[发明专利]一种锰酸锂和石墨烯组成的纳米动力电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及动力电池领域，具体为一种锰酸锂和石墨烯组成的纳米动力电池及其制备方法。

背景技术

市场上现有多种电池，有一次电池和二次充电电池，有铅酸、镍氢、镍镉、锂电池（钴酸锂、锰酸锂）使用在电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、储能上的电池，由于小容量、功率低、效率低，需采用多块电池并联及串联起来增加功率和容量来提高电子产品的使用时间，由于每个电池都存在一定的差异，多个电池的组合对电池性能产生较大影响，降低电池的使用寿命。

现有技术中，电动车、储能电池的负极粘接粒度差、比能量低、功率小、容量小、放电效率低、内部结构稳定、使用寿命短和安全性差特别是短路现象经常发生。

发明内容

为解决以上的问题，本发明提供一种大功率、大容量、放电效率高、使用寿命长、内部结构稳定、安全性好的锰酸锂和石墨烯组成的纳米动力电池及其制备方法。

本发明提供一种锰酸锂和石墨烯组成的纳米动力电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、电池壳体，正极与负极间设置隔膜，电解液设置于所述的电池壳体中，正极以及负极的组分以及重量百分比为：

正极包括92%～95%的正极活性物质、2%～4%的正极粘结剂、0%～4%的正极导电剂和余量为正极集流体；

负极包括89%～93%的石墨烯、0%～2%负极导电剂、0%～2%增稠剂、2%～3%的负极粘结剂和余量为负极集流体。

作为本技术方案更进一步的改进，所述的正极活性物质采用锰酸锂材料，正极粘结剂采用聚偏氟乙烯，正极导电剂采用导电炭黑、导电石墨、鳞片石墨、碳纳米管中的一种或多种，正极集流体采用铝箔。

作为本技术方案更进一步的改进，所述的正极导电剂采用2%～4%的导电炭黑或0%～2%的鳞片石墨。

作为本技术方案更进一步的改进，负极导电剂采用导电碳黑、导电石墨中的一种或多种；负极增稠剂采用羧甲基纤维素钠，负极粘结剂采用丁苯橡胶，负极集流体采用铜箔。

作为本技术方案更进一步的改进，所述的负极导电剂采用0%～2%的导电石墨或0%～2%的碳纳米管。

本发明公开了一种锰酸锂和石墨烯组成的纳米动力电池的制备方法，包括以下步骤：

S1.制备浆料；

S2.涂布正负极；

S3.辊压极片；

S4.横切和分切极片；

S5.烘烤极片；

S6.制备电池芯；

S7.焊接正负极极耳；

S8.入壳及封装电芯；

S9.烘烤电芯；

S10.注液、化成和分容电芯，获得成品。

在本发明所述的锰酸锂和石墨烯组成的纳米动力电池的制备方法中，包括：

(1)浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，正极采用的材料及其重量百分比配比为：锰酸锂92%～95%、导电炭黑2%～4%或鳞片石墨0%～2%、聚偏氟乙烯2%～4%、余量为正极集流体，导电剂采用导电炭黑、鳞片石墨或碳纳米管中的一种或多种，首先根据浆料配比将聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌5～6小时，然后加入混合均匀的锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌10～12小时，得到的浆料过150目筛1～2次；

以去离子水为介质制备负极浆料，负极采用的材料及其重量百分比配比为：石墨烯89%～93%、导电炭黑0%～2%或碳纳米管0%～2%、丁苯橡胶2%～3%、羧甲基纤维素钠0%～2%、余量为负极集流体；负极材料采用石墨烯，首先根据浆料配比将羧甲基纤维素钠加入去离子水中搅拌3～5小时，随后加入导电剂搅拌3～5小时，浆料过胶体磨以使导电剂得到完全分散，再加入负极材料搅拌3～5小时，随后加入丁苯橡胶搅拌1～2小时，得到的浆料过150目筛2～3次；

(2)正负极涂布：涂布采用间隙式涂布，根据极片设计要求预留极耳位，正极涂布使用的基材厚度为13～25um铝箔，负极使用基材厚度为9-15μm。

(3)极片辊压：正极压实密度为2.2～3.9g/cm3，负极压实密度为1.1～1.6g/cm3;

(4)极片横切和分切：根据电池极片的制作规格把辊压好的极片进行横切和分切出需要尺寸；

(5)极片烘烤：极片在真空状态下进行烘烤；

(6)电池芯的制备：电芯包括正极、负极以及正负极之间的隔膜，电芯采用隔膜／负极／隔膜／正极叠片式结构，所述的隔膜采用厚度为25um～40um的隔离膜；