專利名稱：：以鋰錳復(fù)合氧化物為正極的全固態(tài)鋰蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬電化學(xué)領(lǐng)域，是一種蓄電池。目前通常的蓄電池有鉛酸蓄電池和鎳鎘電池等。前者重量大、比能量小;后者電性能較好。兩者均不是全固態(tài)電池，使用時液體電解質(zhì)容易流出，貯存壽命較短，給使用造成一定的局限性。申請人于1989年9月23日申請的“全固態(tài)鋰尖晶石結(jié)構(gòu)的二氧化錳蓄電池”(申請?zhí)?9107578)，電解質(zhì)采用蒙脫石，其電導(dǎo)率還不夠高。正極采用LiMn204，電池的放電電壓有一個相差1伏左右的臺階，使所設(shè)計的工作電壓只能利用其中一部分，因而使電容減小。本發(fā)明的目的是提供一種電性能好、重量輕、比能量大的可再充式全固態(tài)蓄電池。本發(fā)明包括陽極、陰極、電解質(zhì)、外殼幾個部分。圖1為其結(jié)構(gòu)示意圖。其中陽極1(負極)采用鋰(Li)材料，陰極2采用鋰錳復(fù)合氧化物(Li2O·MnO2)材料;電解質(zhì)3采用改性蒙脫石或聚環(huán)氧乙烷高氯酸鋰(PEO8·LiClO4)，或其它離子導(dǎo)電物。上述的陽極1由鋰壓在鎳集電網(wǎng)上構(gòu)成;上述的陰極(正極)2由鋰錳復(fù)合氧化物與乙炔黑、聚四氟乙烯混合后壓在鎳集電網(wǎng)上構(gòu)成，其混合的比例與工藝和常規(guī)的電池制作類同，上述的電解質(zhì)3為固態(tài)，因而又兼作隔膜，省去了采用液體電解質(zhì)時所需的隔膜材料。陽極蓋與周圍外殼間有密封圈4作陽極與陰極的隔離。將上述陽極、陰極、固體電解質(zhì)和密封圈按常規(guī)工藝封壓在外殼5內(nèi)，即得全固態(tài)蓄電池。本發(fā)明的陰極(正極)材料-鋰錳復(fù)合氧化物是鋰在具有一定結(jié)構(gòu)的鋰錳復(fù)合氧化物中的嵌入化合物(簡稱嵌合物)，是一種良好的貯能材料，其X-線衍射圖譜如圖3所示，其特征峰列表如下<tablesid="table1"num="001"><tablealign="center">峰號2θ峰值峰號2θ峰值118.71301749.0134228.65321856.67266337.33402959.03122440.98741064.97129542.821511167.3865644.6197</table></tables>本實用新型的固體電解質(zhì)改性鋰蒙脫石，由蒙脫石層間嵌高聚物如聚環(huán)氧丙烷獲得，具體過程為先將鋰蒙脫石的層間水除掉，然后加入高聚物單體，如環(huán)氧丙烷，使層間吸足，在離心機中洗去表面的高聚物單體。用(0.5±0.2)%甲醇鋰作催化劑，在水浴上加熱，使其在層間聚合，即得改性蒙脫石。其電導(dǎo)率比鋰蒙脫石高1-2個數(shù)量級。本電池的充放電的機理如下放電，鋰“嵌入”正極材料的晶格;充電，鋰從晶格中“脫嵌”出來，如是“嵌入”與“脫嵌”往復(fù)循環(huán)，達到貯能的目的。本電池可以深度多次充放，而陰極材料結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化。所以本蓄電池具有良好的電性能，而且重量輕，體積小，使用方便，電解質(zhì)不會外流。本發(fā)明由于正極采用鋰錳復(fù)合氧化物，其放電曲線平穩(wěn)、工作電壓為2.9伏，電容增大。本發(fā)明可做成扣式電池，制作工藝與其他扣式鋰電池相同，其結(jié)構(gòu)如圖1，也可以做成圓筒形電池等。實施例按圖1所示結(jié)構(gòu)，用常規(guī)工藝制作蓄電池，其開路電壓為3.2伏，以300μA/cm2放電，工作電壓為2.9伏，可深度多次充放，圖2為其第21、22、25次循環(huán)的放電曲圖。其中，實心圓點表示第21次數(shù)據(jù)，空心圓點表示第22次的數(shù)據(jù)，三角形點表示第25次的數(shù)據(jù)。電流I為250μA。這些數(shù)據(jù)說明，正極材料的可逆性。圖1為扣式電池結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本蓄電池第21次、22次、25次循環(huán)的放電曲線圖。圖3為本蓄電池陰極材料Li2O、MnO2的X-線衍射圖譜。權(quán)利要求1.一種全固態(tài)鋰蓄電池，包括陽極、陰極、固體電解質(zhì)與外殼，用常規(guī)方法封裝構(gòu)成，陽極采用鋰材料，其特征在于陰極(正極)采用鋰錳復(fù)合氧化物(Li2O·MnO2)，電解質(zhì)采用由蒙脫石層間嵌高聚物而獲得的改性鋰蒙脫石。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全固態(tài)鋰蓄電池，其特征在于電解質(zhì)為由蒙脫石層間嵌入環(huán)氧丙烷而獲得的改性蒙脫石。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的全固態(tài)鋰蓄電池，其特征在于陰極由鋰錳復(fù)合氧化物與乙炔黑、聚四氟乙烯混合后壓在鎳集電網(wǎng)上構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的全固態(tài)鋰蓄電池，其特征在于其固體電解質(zhì)改性鋰蒙脫石由下述方法獲得先除去鋰蒙脫石的層間水，然后加入高聚物的單位如環(huán)氧丙烷，使層間吸足，在離心機中洗去表面高聚物單體，用(0.5±0.2)%甲醇鋰作催化劑，在水浴上加熱，使其在層間聚合。全文摘要本發(fā)明屬電化學(xué)領(lǐng)域，是一種可再充式全固態(tài)鋰蓄電池。其陽極采用鋰材料，陰極采用鋰錳復(fù)合氧化物，電解質(zhì)采用改性有機鋰蒙脫石，并兼作隔膜材料。該電池可以多次深度充放，具有良好的電性能，而且重量輕、體積小、使用方便。文檔編號H01M4/50GK1053513SQ9110733公開日1991年7月31日申請日期1991年3月5日優(yōu)先權(quán)日1991年3月5日發(fā)明者吳浩青申請人:復(fù)旦大學(xué)