[發(fā)明專利]一種新體系鋰電池及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011321990.0
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112490434A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭慶文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/48;H01M4/66;H01M10/052
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 許愛文

本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體屬于一種新體系鋰電池及其制備方法。所述鋰電池包括正極、負(fù)極、介于正極和負(fù)極之間的隔膜以及有機電解液；正極是將含有正極活性材料Cr₃O₈的正極活性物質(zhì)層涂布在集流體上制得的；負(fù)極的制備材料為金屬鋰或者鋰合金。正極活性材料是純Cr₃O₈或者Cr₃O₈的質(zhì)量百分含量大于86％的鉻系氧化物混合物。根據(jù)本發(fā)明得到的鋰原電池，性能高，1C倍率下比能量可達(dá)520Wh/kg(目前商業(yè)化的鋰?二氧化錳電池在相同倍率下比能量為290Wh/kg)；貯存性能良好，可以在?40℃至55℃的溫度范圍能正常使用，符合鋰原電池的特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體屬于一種新體系鋰電池及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰原電池(鋰一次電池)是以鋰金屬作為負(fù)極，固體電解質(zhì)或溶于有機溶劑的鹽類為電解質(zhì)，氣體、液體等可溶性正極或固體正極為正極活性材料。鋰原電池體系包括鋰-二氧化硫、鋰-亞硫酰氯、鋰-二氧化錳、鋰-二硫化鐵、鋰-硫化銅、鋰-氟化碳、鋰-氧化銅、鋰-五氧化二釩、鋰-銀釩氧化物、鋰-碘電池。鋰原電池的應(yīng)用范圍極為廣泛，在家用領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，比如電子計算器、電子手表、電動玩具、手電筒、智能水表、車用ECT電源、心臟起搏器、定位發(fā)射器、通訊電臺、夜視儀、水中兵器等等。隨著電子產(chǎn)品的高功能化、醫(yī)療手段的進步、深海及航空航天探索的范圍越來越廣，對高性能鋰原電池的需求也會越來越大。

然而，現(xiàn)有體系的鋰原電池受限于體系本身的限制，能量密度、功率密度等性能很難再進行提高，比如商業(yè)化的鋰-二氧化錳電池在1C倍率下能量密度最高為290Wh/kg左右，無法實現(xiàn)進一步的提升，因此為進一步實現(xiàn)鋰原電池的高功能化，需要開發(fā)新的材料體系來實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種新體系鋰電池及其制備方法。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種新體系鋰電池，所述鋰電池包括正極、負(fù)極、介于正極和負(fù)極之間的隔膜以及有機電解液；所述正極是將含有正極活性材料Cr₃O₈的正極活性物質(zhì)層涂布在集流體上制得的；所述負(fù)極的制備材料為金屬鋰或者鋰合金。

進一步的，所述正極活性材料是純Cr₃O₈或者Cr₃O₈的質(zhì)量百分含量大于86％的鉻系氧化物混合物。

進一步的，所述正極活性物質(zhì)層中除正極活性材料外，還包括導(dǎo)電劑和粘接劑，正極活性物質(zhì)層中正極活性材料、導(dǎo)電劑和粘接劑的質(zhì)量百分比為86～96：2～7：2～7。

進一步的，所述導(dǎo)電劑為碳黑、導(dǎo)電石墨、碳納米管、碳纖維、石墨烯中的一種或幾種的混合物。

進一步的，所述粘接劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯砒咯烷酮、聚氨酯和聚酰胺中的至少一種。

進一步的，所述隔膜包括聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚乙烯和聚丙烯復(fù)合膜、聚酰亞胺膜以及上述體系的陶瓷隔膜中的任意一種。

進一步的，所述有機電解液為鋰鹽有機電解液，包括鋰鹽、溶劑和添加劑，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰或者四氟硼酸鋰；電解液溶劑為碳酸酯類溶劑、醚類溶劑和氟化溶劑。

更進一步的，本發(fā)明還公開了上述新體系鋰電池的制備方法，包括如下步驟：

S1、在干燥間環(huán)境下，首先將含有Cr₃O₈的正極活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照比例混合均勻，加入適量溶劑連續(xù)攪拌至均勻，得到正極漿料；