[發(fā)明專利]一種用于手持電子游戲機(jī)的鋰電池的負(fù)極的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310118412.0
• 申請(qǐng)日: 2013-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103151496A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬軍昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬軍昌
• 主分類號(hào): H01M4/139
• 分類號(hào): H01M4/139;H01M4/36;H01M4/62
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及手持電子游戲機(jī)的電源領(lǐng)域，尤其涉及一種用于手持電子游戲機(jī)的鋰電池的負(fù)極的制備方法。

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背景技術(shù)

手持電子游戲機(jī)由于體積小，攜帶方便，而日益受用戶歡迎。于此同時(shí)，用戶對(duì)手持電子游戲機(jī)的性能要求也越來(lái)越高，表現(xiàn)尤為突出的是對(duì)游戲機(jī)的電池續(xù)航時(shí)間的要求越來(lái)越高，同時(shí)，用戶也希望能夠節(jié)約電池的充電時(shí)間，此外對(duì)于電池的重復(fù)使用壽命的要求也越來(lái)越高。

手持游戲機(jī)在選用電池時(shí)主要需要考慮容量、電池循環(huán)穩(wěn)定性能（決定電池的使用壽命）、環(huán)境適應(yīng)性能以及充電速率等。鋰離子電池作為一種新型的化學(xué)電源，因其輸出電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小、安全，非常適合作為手持游戲機(jī)。但目前鋰離子電池的電化學(xué)體系很難滿足既能大電流充電又能確保短路時(shí)電池安全的要求。在現(xiàn)有的鋰離子電池中，如果大電流充電，很容易在負(fù)極上形成鋰枝晶，進(jìn)而造成短路，發(fā)生安全事故。此外，目前商品化的鋰離子電池負(fù)極采用石墨化碳，如中間相碳微球MCMB和CMS材料，這類材料嵌脫鋰過(guò)程中體積膨脹基本在9％以下，表現(xiàn)出較高的庫(kù)侖效率和優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性能。但石墨的理論嵌鋰容量為372mAh/g，實(shí)際已達(dá)到370mAh/g，因此，石墨電極本身較低的理論儲(chǔ)鋰容量使其很難再取得突破性進(jìn)展，研究人員一直在探索一種新型高比容量的電極材料來(lái)替代石墨化碳材料。硅的理論容量高達(dá)4200?mAh/g，使用硅負(fù)極可大幅提高鋰離子電池的能量密度，但是硅在充放電過(guò)程中體積變化巨大（約300%），循環(huán)穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于手持電子游戲機(jī)的鋰電池的負(fù)極的制備方法，以提高手持游戲機(jī)的電池續(xù)航時(shí)間、使用壽命、以及有安全保障的充電速率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種用于手持電子游戲機(jī)的鋰電池的負(fù)極的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

（1）制備碳硅復(fù)合材料

將金屬錫粒連續(xù)地加入到900-1000℃的熔融氣化器中，使其變?yōu)殇\蒸氣，在氮?dú)庾霰Ｗo(hù)氣和載氣的條件下將錫蒸氣帶入管式反應(yīng)器中，同時(shí)將硫酸硅以液態(tài)的形式緩慢引入到1050-1100℃的管式反應(yīng)器中氣化后與錫反應(yīng)，生成的硅粉顆粒及氯化鋅副產(chǎn)物在載氣的推動(dòng)下進(jìn)入到常溫冷卻沉積器中冷卻沉積，冷卻沉積而得的硅粉顆粒與硫酸鋅被硅粉收集器收集，然后經(jīng)過(guò)40-50wt％的氫氟酸酸洗和真空干燥處理，得到納米硅粉顆粒；

將對(duì)苯二酚溶解在草酸溶解氫氧化鈉的膠體溶液中，加入丙酮，所述苯二酚與丙酮的摩爾比為1:2-1:3，在50-100℃反應(yīng)10-20小時(shí)，將固體產(chǎn)物分離并干燥后，在氬氣氣氛中1500-2000℃炭化1-2小時(shí)，將得到的產(chǎn)物浸泡在硝酸中，脫除金屬元素，分離得到多孔碳材料；

將上述納米硅與多孔碳按照質(zhì)量比2:1-1:2的比例混合，加入到濃度為35-40wt％的氫氟酸溶液中攪拌0.5-1h，超聲分散完成后過(guò)濾，用蒸餾水水洗滌除去氫氟酸、氟硅酸等，100-110℃干燥產(chǎn)物得到多孔碳基體復(fù)合納米硅粒子的碳硅復(fù)合材料；

（2）制備負(fù)極漿料

使用如下物質(zhì)重量份配比負(fù)極漿料：

上述碳硅復(fù)合材料?90-100

PVDF粘接劑???5-10

丙酮??????60-80

丁腈橡膠????5-7

炭黑??????3-5

將上述丁腈橡膠加入到上述丙酮中分散，制成分散液，將分散液放入攪拌機(jī)中以500-700轉(zhuǎn)/分鐘攪拌2-3小時(shí)，向攪拌機(jī)中加入炭黑，以1000-1500轉(zhuǎn)/分鐘攪拌3-4小時(shí)，再向攪拌機(jī)加入上述PVDF和碳硅復(fù)合材料，以1500-2000轉(zhuǎn)/分鐘攪拌3-5小時(shí)得到負(fù)極漿料；?

（3）制作負(fù)極片

將上述漿料涂布在10-20μm的電解銅箔上，涂布后置于烤箱烘烤，烘烤溫度為80-100℃，冷卻后輥壓，然后根據(jù)電池極片的制作規(guī)格把輥壓好的極片進(jìn)行橫切和分切出需要尺寸，得到負(fù)極片。?

優(yōu)選的，在步驟（2）的超聲分散時(shí)間3-4h，超聲功率為100-150W。

優(yōu)選的，在步驟（3）中所述的負(fù)極涂布面密度為30-40mg/cm²。

本發(fā)明的效果在于：