一种电解液及其配制方法和电池技术

本发明专利技术公开了一种电解液及其配制方法和电池，该电解液的配制方法包括以下步骤：先设定目标电解液的目标参数，该目标参数包括：OH

An electrolyte and its preparation method and battery

The invention discloses an electrolyte and its preparation method and a battery. The preparation method of the electrolyte includes the following steps: setting the target parameters of the target electrolyte first, and the target parameters include: OH;

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及其配制方法和电池
本专利技术涉及电池
，具体涉及一种电解液及其配制方法和电池。
技术介绍
镍电极作为一个电化学性能优良的可逆电极，被广泛应用于碱性二次电池的正极，如常见的镍氢电池、镍锌电池、镍镉电池等。随着镍电池的发展和市场需求变迁，高容量镍电池和低成本镍电池已成为重要的两个分支。镍电极的容量直接决定了镍电池的容量，而镍电极的容量＝活性物质用量×活性物质单位容量，因此提升镍电极活性物质的单位容量，可以有效降低活性物质的用量，从而降低镍电极成本，也降低了镍电极需要的空间，从而可以直接降低成本和高容量镍电池制作难度。一般而言，镍电极活性物质，至少包括氢氧化亚镍、钴的化合物、锌的化合物、添加剂和粘结剂等几部分组成，其中，氢氧化亚镍是实现容量的主要成分，其余是辅助实现并延缓容量衰减的必要成分。通常，提升活性物质单位容量的方法是提升氢氧化亚镍在混合活性物质中的占比，即降低钴的化合物、锌的化合物、添加剂和粘结剂的占比。当较低钴含量时，如小于4％时，因氢氧化亚镍的利用率低，混合活性物质的单位容量也难以提升。当较低锌含量时，如小于3％，则镍电极的性能会快速衰减，只能维持短暂的几周较高的容量状态。添加剂和粘结剂的用量占比本身就很低，调整用量对混合活性物质的单位容量影响非常小，反而会明显造成镍电极的性能恶化。总体而言，在调整氢氧化亚镍占比方面，即使牺牲掉约30％～50％的循环寿命性能，能提升的混合活性物质单位容量都不太可能超过2％，往往得不偿失。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种电解液及其配制备方法和电池。本专利技术所采用的技术方案是：一种电解液的配制方法，包括以下步骤：S1、设定目标电解液的目标参数，所述目标参数包括：OH-离子的体积摩尔浓度以及K+、Li+和Na+的原子比；所述OH-离子的体积摩尔浓度为10～15mol/L；S2、根据所述目标参数计算原料配比，进而配制电解液；S3、表征所述电解液。步骤S1中，K+、Li+和Na+的原子比等于电解液的阳离子中K+、Li+和Na+的摩尔比。优选地，步骤S1中，所述目标参数中，K+的原子比≤35％，Li+的原子比≤3％，Na+的原子比≥62％。另外，一般情况下，要求目标电解液中Ba2+离子的原子比≤0.01％。因为配制高浓度电解液时，若直接采用较浓碱液配制，高浓度电解液中溶质质量占比高，即单位水中投入了更多的KOH和NaOH，单位空间内溶解热更多，散热冷却过程水分蒸发量难以控制，造成浓度偏离预期，配制精准可能存在困难。因而，步骤S2中配制电解液的过程优选为先用饱和法配制母液，再用母液配制电解液。所述饱和母液中杂质CO32-离子的溶解度极低，且不存在固体原料中存在的水分含量的影响，故可视母液为纯净的、有效成分准确确定的原料。具体配制过程为：先在温度T±0.5℃条件下配制各原料的饱和溶液作为母液；根据各原料在温度T条件下的溶解度计算所述母液中溶质的质量浓度；根据所述目标参数折算所述母液用量配比(可按质量计量以便于准确取料)，再按折算所得的用量配比取料配制电解液。其中，根据氢氧化钾、氢氧化钠的溶解度特性，温度T优选20～50℃。在配制较高浓度电解液过程中采用饱和法，配制各原料的饱和溶液作为母液，因同离子效应，碳酸钾或碳酸钠的溶解度显著降低，母液中CO32-的浓度极低，即相当于母液为恒温条件下浓度恒定的纯净溶液，配制目标电解液时，按设计配比加入各原料母液，再加水稀释至目标浓度，因稀释热远比溶解热小，避免操作过程水分明显蒸发带来的变异，提高配制精准度。优选地，步骤S2具体为：根据所述目标参数中OH-离子的体积摩尔浓度先预估OH-离子的质量摩尔浓度，得到OH-离子的质量摩尔浓度的预估值；再根据所述OH-离子的质量摩尔浓度的预估值及其他目标参数(包括K+、Li+和Na+的原子比)计算原料配比，进而配制电解液；步骤S3中，表征电解液包括测定所述电解液的密度、所述电解液中OH-离子的质量摩尔浓度，以及根据测定的密度和质量摩尔浓度计算OH-离子的体积摩尔浓度；其中，测定所述电解液中OH-离子的质量摩尔浓度的方法优选为：用天平称量取所述电解液并进行酸碱滴定，测得其中OH-离子的摩尔数，计算得所述OH-离子的质量摩尔浓度，单位为mol/Kg；具体可采用高精度的分析天平称重，分析天平的称量精度为±0.001g以内或百分偏差≤0.2％，此部分偏差远低于以体积计量的量取方式，确保了以质量浓度计量的表征方式，精度远高于体积摩尔浓度；可避免高浓度电解液自身的高粘度特性，表面张力大，使用以体积计量的方式量取时，偏差较大，特别是滴定OH-时，移液管量取偏差甚至可能超过5％，故OH-浓度的精准表征存在困难的问题。优选地，电解液的配制方法还包括：S4、对比所得OH-离子的体积摩尔浓度与所述目标参数中OH-离子的体积摩尔浓度，若两者存在偏差，则重新调整OH-离子的质量摩尔浓度的预估值，重复步骤S2至步骤S4的操作，直至所配制的电解液中OH-离子的体积摩尔浓度与所述目标参数中OH-离子的体积摩尔浓度相等。即采用假设检验的方式，逐渐逼近最接近目标参数的配比，反复微调确保精确地得到目标电解液。得到精确表征出以质量度量的OH-离子浓度的目标电解液，OH-离子的质量摩尔浓度单位为mol/Kg，从而可以质量计量所述电解液的使用量，并用于电池制作。本专利技术还提供了一种电解液，由以上任一种电解液的配制方法配制而成。另外，本专利技术还提供了一种电池，包括以上电解液。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术提供一种电解液及其配制方法和电池，该电解液设计上采用高浓度配比，提升电解液有效浓度，即提升OH-的活度，通过配制OH-离子浓度为10～15mol/L的电解液，应用于电池可有效提升混合活性物质的单位容量。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明。图1是本专利技术实施例9中电池容量检测所得混合活性物质单位容量与电解液总OH-浓度的关系图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1一种电解液，具体配制方法包括以下步骤：S1、设定目标电解液的目标参数，包括OH-离子的体积摩尔浓度为10mol/L，电解液中K+、Li+和Na+的含量分别为20％、79％和2％。其中，K+、Li+和Na+的含量即是K+、Li+和Na+各自与电解液中阳离子总量(等于OH-离子总量)的摩尔百分比。S2、根据目标电解液的目标参数计算出原料配比。具体地，若配制1L的碱液，所需KOH、NaOH和LiOH的质量配比为：KOH：10mol×20％＝2mol＝2×57＝114g；NaOH：10mol×78％＝7.8mol＝7.8×40＝312g；LiOH：10mol×2％＝0.2mol＝0.2×24＝4.8g。先配制单一原料的饱和溶液作为母液，根据各原料的溶解度计算母液中溶质的质量浓度，进而重新折算按母液质量计量的配比，进而配制电解液。具体地，如上根据设定预配制电解液中OH-离子的浓度以及K+、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液的配制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设定目标电解液的目标参数，所述目标参数包括：OH

【技术特征摘要】
1.一种电解液的配制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设定目标电解液的目标参数，所述目标参数包括：OH-离子的体积摩尔浓度以及K+、Li+和Na+的原子比；所述OH-离子的体积摩尔浓度为10～15mol/L；S2、根据所述目标参数计算原料配比，进而配制电解液；S3、表征所述电解液。2.根据权利要求1所述的电解液的配制方法，其特征在于，步骤S2中，配制电解液的过程为先用饱和法配制母液，再用母液配制电解液；具体包括：先在温度T±0.5℃条件下配制各原料的饱和溶液作为母液；根据各原料在所述温度T条件下的溶解度计算所述母液中溶质的质量浓度；根据所述目标参数折算所述母液的用量配比，按折算所得的用量配比取料配制电解液。3.根据权利要求2所述的电解液的配制方法，其特征在于，步骤S2中，所述温度T为20～50℃。4.根据权利要求1所述的电解液的配制方法，其特征在于，步骤S2具体为：根据所述目标参数中OH-离子的体积摩尔浓度先预估OH-离子的质量摩尔浓度；再根据所述OH-离子的质量摩尔浓度及其他目标参数计算原料配比；进而配制电解液；步骤S3中，表征电解液包括测定所述电解液的密度、所述电解液中OH...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱加雄，蔡小娟，
申请(专利权)人：深圳市豪鹏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44