[發明專利]一種彌散電池的制備方法

在審

• 申請號: 201710357562.5
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107195859A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 丁飛;鐘海;徐志彬;李楊
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/36;H01M4/62;H01M4/66;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司12101
• 代理人: 李鳳

技術領域

本發明屬于型彌散電池技術領域，特別是涉及一種彌散電池的制備方法。

背景技術

目前，高性能、高安全性電源的研發是軍隊信息化、裝備現代化的保證。先進裝備的發展要求配備高能量、高功率、高安全可靠性、長壽命的化學電源。提高電池能量密度、工作壽命和安全可靠性是長期以來電池技術研究的主要方向。目前的鋰離子電池存在著安全性差、快充快放以及續航能力不佳等問題，以固態電解質代替傳統液態電解質組裝得到的固態電池有望從根本上解決鋰二次電池所存在的安全隱患，同時金屬鋰等在液態體系中無法兼容的高容量電極材料的使用以及電池結構的簡化可以進一步提高能量密度，因此可以說固態電池是現代軍用設備的理想化學電源。

采用金屬鋰作為負極是提高電池能量密度最為有效的方法，然而金屬鋰在充放電過程中不停地無定向溶解沉積產生鋰枝晶，不論是對傳統液態電解質鋰離子電池還是新興的固態鋰電池都是不容忽視的問題，嚴重影響電池安全性和能量密度的提升。解決鋰枝晶問題的一個重要方案是將金屬鋰負極制備的足夠薄，而這樣會影響電池能量密度的發揮，因此本發明提出了一種彌散電池保證電池能量密度的同時解決鋰枝晶帶來的不利影響。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種彌散電池的制備方法。

本發明的目的是提供一種具有有效提高固態電池界面兼容性、獲得高能量密度和功率密度等特點的彌散電池的制備方法。

本發明將體積應變小、導電能力強的正極活性物質與電子導體、粘結劑按比例混合，采用濕法涂覆的方法獲得能量密度高、大電流充放電能力強的正極層；之后采用不同的鍍層工藝在正極表面依次沉積導電修飾層、電解質層以及負極集流體層，以此獲得高能量、高功率彌散電池。

本發明彌散電池的制備方法所采取的技術方案是：

一種彌散電池的制備方法，其特點是：彌散電池的制備方法包括高能量正極層的制備、正極表面導電修飾層的制備、電解質層的制備和負極集流層的制備過程；正極層制備時，將正極活性物質與電子導體、粘結劑混合，采用濕法涂覆的方法獲得正極層；然后采用鍍層工藝在正極表面依次沉積導電修飾層、電解質層以及負極集流體層，獲得彌散電池。

本發明彌散電池的制備方法還可以采用如下技術方案：

所述的彌散電池的制備方法，其特點是：正極活性物質為LiCoO₂、三元LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O、LiNi_0.85Co_0.1Al_0.05O₂、尖晶石LiMn₂O₄、5V尖晶石LiNi_0.5Mn_1.5O₄、磷酸鹽LiMPO₄(M＝Fe、Mn)、或富鋰材料Li[Li_x(MnM)_1-x]O₂(M＝Ni、Co、Fe)，正極活性物質顆粒粒徑0.1μm-100μm，正極涂覆層厚度10μm-100μm。

所述的彌散電池的制備方法，其特點是：電子導體為乙炔黑、Super P、Super S、350G、碳纖維、碳納米管、科琴黑、石墨類導電劑、石墨烯、聚乙撐二氧噻吩的聚合物·聚苯乙烯磺酸鹽中的一種或多種組合。

所述的彌散電池的制備方法，其特點是：粘結劑為耐高溫穩定粘結劑，包括有機聚合物粘結劑聚丙烯酸、聚碳酸丙烯酯、氧化乙烯接枝聚硅烷化合物，無機粘結劑水玻璃，酚醛樹脂，反鈣鈦礦結構材料Li₃OCl、燒結型導電銀漿中的一種或多種組合。

所述的彌散電池的制備方法，其特點是：涂覆正極所用溶劑為四氫呋喃、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙腈、異丙醚、丙酮、丁酮、異丙醇、丁醇、己烷、環己烷、N-N二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、苯、甲苯、二甲基亞砜、四氯化碳、三氯乙烯、吡咯中的一種或多種組合。

所述的彌散電池的制備方法，其特點是：導電修飾層采用無機材料和聚合物材料，為三氧化二鋁、鈮酸鋰、鈦酸鋰、聚丙烯酸、聚碳酸丙烯酯、單離子導體、聚硅氧烷中的一種或多種組合；采用的制備方法為磁控濺射、脈沖激光沉積、化學氣相沉積、金屬氧化物化學氣相沉積、原子層沉積、離子束濺射鍍法、霧化熱解沉積、溶膠凝膠沉積、化學鍍或物理蒸鍍。