[發明專利]一種高能量密度、高功率密度鋰離子電池的制備方法

有效

• 申請號: 201611187005.5
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106602072B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 謝科予;沈超;李楠;魏文飛;宋強;魏秉慶
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 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

本發明涉及鋰離子電池的制備方法，提供一種高能量密度、高功率密度新型鋰離子電池的制備方法。包括以下步驟：a)制備負極；a1)制備Si₃N₄亞微米線膜；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；b)制備正極活性材料；b1)制備氧化石墨烯GO；b2)配制氧化石墨烯GO溶液，加入V₂O₅，制備得到正極所需的活性材料；c)正、負極組裝；將b)所得活性材料H₂V₃O₈?Graphene與導電劑Super P和粘結劑PVDF按照一定的質量比加入溶劑NMP中配成漿料，涂敷于鋁箔上，烘干作正極，與a)所得Si₃N₄?Li組裝得到鋰離子電池。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池的制備方法。

背景技術

作為混合動力汽車、智能電網和電動工具的能源供給者，目前鋰離子電池很不理想，其能量密度(一般為500Wh·kg^-1)和功率密度(一般為1500W·kg^-1)較低，無法滿足混合動力能源領域的要求。

在反復充放電過程中，金屬鋰表面生長出鋰枝晶，會刺透在正負極之間起電子絕緣作用的隔膜，最終接觸到正極，造成電池內部短路，引起安全問題。具體原因是：金屬鋰片與電解液相接觸會發生反應，形成一層固體電解質中間相(SEI膜)，這層SEI膜直接控制著鋰電極的電化學行為。充放電過程中，鋰離子能夠通過SEI膜發生鋰的沉積和溶解過程，但在沉積溶解過程中，SEI膜難以適應鋰表面形態的變化，SEI膜破裂，導致形成一些“高活性位點”，從而加速這些部位鋰的沉積和溶解速度，導致鋰電極表面電流分配不均勻，進一步促使鋰枝晶的形成從而引起一系列安全問題。

現有的抑制鋰枝晶的方法主要有：(1)在電解液中添加有機添加劑和表面活性劑，如C₈F₁₇SO₃Li、C₈F₁₇SO₃-(C₂H₅)₄N、PEO、PEO的二甲醚、二甲基硅烷與環氧丙烷的共聚物等，它們會參與表面膜的形成，鈍化活性高的位點，活化活性低的位點，促使表面趨于平整，起到類似于化學整平劑的作用，以提高鋰電極表面反應進行的均勻、一致性，在一定程度上抑制了鋰枝晶的生長，但并不能完全解決鋰枝晶的生長，有時還會降低電池的比容量和能量密度。(2)使用硬質材料物理阻隔，如在銅網上覆蓋一層硬質材料作為阻隔層，利用物理壓制作用抑制鋰枝晶的生長，但這無疑會增加鋰電池的重量，降低電池的重量比容量。

發明內容

針對目前動力鋰離子電池存在的不足，本發明提供一種高能量密度、高功率密度新型鋰離子電池的制備方法。

本發明的技術方案如下：

a)制備負極

a1)制備獨立的Si₃N₄亞微米線膜；

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；