝聚合物为聚乙烯醇(PVA)、硅胶或聚二甲硅氧烷(PDMS);或者,所述可再充电电池为锂离子电池***,所述第二半固态电解质含有第二离子导电陶瓷颗粒、第二锂盐溶液和第四胶凝聚合物,所述第四胶凝聚合物为丙烯酸基凝胶,该丙烯酸基凝胶为聚丙烯腈或聚合丙烯酸;在所述第二半固态电解质中,所述第二离子导电陶瓷颗粒的质量占所述第二半固态电解质的质量的90%-99%,余量为第二锂盐溶液和第四胶凝聚合物,其中所述第二锂盐溶液的质量占余量的90%-98%;所述第二锂盐溶液为LiPF6、Li[N(SO2F)2]和LiN(SO2CF3)2中的任意一种或几种溶解形成的溶液;所述第二离子导电陶瓷颗粒为石榴石,该石榴石是Li7La3Zr2O12、Li7-xLa3Zr2-xTaxO12中的一种或几种,其中x为0-2。
实施本发明的用于可再充电电池的电极复合物及可再充电电池,具有以下有益效果:在本发明电极复合物中加入碳添加剂和第一半固态电解质,可以增强电子导电性,并降低界面阻力,第一半固态电解质填充入电极内的活性物质颗粒之间的间隙,因此在活性物质颗粒/第一半固态电解质界面之间提供了更好的接触和离子迁移;第二半固态电解质在电极间起隔板作用,可以降低电极/半固态电解质界面间的阻力;碳添加剂可以均匀分布在电极内,或胶着/包覆在电极的表面,作为电子导电网络用于电子传导和增强电极的电子导电性,该电极复合物表现出改良的电池性能,增强了深度放电循环。
附图说明
图1为铅酸电池***中的碳添加剂均匀分布在活性物质骨架内的结构示意图;
图2为锂离子电池***中的碳添加剂和第一离子导电陶瓷颗粒均匀分布在活性物质骨架内的结构示意图;
图3为石墨烯(Gr)修饰的半固态(meta-solid-state)铅酸电池(PbG)***的电化学阻抗谱结果与普通半固态(meta-solid-state)电池(Pb)***的电化学阻抗谱结果的对比曲线图;其中,数据符合插图中所示的等效电路模型;
图4为来自于图3的曲线结果的电荷转移电阻(RCT)的对比图;其中,在半固态(meta-solid-state)铅酸电池(PbG)***加入石墨烯(Gr)添加剂使RCT降低了21%;
图5为石墨烯(Gr)修饰的半固态(meta-solid-state)铅酸电池(PbG)***与普通半固态(meta-solid-state)电池(Pb)***的电池放电电压与放电时间相关性的对比曲线图;其中,当Gr添加剂加入进电极时,放电时间改善了6%;
图6为加入0.2%质量的石墨烯和0.2%质量的石墨烯氧化物后的部分荷电状态(PSoC)测试结果性能增强的曲线对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的用于可再充电电池的电极复合物及可再充电电池作进一步说明:
一种可再充电电池,包含分别由电极复合物制成的至少一对电极,且每对电极分别作为阳极和阴极。也就是说,该电极复合物制备的电极既可以作为阳极,也可以作为阴极。
上述的电极复合物包含活性物质、碳添加剂和第一半固态电解质。第一半固态电解质是通过溶液共混法、离心法、压力侵渗法或真空侵渗法加入进活性物质和碳添加剂的混合物中。第一半固态电解质填充入电极内的活性物质颗粒之间的间隙,因此在活性物质颗粒/第一半固态电解质界面之间提供了更好的接触和离子迁移。
为了制备功能化的电极,可以将活性物质、碳添加剂和第一半固态电解质混合形成浆状,然后在现有的集电极上打印或喷涂。
当可再充电电池为铅酸电池***时,第一半固态电解质包含第一胶凝聚合物和硫酸。在铅酸电池***中,活性物质、碳添加剂和第一胶凝聚合物的质量比为:活性物质70份-99.98份、碳添加剂0.01份-20份以及第一胶凝聚合物0.01份-10份;优选地,活性物质、碳添加剂和第一胶凝聚合物的质量比为:活性物质89份-98.9份、碳添加剂0.1份-1份以及第一胶凝聚合物1份-10份。
第一胶凝聚合物是物理交联或化学交联的聚合基凝胶(polymeric-based gel),该聚合基凝胶(polymeric-based gel)为聚苯胺。
在制备过程中,第一胶凝聚合物与硫酸相混合,硫酸和第一胶凝聚合物的质量比值为0.25-20;优选地,硫酸和第一胶凝聚合物的质量比值为0.6-3;更优选地,硫酸和第一胶凝聚合物的质量比值为0.8-1.5。
当可再充电电池为锂离子电池***时,第一半固态电解质包含第二胶凝聚合物、第一锂盐溶液以及第一离子导电陶瓷颗粒。其中,活性物质、碳添加剂和第一半固态电解质的质量比为:活性物质70份-99.98份、碳添加剂0.01份-20份以及第一半固态电解质0.01份-10份;优选地,活性物质、碳添加剂和第一半固态电解质的质量比为:活性物质89份-98.9份、碳添加剂0.1份-1份以及第一半固态电解质1份-10份。
第二胶凝聚合物是丙烯酸基凝胶(acrylic-based gel),该丙烯酸基凝胶(acrylic-based gel)为聚丙烯腈(PAN)或聚丙烯酸(PAA),该第二胶凝聚合物是通过溶液共混法、水热法、胶体分散法或溶胶凝胶法制备得到。第一离子导电陶瓷颗粒夹装在其间,第二胶凝聚合物用于填充在多孔的电极内的活性物质颗粒之间的间隙,起到粘合的目的。第一锂盐溶液是LiPF6、Li[N(SO2F)2]和LiN(SO2CF3)2中的任一种或几种溶解形成的溶液,优选溶解在碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DEC)的混合溶剂中,其中PC与DEC的体积比为1:1~3,但溶剂并不限于此。LiPF6在溶液中的浓度为0.5-2mol·dm-3。第一锂盐溶液可以增强离子导电性。第一离子导电陶瓷颗粒为石榴石,该石榴石是Li7La3Zr2O12、Li7-xLa3Zr2-xTaxO12中的一种或几种,其中x为0-2。通过利用或操纵掺杂元素的化学计量比,例如Li7-xLa3Zr2- xTaxO12,调整第一离子导电陶瓷颗粒的离子电导率。该石榴石是通过固态反应或溶胶凝胶法制备得到。第一半固态电解质是通过溶液共混法、水热法、胶体分散法或溶胶凝胶法制备得到。在第一半固态电解质中,第一离子导电陶瓷颗粒的质量占第一半固态电解质的质量的90%-99%,余量为第二胶凝聚合物和第一锂盐溶液,第一锂盐溶液的质量占余量的90%-98%。
当可再充电电池为铅酸电池***,活性物质是Pb或PbO2;可再充电电池为锂离子电池***时,活性物质是钛酸锂氧化物(lithium titanate oxide,LTO)、磷酸铁锂(lithium iron phosphate,LFP)或锂镍锰氧化物(lithium nickel manganese oxide,LNM)。
碳添加剂为碳同素异形体,碳同素异形体可以为碳黑、碳素纤维、碳纳米管、石墨、石墨氧化物、石墨烯(Gr)或石墨烯氧化物。其中,碳添加剂的粒径优选为纳米级至微米级。
碳添加剂是通过化学气相沉积法、液体剥离法、电化学剥离法或微波剥离法制备得到。碳添加剂还可以被功能化而携带有含氧基团和/或导电聚合物。所述导电聚合物为聚苯胺、聚对苯撑乙烯(polyphenlene vinylene)或聚乙烯吡咯烷酮。
碳添加剂作为电子导电网络用于电子转移和增强电极的电子导电性,碳添加剂可以与以干粉末、液体混悬液、类凝胶结构或三维互联泡沫的形式的活性物质相混合,碳添加剂可以均匀分布在电极内,或胶着/包覆在电极的表面。由加入碳添加剂后改进的电极表现出改良的电池性能,增强了深度放电循环。
在可再充电电池的阳极和阴极之间还设置有第二半固态电解质。该第二半固态电解质通过溶液共混法、水热法、胶体分散法或溶胶凝胶法制备得到。
当可再充电电池为铅酸电池***时,第二半固态电解质含有物理或化学交联的第三胶凝聚合物和硫酸,硫酸和第三胶凝聚合物的质量比值为0.25-20;优选地,硫酸和第三胶凝聚合物的质量比值为0.6-3;更优选地,硫酸和第三胶凝聚合物的质量比值为0.8-1.5。第三胶凝聚合物为PVA、硅胶或PDMS。
当可再充电电池为锂离子电池***时,第二半固态电解质含有第二离子导电陶瓷颗粒、第二锂盐溶液和第四胶凝聚合物,第四胶凝聚合物为丙烯酸基凝胶,该丙烯酸基凝胶为聚丙烯腈或聚合丙烯酸;在第二半固态电解质中,第二离子导电陶瓷颗粒的质量占第二半固态电解质的质量的90%-99%,余量为第二锂盐溶液和第四胶凝聚合物,其中第二锂盐溶液的质量占余量的90%-98%。
第二锂盐溶液为LiPF6、Li[N(SO2F)2]和LiN(SO2CF3)2中的任一种或几种溶解形成的溶液,优选溶解在碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DEC)的混合溶剂中,但溶剂并不限于此。LiPF6在溶液中的浓度为1-2mol·dm-3,PC与DEC的体积比为1:1~2。
第二离子导电陶瓷颗粒为石榴石,该石榴石是Li7La3Zr2O12、Li7-xLa3Zr2-xTaxO12中的一种或几种,其中x为0-2。该石榴石是通过固态反应或溶胶凝胶法制备得到。
上述的电极复合物中的碳添加剂可以增强电极的电子导电性,使用第一半固态电解质和第二半固态电解质可以降低电极/半固态电解质界面间的阻力。所制备的电极既可以作为正极电极,也可以作为负极电极,取决于制备所用的活性物质。所制备的电极的相反极性可以相互间配对,或可以与商用电极配对。
(1)下面通过不同实施例说明铅酸电池***。
实施例1:
一种铅酸电池***中,电极复合物由94.8份质量的活性物质Pb、5份质量的聚苯胺(PANI)凝胶和0.2份质量的Gr混合制备。使用行星式搅拌机,按照上述质量比,将活性物质Pb与Gr相混合,加入PANI和硫酸,其中硫酸的加入量与PANI的质量比值为1。将所得到的浆体打印在现有的集电极上,然后放入进烘箱内,固化活性物质Pb和聚苯胺(PANI)凝胶。制得的电极结构如图1所示,Gr和聚苯胺(PANI)凝胶均匀分布在电极内。
在两个电极之间的第二半固态电解质是由聚乙烯醇(PVA)凝胶和硫酸制备得到,且硫酸的加入量与PVA的质量比值为1。
实施例1组装的铅酸电池***经过电化学全电阻光谱学(EIS)测试,测试频率为10-10000Hz。阻抗数据符合等效电路模型,参见图3中的插图,用于提取电荷转移电阻(RCT)值。如图4所示,加入Gr后,电极的RCT降低了21%。组装的铅酸电池***还经过了在20mA充电和放电的深度循环测试。如图5所示,放电曲线显示在相同的测试条件下,PbG的放电时间比Pb延长了6%。这有可能是由于降低的RCT导致活性颗粒较高的可逆性。如图6所示,添加Gr和GO导致增加了PSoC的循环寿命。添加0.2wt%的Gr和0.2wt%的GO,循环寿命增加了200%。
实施例2:
一种铅酸电池***中,电极复合物由99.8份质量的活性物质Pb、0.1份质量的聚苯胺(PANI)凝胶和0.1份质量的碳纳米管混合制备。使用行星式搅拌机,按照上述质量比,将活性物质Pb与Gr相混合,加入PANI和硫酸,其中硫酸的加入量与PANI的质量比值为0.25。将所得到的浆体打印在现有的集电极上,然后放入进烘箱内,固化活性物质Pb和聚苯胺(PANI)凝胶。Gr和聚苯胺(PANI)凝胶均匀分布在电极内。
在两个电极之间的第二半固态电解质是由PVA凝胶和硫酸制备得到,且硫酸的加入量与PVA的质量比值为0.25。
本实施例组装的铅酸电池***经过电化学全电阻光谱学(EIS)测试,测试频率为10-10000Hz。阻抗数据符合等效电路模型。加入碳纳米管后,电极的RCT降低了18%。组装的铅酸电池***还经过了在20mA充电和放电的深度循环测试,放电时间比Pb延长了4%,同时也延长了循环寿命。
实施例3:
一种铅酸电池***中,电极复合物由70份质量的活性物质Pb、10份质量的聚苯胺(PANI)凝胶和20份质量的Gr氧化物混合制备。使用行星式搅拌机,按照上述质量比,将活性物质Pb与Gr氧化物相混合,加入PANI和硫酸,其中硫酸的加入量与PANI的质量比值为20。将所得到的浆体打印在现有的集电极上,然后放入进烘箱内,固化活性物质Pb和聚苯胺(PANI)凝胶。Gr氧化物和聚苯胺(PANI)凝胶均匀分布在电极内。
在两个电极之间的第二半固态电解质是由PVA凝胶和硫酸制备得到,且硫酸的加入量与PVA的质量比值为20。
本实施例组装的铅酸电池***经过电化学全电阻光谱学(EIS)测试,测试频率为10-10000Hz。阻抗数据符合等效电路模型。加入Gr氧化物后,电极的RCT降低了20%。组装的铅酸电池***还经过了在20mA充电和放电的深度循环测试,放电时间比Pb延长了5%,同时也延长了循环寿命。
(2)下面通过实施例说明锂离子电池***。
实施例4:
一种锂离子电池***中,其中第一半固态电解质的制备如下:首先将LiPF6溶解在碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DEC)的混合溶剂中形成第一锂盐溶液,其中PC与DEC的体积比为1:2,LiPF6在碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DEC)的混合溶剂中的浓度为1.2mol·dm-3;之后将其加入进聚丙烯腈(PAN)基单体,形成锂导电聚合物;石榴石Li7-xLa3Zr2-xTaxO12通过固态反应或溶胶凝胶法制备,x为0-2,将石榴石与锂导电聚合物混合形成第一半固态电解质。上述第一半固态电解质中,石榴石占第一半固态电解质质量的96%,第一锂盐溶液占余量的98%,PAN占余量的2%。将94.8份质量的活性物质钛酸锂氧化物(LTO)与0.2份质量的Gr和5份的第一半固态电解质混合形成混合物,然后将其打印或喷涂在现有的集电极上形成阳极电极,将其置于烘箱内,以固化活性物质和聚合物。所制得的电极的结构如图2所示,Gr和带有陶瓷基离子导体的Li导电聚合物凝胶均匀分布在电极内。
第二半固态电解质与第一半固态电解质制备过程相同。
本实施例组装的锂离子电池***经过电化学全电阻光谱学(EIS)测试,测试频率为10-10000Hz。阻抗数据符合等效电路模型。电极的RCT降低了22%。经过了在20mA充电和放电的深度循环测试,放电时间延长,同时也延长了循环寿命。
实施例5:
一种锂离子电池***中,其中第一半固态电解质的制备如下:首先将Li[N(SO2F)2]溶解在碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DEC)的混合溶剂中形成第一锂盐溶液,其中PC与DEC的体积比为1:1,Li[N(SO2F)2]在碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DEC)的混合溶剂中的浓度为2mol·dm-3;之后将其加入进聚丙烯酸(PAA),形成锂导电聚合物;石榴石Li7La3Zr2O12通过固态反应或溶胶凝胶法制备,将石榴石与锂导电聚合物混合形成第一半固态电解质。上述第一半固态电解质中,石榴石占第一半固态电解质质量的99%,第一锂盐溶液占余量的90%,PAA占余量的10%。将99.98份质量的活性物质磷酸铁锂(LFP)与0.1份质量的Gr和0.1份的第一半固态电解质混合形成混合物,然后将其打印或喷涂在现有的集电极上形成阳极电极,将其置于烘箱内,以固化活性物质和聚合物。Gr和带有陶瓷基离子导体的Li导电聚合物凝胶均匀分布在电极内。
第二半固态电解质与第一半固态电解质制备过程相同。
本实施例组装的锂离子电池***经过电化学全电阻光谱学(EIS)测试,测试频率为10-10000Hz。阻抗数据符合等效电路模型。电极的RCT降低了20%。经过了在20mA充电和放电的深度循环测试,放电时间延长,同时也延长了循环寿命。
实施例6:
一种锂离子电池***中,其中第一半固态电解质的制备如下:首先将LiPF6溶解在碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DEC)的混合溶剂中形成第一锂盐溶液,其中PC与DEC的体积比为1:1,LiPF6在碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DEC)的混合溶剂中的浓度为0.5mol·dm-3;之后将其加入进聚丙烯腈(PAN)基单体,形成锂导电聚合物;石榴石Li7-xLa3Zr2-xTaxO12通过固态反应或溶胶凝胶法制备,x为0-2,将石榴石与锂导电聚合物混合形成第一半固态电解质。上述第一半固态电解质中,石榴石占第一半固态电解质质量的96%,第一锂盐溶液占余量的98%,PAN占余量的2%。将70份质量的活性物质钛酸锂氧化物(LTO)与20份质量的GrO和10份的第一半固态电解质混合形成混合物,然后将其打印或喷涂在现有的集电极上形成阳极电极,将其置于烘箱内,以固化活性物质和聚合物。GrO和带有陶瓷基离子导体的Li导电聚合物凝胶均匀分布在电极内。
第二半固态电解质与第一半固态电解质制备过程相同。
本实施例组装的锂离子电池***经过电化学全电阻光谱学(EIS)测试,测试频率为10-10000Hz。阻抗数据符合等效电路模型。电极的RCT降低了21%。经过了在20mA充电和放电的深度循环测试,放电时间延长,同时也延长了循环寿命。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进或变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于可再充电电池的电极复合物,其特征在于,包含活性物质、碳添加剂和第一半固态电解质。
2.根据权利要求1所述的电极复合物,其特征在于,可再充电电池为铅酸电池***,所述第一半固态电解质包含第一胶凝聚合物和硫酸,所述活性物质、碳添加剂和第一胶凝聚合物的质量比为:活性物质70份-99.98份、碳添加剂0.01份-20份以及第一半固态电解质0.01份-10份;所述硫酸和所述第一胶凝聚合物的质量比值为0.25-20。
3.根据权利要求2所述的电极复合物,其特征在于,所述第一胶凝聚合物是物理交联或化学交联的聚合基凝胶(polymeric-based gel),该聚合基凝胶(polymeric-based gel)为聚苯胺(PANI)。
4.根据权利要求1所述的电极复合物,其特征在于,可再充电电池为锂离子电池***,所述第一半固态电解质包含第二胶凝聚合物、第一锂盐溶液以及第一离子导电陶瓷颗粒,所述活性物质、碳添加剂和第一半固态电解质的质量比为:活性物质70份-99.98份、碳添加剂0.01份-20份以及第一半固态电解质0.01份-10份;在所述第一半固态电解质中,第一离子导电陶瓷颗粒的质量占所述第一半固态电解质的质量的90%-99%,余量为第一锂盐溶液和第二胶凝聚合物,所述第一锂盐溶液的质量占余量的90%-98%。
5.根据权利要求4所述的电极复合物,其特征在于,所述第二胶凝聚合物是丙烯酸基凝胶(acrylic-based gel),该丙烯酸基凝胶(acrylic-based gel)为聚丙烯腈或聚丙烯酸;所述第一锂盐溶液是LiPF6、Li[N(SO2F)2]和LiN(SO2CF3)2中的任意一种或几种溶解形成的溶液;所述第一离子导电陶瓷颗粒为石榴石,该石榴石是Li7La3Zr2O12、Li7-xLa3Zr2-xTaxO12中的一种或几种,其中x为0-2。
6.根据权利要求1所述的电极复合物,其特征在于,可再充电电池为铅酸电池***,所述活性物质是Pb或PbO2;或者,可再充电电池为锂离子电池***,所述活性物质是钛酸锂氧化物(lithium titanate oxide)、磷酸铁锂或锂镍锰氧化物(lithium nickel manganeseoxide)。
7.根据权利要求1所述的电极复合物,其特征在于,所述碳添加剂为碳同素异形体;所述碳添加剂的粒径为纳米级至微米级。
8.一种可再充电电池,其特征在于,包含分别由权利要求1-7任一权利要求所述的电极复合物制成的至少一对电极,且每对电极分别作为阳极和阴极。
9.根据权利要求8所述的可再充电电池,其特征在于,所述可再充电电池还包含设置在阳极和阴极之间的第二半固态电解质。
10.根据权利要求9所述的可再充电电池,其特征在于,所述可再充电电池为铅酸电池***,所述第二半固态电解质含有物理或化学交联的第三胶凝聚合物和硫酸,该硫酸与所述第三胶凝聚合物的质量比值为0.25-20,所述第三胶凝聚合物为聚乙烯醇(PVA)、硅胶或聚二甲硅氧烷(PDMS);或者,所述可再充电电池为锂离子电池***,所述第二半固态电解质含有第二离子导电陶瓷颗粒、第二锂盐溶液和第四胶凝聚合物,所述第四胶凝聚合物为丙烯酸基凝胶,该丙烯酸基凝胶为聚丙烯腈或聚合丙烯酸;在所述第二半固态电解质中,所述第二离子导电陶瓷颗粒的质量占所述第二半固态电解质的质量的90%-99%,余量为第二锂盐溶液和第四胶凝聚合物,其中所述第二锂盐溶液的质量占余量的90%-98%;所述第二锂盐溶液为LiPF6、Li[N(SO2F)2]和LiN(SO2CF3)2中的任意一种或几种溶解形成的溶液;所述第二离子导电陶瓷颗粒为石榴石,该石榴石是Li7La3Zr2O12、Li7-xLa3Zr2-xTaxO12中的一种或几种,其中x为0-2。
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