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凝膠態(tài)聚合物鋰離子電池的制備方法與流程

文檔序號:12479821閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.用于凝膠態(tài)聚合物鋰離子電池的正極材料的制備方法,其特征在于,該正極材料是石墨烯擔載納米Li4Ti5O12,其制備包括以下步驟:

(1)在300毫升乙醇中依次加入30克檸檬酸以及34克的鈦酸四丁酯,超聲分散40分鐘,形成A溶液;

(2)將50克檸檬酸加至60毫升乙醇中,再向其中加入30毫升去離子水和5.28克的乙酸鋰形成B溶液;

(3)將A溶液在30℃恒溫磁力攪拌30分鐘后,將B溶液逐滴加入到A溶液中,得到溶膠;

(4)向步驟(3)所得溶膠中添加10克檸檬酸使溶膠的pH值為1.2,持續(xù)攪拌1小時,得到前驅體溶膠;

(5)向前驅體溶膠中加入40g單水葡萄糖、20g三聚氰胺和300g NaCl-KCl共晶鹽,攪拌成糊狀,制得石墨烯擔載納米Li4Ti5O12的前驅體;

(6)將得到的前驅體在氮氣氛下升溫至110℃加熱2小時后,抽真空后升溫至440℃保溫8小時,升溫至800℃加熱2小時,三次升溫速度均為10℃/min;然后冷卻至室溫,得到含鹽石墨烯擔載納米Li4Ti5O12

(7)將含鹽石墨烯擔載納米Li4Ti5O12用去離子水清洗掉鹽分,真空干燥后,得到石墨烯擔載納米Li4Ti5O12

2.利用權利要求1所述方法得到的石墨烯擔載納米Li4Ti5O12制備凝膠態(tài)聚合物鋰離子電池的正極的方法,其特征在于,包括步驟:

(1)按質量比80∶10∶100取石墨烯擔載納米Li4Ti5O12、乙炔黑、Nafion-PEO共混樹脂溶液;

(2)將石墨烯擔載納米Li4Ti5O12、乙炔黑、Nafion-PEO共混樹脂溶液混合、研磨,調制成膏狀后涂敷到泡沫鎳中;陰干后在100Kg/cm2的壓力下壓制成型,得到正極。

3.利用權利要求3所述方法得到的正極制備凝膠態(tài)聚合物鋰離子電池的方法,其特征在于,包括下述步驟:

(1)在球磨罐中按質量比4∶2∶1∶300加入單水葡萄糖、三聚氰胺、偏硼酸和NaCl-KCl共晶鹽,以轉速700rpm球磨混合2小時,制得石墨烯擔載納米硼的前驅體;

(2)將得到的前驅體在氮氣氛下升溫至110℃加熱2小時后,抽真空后升溫至440℃保溫8小時后,升溫至900℃加熱2小時,三次升溫速度為10℃/min;然后冷卻至室溫,得到含鹽石墨烯擔載納米硼;

(3)將含鹽石墨烯擔載納米硼用去離子水清洗掉鹽分,真空干燥后,得到石墨烯擔載納米硼;

(4)按質量比80∶10∶100取石墨烯擔載納米硼、乙炔黑、Nafion-PEO共混樹脂溶液,混合研磨,調制成膏狀后涂敷到泡沫鎳中;陰干后在100Kg/cm2的壓力下壓制成型,得到負極;

(5)按正極、隔膜、負極的順序排列,在100Kg/cm2壓力下壓制成型后,在氮氣氛和140℃熱處理2小時得到膜電極,冷卻后在電解液中浸漬2小時得到電芯;

(6)將電芯的正極側置于扣式電池外殼中且與電池外殼接觸;在電芯的負極側墊上直徑為18mm、厚1mm、空隙率為98%的泡沫鎳片后,加入0.5mL電解液,加密封圈和電池蓋后密封,得到扣式凝膠態(tài)聚合物鋰離子電池;

所述電解液是以LiPF6為溶質,碳酸乙烯酯、碳酸甲酯與碳酸二甲酯的混和物為溶劑;其中,碳酸乙烯酯∶碳酸甲酯∶碳酸二甲酯的質量比為4∶2∶4,一升電解液中含151.9克LiPF6。

4.根據權利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述Nafion-PEO共混樹脂溶液是通過下述方法制備獲得的:按質量比為5∶95將聚氧化乙烯樹脂加入質量濃度5wt%的質子型全氟磺酸樹脂溶液中,攪拌溶解后得到Nafion-PEO共混樹脂溶液。

5.根據權利要求3所述的方法,其特征在于,所述隔膜是通過下述方法制備獲得的:將Nafion-PEO共混樹脂溶液倒在水平玻璃板上,待溶劑蒸發(fā)后,形成的0.05mm厚的隔膜。

6.根據權利要求1至3任意一項中所述的方法,其特征在于,所述NaCl-KCl共晶鹽是通過下述方法制備獲得的:按質量比45:55將NaCl和KCl加入球磨罐,以轉速700rpm球磨1小時;然后在700℃加熱2小時,冷卻至25℃,得到NaCl-KCl共晶鹽。

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