專利名稱：一種蒽醌鋰電池正極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰電池正極，更具體地說，是涉及一種蒽醌鋰電池正極及其制備方法。
背景技術(shù)：
電池正極是鋰離子電池的重要組件。目前常用的已商業(yè)化的電池正極材料，主要是鋰與其他金屬形成的無機化合物，例如鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰，以及鎳鈷錳酸鋰三元復(fù)合材料。然而，錳、鎳等均屬于重金屬，不僅對人體健康會產(chǎn)生危害，而且在開采和冶煉的過程中，往往會給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。由這些重金屬制成的電池，同樣會對環(huán)境造成難以恢復(fù)的破壞。另一方面，這些材料的比容量并不高，嚴(yán)重限制了電池的容量。有機硫化物是一種備受關(guān)注的新型電池正極材料。有機硫化物基于S-S鍵的斷裂和形成進行放能和儲能，理論比容量大大高于傳統(tǒng)的含鋰正極材料。但由于有機硫化物穩(wěn)定性差，比較容易被電解液溶解，所制成的電池充放電循環(huán)次數(shù)遠遠小于傳統(tǒng)的正極材料，影響了有機硫化物的實際應(yīng)用。蒽醌類及其衍生物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)中蒽醌骨架的羰基能可逆地吸收或釋放電子，具有一定的傳遞電子的能力，理論上可以作為電池正極的材料。有部分蒽醌類衍生物已被研究用于制造鋰電池。例如，王維坤等公開了 1，4，5，8_四羥基-9，10-蒽醌用于制造鋰電池正極(《鋰電池正極材料1，4，5，8_四羥基-9，10-蒽醌的電化學(xué)性能》.物理化學(xué)學(xué)報，2010，26(1):47-50)。蒽醌類衍生物具有容易被電解液溶解、制成的電池比容量較低的缺陷，其中一個解決方法是通過化學(xué)反應(yīng)合成聚合物。例如，徐國祥等公開了將1，5_ 二氨基蒽醌合成得到聚1，5-二氨基蒽醌，并將其用于鋰電池正極(《聚I，5-二氨基蒽醌二次鋰電池正極材料研究》。高分子學(xué)報，2006(9) =795-799);唐致遠等公開了 1_氨基蒽醌聚合成聚1_氨基蒽醌的方法，并用于制造鋰電池的正極(《聚I氨基蒽醌在二次鋰電池正極材料中的應(yīng)用》。物理化學(xué)學(xué)報，2003，19(4) =307-310)。然而，合成聚合物的過程，操作步驟繁復(fù)，大大增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以蒽醌衍生物為材料的鋰電池正極及制造這種電極的方法，該電池正極不容易被電解液溶解，制成的電池具有比容量大的特點。本發(fā)明的鋰電池正極制備方法的步驟如下:I)在研磨機中加入乙炔黑粉末、氧化鋅粉末研磨0.5h 2h。2)將經(jīng)過研磨的乙炔黑粉末、氧化鋅粉末過1000目篩，得到過篩后的乙炔黑粉末、氧化鋅粉末。3)將蒽醌衍生物、過篩后的乙炔黑粉末、氧化鋅粉末、N，N_ 二甲基甲酰胺(DMF)混合，采用涂料攪拌機在室溫下攪拌，轉(zhuǎn)速為600r/min，攪拌lh，得到處理過的碳粉；4)將處理過的碳粉，與聚偏氟乙烯混合，得到正極漿料；5)將上述漿料用刮刀涂布于鋁箔上，烘干得到正極片。
優(yōu)選地,步驟I)中研磨機粉碎頭轉(zhuǎn)速為10000r/min。優(yōu)選地，步驟I)中研磨時間為lh。優(yōu)選地，步驟3)中蒽醌衍生物選自6-氨基-1，3-二羥基蒽醌。具體地，步驟3)中蒽醌衍生物選自1，3_ 二羥基蒽醌，6-氨基-2，3-二羥基蒽醌，6-氛基_1，5- 二輕基惠醒，5-氛基-1，8_ 二輕基惠醒，5-氛基-1,4- 二輕基惠醒，1,4,5,8-四羥基-9，10-蒽醌中的一種。具體地，步驟3)中 蒽醌衍生物、乙炔黑、氧化鋅、DMF的質(zhì)量比為30 35: 10 15: 10 20: 50 60。優(yōu)選地，步驟3)中蒽醌衍生物、乙炔黑、氧化鋅、DMF的質(zhì)量比為30: 10: 20: 60。具體地，步驟4)中碳粉與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為10 15: I。優(yōu)選地，步驟4)中碳粉與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為10: I。本發(fā)明通過將乙炔黑粉末、氧化鋅粉末研磨、過篩，之后與蒽醌衍生物、DMF混合攪拌，使蒽醌衍生物和乙炔黑粒子充分接觸，由于乙炔黑是炭黑的一種，具有一定的吸附能力，通過研磨、過篩、攪拌等操作，炭黑粒子的粒徑顯著降低，使比表面積明顯增大，同時加入氧化鋅也提升了乙炔黑的吸附能力。因此蒽醌衍生物可以吸附于炭黑粒子中。組裝成電池后，電解質(zhì)對蒽醌衍生物的溶解能力將大大降低。 本發(fā)明的鋰電池正極制備步驟簡單，將篩選出的蒽醌衍生物作為正極材料制備電池，比容量達到217mAh/g。該方法無需經(jīng)過合成聚合物的階段，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率顯著提聞。
具體實施例方式實施例1:實驗組1:稱取5g的乙炔黑粉末、IOg氧化鋅粉末，放入小型研磨機，在粉碎頭轉(zhuǎn)速為10000r/min下研磨lh。將研磨過的乙炔黑粉末、氧化鋅粉末過1000目篩。稱取5g的6-氨基-1，3- 二羥基蒽醌、1.67g過篩后的乙炔黑粉末、氧化鋅粉末、IOg的DMF采用涂料攪拌機在室溫下攪拌lh，轉(zhuǎn)速為600r/min。將上述混合物與聚偏氟乙烯按質(zhì)量比10: I混合后，用刮刀涂布于鋁箔，烘干，得到正極片。在手套箱中以鋰為負(fù)極，以lmol/L的LiPF6/碳酸乙酯+碳酸二乙酯為電解液，以Cellgard2000聚丙烯膜為隔膜，組裝成電池，進行充放電性能測試。實驗組2:稱取5g的6-氨基-1，3-二羥基蒽醌、未經(jīng)研磨的乙炔黑粉末、DMF按重量百分比30: 10: 60混合，采用涂料攪拌機在室溫下攪拌lh，轉(zhuǎn)速為600r/min。其他步驟同實驗組1，具體結(jié)果如表I所示:表I不同處理步驟下的比容量和容量保持率
權(quán)利要求
1.一種蒽醌鋰電池正極的制備方法包括以下步驟:1)在研磨機中加入乙炔黑、氧化鋅粉末研磨0.5h 2h。將經(jīng)過研磨的粉末過1000目篩。
2)將蒽醌衍生物、過篩后的乙炔黑粉末、氧化鋅粉末、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)混合，采用涂料攪拌機在室溫下攪拌，轉(zhuǎn)速為600r/min，攪拌lh，得到處理過的碳粉； 3)將處理過的碳粉，與聚偏氟乙烯混合，得到正極漿料； 4)將上述漿料用刮刀涂布于鋁箔上，烘干得到正極片。
2.如權(quán)利要求1所述的蒽醌鋰電池正極的制備方法，其特征在于，所述步驟I)中研磨機粉碎頭轉(zhuǎn)速為10000r/min。
3.如權(quán)利要求1所述的蒽醌鋰電池正極的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中蒽醌衍生物選自6-氨基-1，3-二羥基蒽醌。
4.如權(quán)利要求1所述的蒽醌鋰電池正極的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中蒽醌衍生物、乙炔黑、氧化鋅、DMF的質(zhì)量比為30 35: 10 15: 10 20: 50 60。
5.如權(quán)利要求4所述的蒽醌鋰電池正極的制備方法，其特征在于蒽醌衍生物、乙炔黑、氧化鋅、DMF的質(zhì)量比為30: 10: 20: 60。
6.如權(quán)利要求1所述的蒽醌鋰電池正極的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中碳粉與聚偏氟乙烯的質(zhì)量比為10: I。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種蒽醌鋰電池正極及其制備方法，具體制備方法包括以下步驟1)在研磨機中加入乙炔黑粉末研磨0.5h～2h。將經(jīng)過研磨的乙炔黑粉末過1000目篩。2)將蒽醌衍生物、過篩后的乙炔黑粉末、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)混合，采用涂料攪拌機在室溫下攪拌，轉(zhuǎn)速為600r/min，攪拌1h，得到處理過的碳粉；3)將處理過的碳粉，與聚偏氟乙烯混合，得到正極漿料；4)將上述漿料用刮刀涂布于鋁箔上，烘干得到正極片。本發(fā)明的鋰電池正極制備步驟簡單，無需經(jīng)過合成聚合物的階段，使用該正極制備的鋰電池具有比容量大的特點。
文檔編號H01M4/62GK103137946SQ20131002122
公開日2013年6月5日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者鄧麗娟, 況麗娟 申請人:鄧麗娟