[發(fā)明專利]一種高能量密度、高功率密度鋰離子電池的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611187005.5
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106602072B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝科予;沈超;李楠;魏文飛;宋強;魏秉慶
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

1.一種高能量密度、高功率密度鋰離子電池的制備方法，包括以下環(huán)節(jié)：

a)制備負極

a1)制備獨立的Si₃N₄亞微米線膜，具體制備過程如下：

將含聚脲硅氮烷和催化劑Fe的溶液涂覆在碳纖維的表面，并蓋上一層石墨紙基材，在220-300℃下交聯(lián)之后，前體在1000℃下分解成無定形Si-C-N陶瓷，當溫度升高到Fe-Si-C-N四元體系的共晶溫度時，Si-C-N陶瓷進一步與Fe反應(yīng)形成液態(tài)合金；然后在1000-2000℃下，過飽和液相與N₂氣反應(yīng)，在液/氣界面形成Si₃N₄亞微米線膜，該Si₃N₄亞微米線膜能夠從石墨紙基材完全剝離；

a2)在鋰片表面滴加電解液，將Si₃N₄亞微米線膜覆蓋在鋰片表面，制備得到負極，記為Si₃N₄–Li；

b)制備正極活性材料

b1)制備氧化石墨烯GO；

b2)配制2-3mg·mL^-1的氧化石墨烯GO溶液，加入8:1mg:mL^-1V₂O₅，采用水熱合成法制備得到正極所需的活性材料，該活性材料為釩氧化物H₂V₃O₈與還原氧化石墨烯的復(fù)合材料，記為H₂V₃O₈-Graphene；

c)正、負極組裝

將環(huán)節(jié)b)所得活性材料H₂V₃O₈-Graphene與導(dǎo)電劑Super P和粘結(jié)劑PVDF按照(6-7)：(1-2.5)：(2-1.5)的質(zhì)量比加入溶劑N-甲基吡咯烷酮NMP中配成漿料，涂敷于鋁箔上，烘干作正極，與環(huán)節(jié)a)所得Si₃N₄-Li組裝得到鋰離子電池。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，環(huán)節(jié)b1)具體是：

85％H₃PO₄與濃H₂SO₄按體積比為1:7加入稱有12.5:1mg:mL^-1石墨粉的燒杯中，再向其中緩慢加入125:1mg:mL^-1KMnO₄，于70-90℃下水浴6-12h，反應(yīng)完全后加水降溫；然后向所得溶液中滴加H₂O₂，滴加過程中，溶液由褐色變?yōu)槌壬殡S有氣泡冒出，滴加至溶液無氣泡產(chǎn)生為止，即為氧化石墨烯GO溶液；水洗至中性，離心處理，并冷凍干燥，待用。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，環(huán)節(jié)b2)中所述水熱合成法的具體實現(xiàn)步驟是：將溶液磁力攪拌6h，使其混合均勻；然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙稀反應(yīng)釜中，在170℃-210℃反應(yīng)4h-18h后，收集沉淀，離心清洗并冷凍干燥。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：環(huán)節(jié)c)中，H₂V₃O₈-Graphene與導(dǎo)電劑Super P和粘結(jié)劑PVDF的質(zhì)量比為6：2.5：1.5。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：環(huán)節(jié)a1)中，交聯(lián)反應(yīng)溫度為260℃。