[发明专利]一种高循环稳定性、大容量的复合材料锂电池及其制备方法

权利要求书

1.一种高循环稳定性、大容量的复合材料锂电池，包括外壳、正极片、电解液、负极片和隔膜，所述负极片由复合纳米颗粒、乙炔黑和聚偏氟乙烯的混合物覆盖在铜箔上制成；所述电解液为高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂溶液；所述正极片为金属锂、钴酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂的一种；所述复合纳米颗粒由半导体材料制成的纳米颗粒外表面组装有多层水溶性离子聚合物制成。

2.根据权利要求1所述的高循环稳定性、大容量的复合材料锂电池，其特征在于所述半导体材料为SnO₂、SiO₂或GeO₂的一种。

3.根据权利要求1所述的高循环稳定性、大容量的复合材料锂电池，其特征在于所述水溶性离子聚合物为水溶性阳离子聚合物和水溶性阴离子聚合物。

4.根据权利要求3所述的高循环稳定性、大容量的复合材料锂电池，其特征在于所述水溶性阳离子聚合物为：聚苯胺、聚乙烯亚胺、阳离子型聚丙烯酰胺或聚丙烯胺的一种；所述水溶性阴离子聚合物为：聚乙烯磺酸、聚苯乙烯磺酸、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸或聚丙烯酸的一种。

5.根据权利要求1所述的高循环稳定性、大容量的复合材料锂电池，其特征在于所述复合纳米颗粒中含有的纳米颗粒的质量分数为5％-50％。

6.一种根据权利要求1-5中的任一项所述的高循环稳定性、大容量的复合材料锂电池，其特征在于具体步骤如下：

1)复合纳米颗粒的制备：

①水溶性阳离子聚合物和水溶性阴离子聚合物溶液的配制

称取5.0g水溶性阳离子聚合物溶解于250ml的蒸馏水中；

称取5.0g水溶性阴离子聚合物溶解于250ml的蒸馏水中；

②层-层自组装

a：称取250mg粒径为l0-200nm纳米颗粒，放于30mL离心管中；

b：向离心管中加入步骤①中制备的水溶性阳离子聚合物溶液10mL，超声(搅拌)10min，然后用去离子水离心洗涤3～5遍；

c：向离心管中加入步骤①中制备的水溶性阴离子聚合物溶液10mL，超声(搅拌)10min，然后用去离子水离心洗涤3～5遍；

d：重复步骤b和c各10遍；

e：将经过步骤d后的材料在100℃干燥；

③高温碳化

将②中的步骤e所得材料升温至350度煅烧3小时；之后自然冷却，得到黑色固体，最后，将黑色固体通过球磨机进行粉碎得到黑色粉末；

2)负极片的制备

将上述黑色粉末、乙炔黑和聚偏氟乙烯按照8∶l∶l的重量比混合，制成均匀的混合物，然后按照与上述混合物的质量比1∶l的比例滴加N-甲基吡咯烷酮，调成浆糊状，涂覆在厚度为0.1mm的铜箔上，涂层的厚度为0.5-50微米，在120℃的真空烘箱干燥12h，然后用切片机切片得到电极片；

3)电池的组装

将外壳、正极片、负极片、隔膜和电解液组装成CR2032型钮扣电池，整个组装过程在有高纯氩气保护的手套箱中进行。