[發(fā)明專利]一種高能量密度鋰離子電池及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410163856.0
• 申請(qǐng)日: 2014-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103915649A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張衛(wèi)新;馬國(guó);楊則恒;王強(qiáng);谷和云;曾暉;陸劍波;陳公德;張穎朦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M10/0525
• 分類號(hào): H01M10/0525;H01M4/131;H01M10/058
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種高能量密度鋰離子電池，包括電池外殼、設(shè)置在電池外殼內(nèi)的電池芯體及填充在電池外殼內(nèi)的電解液；所述電池芯體包括正極片、負(fù)極片及隔膜，其特征在于：

以高電壓鎳錳酸鋰材料或高比容量富鋰錳基材料作為所述正極片的活性材料；

以在金屬集流體基底上生長(zhǎng)的過(guò)渡金屬氧化物薄膜作為所述負(fù)極片。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量密度鋰離子電池，其特征在于：所述高電壓材料為鎳錳酸鋰或鎳錳酸鋰的改性材料；所述高比容量富鋰錳基材料為xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，其中0≤x≤1，M為Co、Ni或Mn中的一種或幾種按任意比例混合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量密度鋰離子電池，其特征在于：以在不銹鋼金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化鐵Fe₂O₃薄膜作為所述負(fù)極片、或以在鎳或泡沫鎳金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化鎳NiO薄膜作為所述負(fù)極片、或以在銅金屬集流體基底或泡沫鎳金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化銅CuO薄膜作為所述負(fù)極片。

4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高能量密度鋰離子電池，其特征在于：根據(jù)負(fù)極片首次不可逆容量損失的大小，選擇正極片的活性材料，以所述正極片的活性材料脫出而不能回嵌的鋰離子向負(fù)極片提供首次放電過(guò)程中形成SEI膜時(shí)所需要的鋰源。

5.權(quán)利要求1、2或3所述高能量密度鋰離子電池的制備方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行：

制備正極片：將正極片的活性材料、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑混合調(diào)制成漿料，均勻涂附在鋁箔集流體上，烘干后即得正極片；

制備負(fù)極片：以金屬集流體為基底，在其上生長(zhǎng)過(guò)渡金屬氧化物薄膜，獲得負(fù)極片；

裝配：按正極片—隔膜—負(fù)極片的順序組裝成電池芯體并安裝于電池外殼內(nèi)，然后注入電解液并封口，即得高能量密度鋰離子電池。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：

所述負(fù)極片按如下步驟制備：

當(dāng)以在不銹鋼金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化鐵Fe₂O₃薄膜作為負(fù)極片時(shí)，制備過(guò)程為：以NaOH或NH₃·H₂O為溶劑配制濃度為0.1-1mol/L的堿性水溶液，并在所述堿性水溶液中加入氧化劑獲得堿性體系；所述氧化劑為濃度為30wt％的H₂O₂或濃度為0.5-1mol/L的(NH4)₂S₂O₈，所述氧化劑與所述堿性水溶液的體積比為0.5～2：1；將不銹鋼金屬集流體基底加入到所述堿性體系中，以120-180℃的水熱條件反應(yīng)2-10h，洗滌、65℃烘干獲得氧化鐵Fe₂O₃薄膜；

當(dāng)以泡沫鎳金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化銅CuO薄膜作為負(fù)極片時(shí)，制備過(guò)程為：將泡沫鎳金屬集流體基底放入40ml濃度為0.1-1mol/L的Cu(NO₃)₂水溶液中，并加入3mL濃度為0.1-1mol/L的NH₃·H₂O水溶液，在60℃的水浴鍋中反應(yīng)2-10h，洗滌、65℃烘干獲得氧化銅CuO薄膜。