[發明專利]一種高能量密度動力電池

有效

• 申請號: 201310164480.0
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN104143637B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 周偉瑛;殷月輝;呂豪杰;石先興;葛民民
• 申請（專利權）人: 萬向電動汽車有限公司;萬向集團公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/139;H01M4/1391;H01M4/1393
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

1.?一種高能量密度動力電池，包括正極和負極，所述正極包括正集流體及涂覆在正集流體上的正極材料，所述負極包括負集流體及涂覆在負集流體上的負極材料，其特征在于，所述正極材料由以下質量百分比的組分組成：正極活性材料70~96%，正極粘結劑1~10%，正極導電劑1~20%，所述負極材料由以下質量百分比的組分組成：負極活性材料80~94%，負極粘結劑4~16%，負極導電劑1~12%，其中，正極活性材料為富鋰錳基固溶體材料，負極活性材料為負載納米碳化硅多壁碳納米管。

2.?根據權利要求1所述的一種高能量密度動力電池，其特征在于，富鋰錳基固溶體材料的通式為xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，其中M是一種或多種以上的過渡金屬元素，0＜x＜1。

3.?根據權利要求2所述的一種高能量密度動力電池，其特征在于，?富鋰錳基固溶體材料通式中，M=Co、Mn、Mg、Ni、Cr、Al、Ti、Mo、Nd、Ni_0.5Mn_0.5、Ni?_1/3Co_1/3Mn_1/3中的任意一種。

4.?根據權利要求1所述的一種高能量密度動力電池，其特征在于，所述負載納米碳化硅多壁碳納米管多壁碳納米管通過以下方法制得：

（1）?按納米碳化硅與多壁碳納米管的質量比為1：18~20的比例計量多壁碳納米管與納米碳化硅；

（2）將納米碳化硅與多壁碳納米管混合后加入丙酮中制成20~30%固含量的懸濁液，并用頻率為20~30KHz，功率為200~300W的超聲波超聲處理30~60min；

（3）將超聲處理后的懸濁液以氬氣為載氣，載氣流量為15~30L/min，通過平流泵以5~25ml/s的速度加入高頻等離子反應器中進行反應，高頻等離子反應器中的等離子體弧區域溫度為2400~2600℃，反應后得到負載納米碳化硅多壁碳納米管粗品；

（4）待負載納米碳化硅多壁碳納米管粗品冷卻后，在惰性氣體氛圍下以1000~1200℃的溫度煅燒1~5h即得負載納米碳化硅多壁碳納米管。

5.?根據權利要求4所述的一種高能量密度動力電池，其特征在于，納米碳化硅的平均粒徑為5~10nm。

6.?根據權利要求4所述的一種高能量密度動力電池，其特征在于，步驟（2）中的多壁碳納米管與納米碳化硅混合前進行純化處理，純化處理的具體步驟為：先將多壁碳納米管加入到質量百分數為98%的濃硫酸與質量百分數為65%的濃硝酸以體積比3：1混合而成的混合酸液中，然后在100~120℃下加熱回流0.5~1h后用水清洗至pH呈中性，最后在80~100℃下恒溫烘干。

7.?根據權利要求4或6所述的一種高能量密度動力電池，其特征在于，多壁碳納米管內徑為30～50nm，長度為5～20??m。

8.?根據權利要求1所述的一種高能量密度動力電池，其特征在于，正極粘結劑為聚偏氟乙烯。

9.?根據權利要求1所述的一種高能量密度動力電池，其特征在于，負極粘結劑為水性粘結劑LA133。

10.?根據權利要求1所述的一種高能量密度動力電池，其特征在于，正極導電劑、負極導電劑均為導電炭黑、超導碳、導電石墨、鱗片石墨、碳納米管中的一種或幾種。