[發明專利]一種粉末鋰電極的制備方法

無效

• 申請號: 201110404237.2
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102437310A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 桑林;丁飛;張晶;徐志彬;劉興江
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術領域

本發明屬于金屬鋰電池技術領域，尤其是涉及一種粉末鋰電極的制備方法。?

背景技術

金屬鋰電池因其具有較高的工作電壓和放電比容量，長期以來備受關注。目前商業化比較成熟的金屬鋰電池主要有鋰-碘電池、鋰-二氧化錳電池、鋰-亞硫酰氯電池等，在日常消費電子產品以及便攜式移動通訊中應用非常廣泛。?

目前公知的金屬鋰電池通常使用鋰箔作為制作負極的材料，集流體材料為鎳基和銅基材料，形態為二維網狀或箔狀，通過將鋰箔與銅/鎳網或銅/鎳箔在一定壓力下壓合得到金屬鋰電極。這種金屬鋰電極的界面性質在很大程度上影響著電極的放電性能。研究表明，金屬鋰在非水電解質溶液中的交換電流密度很小（<0.85mA/cm²），使得其在該類電解質溶液中無法進行大電流放電，這嚴重制約了鋰電池的倍率放電性能，導致金屬鋰電池的倍率特性較差，而鋰電極又是決定電池放電性能的關鍵所在，因此，在需要大功率電能輸出的場合，如電動工具或電動汽車中，鋰箔負極的金屬鋰電池難以得到應用。?

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種放電電流密度大、放電倍率特性高、能夠滿足大功率電能輸出的粉末鋰電極的制備方法。?

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：?

一種粉末鋰電極的制備方法，其特點是：包括將含有粉末鋰的填充物填充在焊有電流引出線的三維多孔結構的金屬集流體的空隙中，直至金屬集流體內部空隙被填充物完全充滿，然后將金屬集流體壓制成型，即為粉末鋰電極。

本發明還可以采用如下技術方案：?

所述填充物中還均勻混合有導電劑3。

所述金屬集流體為孔隙率50%-95%的泡沫銅或泡沫鎳。?

所述電流引出線為銅絲或鎳絲。?

所述導電劑為導電碳粉Super?P、導電碳粉VGCF、導電乙炔黑、導電銀粉、活性碳粉中的一種。?

所述粉末鋰的制備過程為：惰性氣氛保護下，將185℃-250℃熔融金屬鋰與熱硅油按體積比1:40-1:120混合，倒入高速分散攪拌機中，在600～6000rp/min條件下分散攪拌60-180分鐘，形成鋰的乳濁液，然后在快速冷卻機中將所述鋰的乳濁液迅速冷卻至25℃的室溫，形成鋰的混合液，再將混合液倒入40-800目篩中，得到濕粉末鋰；將所述濕粉末鋰用無水環己烷充分清洗，除去表面附著的硅油，然后在真空烘箱中90℃-120℃干燥12-24h，過40-800目篩網后，制得粒徑為10um-150um的粉末鋰。?

所述填充過程包括：所述金屬集流體水平放置在不銹鋼平板上，所述填充物均勻撒落在金屬集流體表面，并用毛刷輕掃，使填充物下落并完全填充在泡沫金屬空隙中。?

所述電流引出線通過超聲焊焊接在金屬集流體邊角處。?

所述壓制的壓力為0.01Mpa-80Mpa。?

本發明具有的優點和積極效果是：?

1、本發明采用了含有粉末鋰的電極，使得活性物質粉末化，有效增加了電極的比表面積，可達到0.4m²/g，是傳統鋰箔電極比表面積的4倍以上；并且由于粉末電極中存在大量的孔隙，有利用電解液對其內部的浸潤，改善了電解液與金屬鋰的界面相容性，降低了電極的反應阻抗，大大提高了界面反應活性，從而提高了電極的放電電流密度，有效改善了電池的放電倍率特性，采用該電極制備的金屬鋰電池能夠滿足大功率電能輸出，可廣泛應用于大功率動力電動工具和電動車等領域。

2、本發明采用了三維多孔結構的泡沫銅或泡沫鎳作為電極集流體，既保證了粉末鋰與電極集流體直接接觸部分的粘接牢固，又保證了粉末鋰與粉末鋰之間的粘接力，有效防止了電極在使用過程中的脫粉。?

3、本發明通過在粉末鋰中摻入了導電粉末，進一步提高了粉末鋰電極的放電性能。

4、本發明結構簡單、制備工藝簡便，過程容易實現。?

附圖說明

圖1是本發明制備的粉末鋰電極結構示意圖；?

圖中，1-電流引出線，2-粉末鋰，3-導電劑，4-金屬集流體。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖1詳細說明如下：?

粉末鋰電極的制備過程如下：?

⑴?粉末鋰的制備