[發(fā)明專利]磷酸錳鐵鋰組裝水溶液鋰離子電池的方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201210072575.5 | 申請(qǐng)日： | 2012-03-19 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN102610863A | 公開（公告）日： | 2012-07-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 趙銘姝;宋曉平;黃官亮;汪飛 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 西安交通大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01M10/058 | 分類號(hào)： | H01M10/058;H01M4/58;H01M4/485 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200 | 代理人： | 王艾華 |
| 地址： | 710049 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 磷酸 錳鐵 組裝 水溶液 鋰離子電池 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料制備及其在動(dòng)力用鋰離子電池體系中的應(yīng)用，特別涉及一種高功率、高安全性、動(dòng)力用水溶液鋰離子電池體系的組裝方法。
背景技術(shù)
作為一種新型動(dòng)力用鋰離子二次電池，采用無機(jī)水溶液代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋰離子電池的有機(jī)電解液，一是從根本上消除了因有機(jī)電解液與電極材料反應(yīng)可能造成的燃燒、爆炸等安全隱患，二是水溶液電解液的導(dǎo)電率比有機(jī)電解液高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)，在動(dòng)力用能源領(lǐng)域具有較大的競爭潛力。
關(guān)于磷酸錳鐵鋰材料用于傳統(tǒng)鋰離子電池材料的制備方法已經(jīng)有很多的文獻(xiàn)報(bào)道，但是用于水溶液鋰離子電池體系的報(bào)道甚少。溶膠凝膠法和固相燒結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)在于無污染，反應(yīng)溫和，溫度易于控制，粒子尺寸易于控制，反應(yīng)過程對(duì)人體無毒害，反應(yīng)體系中不含有毒成分。除此之外，磷酸錳鐵鋰材料組裝水溶液鋰離子電池的電化學(xué)性能幾乎未見報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種磷酸錳鐵鋰組裝水溶液鋰離子電池的方法。該水溶液鋰離子電池對(duì)環(huán)境友好，是真正的綠色能源電池，其在高功率、高安全性和動(dòng)力用領(lǐng)域中具有應(yīng)用潛力。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
1)制備磷酸錳鐵鋰LiFeXMn1-XPO4正極材料：
采用溶膠凝膠法制備LiFeXMn1-XPO4，具體工藝如下：先將10毫升的乙醇加入到三頸燒瓶中，通入氮?dú)?，在溫度控制范圍?5-40℃下，進(jìn)行磁力攪拌，形成溶液A；20分鐘后，將氯化亞鐵和氯化亞錳固體按(X∶1-X)(X＜1)摩爾比加入溶液A中，攪拌3小時(shí)，形成溶液B；將1摩爾/升的五氧化二磷的乙醇溶液10毫升加入溶液B中，攪拌3小時(shí)，形成溶液C；在溶液C中加入乙酸鋰乙醇溶液10毫升，攪拌2小時(shí)，形成溶液D；在溶液D中加入1摩爾/升的檸檬酸乙醇溶液10毫升，攪拌12小時(shí)，形成溶液E；然后將溶液E的溫度升高至70-80℃，使其中的乙醇蒸發(fā)，形成干凝膠；將干凝膠置于瓷舟，放入Fe-Cr-Al絲電阻絲爐中，以1-5℃·min-1的升溫速率加熱到450-650℃，保溫3-6小時(shí)；然后隨爐冷卻至室溫，在瑪瑙研缽內(nèi)研磨獲得LiFeXMn1-XPO4樣品；
2)制備釩酸鋰負(fù)極材料：
選取Li2CO3和V2O5為原料，按照(1.02～1.06)∶3摩爾比稱樣，將上述原料放入球磨罐，裝入瑪瑙研磨球，球磨20-24小時(shí)，獲得混合粉末，在15-20MPa的壓強(qiáng)下，保壓10-15分鐘，脫模獲得圓柱塊；將獲得的圓柱塊置于瓷舟中，放入電阻絲臥式管式加熱爐，采用下述煅燒過程：以3-5℃·min-1的升溫速率加熱到650-680℃，保溫10-12小時(shí)；隨爐冷卻至室溫；再以3-5℃·min-1的升溫速率加熱到300-350℃，保溫8-10小時(shí)；隨爐冷卻至室溫，獲得釩酸鋰LiV3O8樣品；
3)制備電極片：
a.按質(zhì)量百分比為80∶10∶10或者85∶10∶5稱取LiFeXMn1-XPO4、乙炔黑、聚偏二氟乙烯；
b.將聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P1；
c.將LiFeXMn1-XPO4和乙炔黑混合，加入到溶液P1中，得到黑色漿料Q1；
d.按質(zhì)量百分比為80∶10∶10或者85∶10∶5稱取LiV3O8、乙炔黑、聚偏二氟乙烯；
e.將聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液P2；
f.將LiV3O8和乙炔黑混合，加入到溶液P2中，得到黑色漿料Q2；
g.分別將黑色漿料Q1、Q2用刮粉刀涂在鎳網(wǎng)上，在真空條件下85-100℃干燥8-10小時(shí)，分別得到LiFeXMn1-XPO4正極電極片和LiV3O8負(fù)極電極片；
4)配制水溶液電解液：
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