[发明专利]一种制造简便比容量高的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池，具体涉及一种制造简便比容量高的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长的优点，已经广泛用于便携式电子电器电源，如数码电器电池，手机电池等传统应用领域。LiCoO₂作为锂离子电池的正极材料已经商业化生产多年，但由于Co资源稀缺，其成本远高于负极，占电池总成本的三分之一以上，使锂离子电池在大容量电池，尤其是电动车领域的应用受到了限制，因而如何降低锂离子电池正极材料的成本成为锂离子电池研究的关键。LiNiO₂和LiMn₂O₄曾被认为是较好替代LiCoO₂的材料，但LiNiO₂制备困难，且在充放电过程中会发生晶体结构的转变，导致其容量衰减快，循环性能和热稳定性较差。LiMn₂O₄正极材料的放电容量较低，在充放电过程会发生Jahn-Teller畸变效应，导致温度高于55℃时，材料结构发生变形，且晶体中的Mn³⁺会发生岐化反应，生成的Mn²⁺能溶解于电解质中使电极活性物质损失，容量衰减快，阻碍了LiMn₂O₄正极材料的应用。且多孔石墨片层材料具有稳定的物理化学性质、较大的比表面积、廉价的原材料以及简单的制备方法等优点；因此，为了探索其应用于锂离子电池的比容量的高低和循环寿命的长短，有必要将其应用于锂离子电池负极材料。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种制造简便比容量高的锂离子电池，具有制造方法相对简便，放电比容量高的优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种制造简便比容量高的锂离子电池，包括正极片、负极片及置于正、负极片之间的隔膜与电解液，所述正极采用锰钴镍酸锂三元系材料，所述负极采用多孔石墨片材料。

所述负极多孔石墨片材料的制作包括以下步骤：

A、在搅拌条件下将石墨加入到硫酸和硝酸的混合酸溶液中，控制温度为15℃～55℃，保持0.5h～2h，然后离心分离，水洗至酸性，再脱水干燥，然后控制微波功率为3kW，保持30s，得到膨胀石墨，膨胀容积为150mL/g～260mL/g,其中石墨与混合酸的质量比为1∶2～6，硫酸与硝酸的质量比为2～4∶1；

B、将上一步骤制备的膨胀石墨加入到溶剂中，溶剂为水、乙醇和乙二醇中的一种或几种的混合，再加入表面活性剂，采用超声法或者加热搅拌法进行均匀混合，得到混合物，其中，膨胀石墨与溶剂的质量比为2∶25～100；

C、将造孔剂溶于溶剂中，再加入上一步得到的混合物，室温搅拌4h～8h，控制搅拌速度为300r/min～400r/min，然后在温度为60℃～80℃条件下干燥，得到多孔前驱体，其中造孔剂与溶剂的质量比为1∶5～30，混合物中膨胀石墨与造孔剂的质量比为1∶5～30；

D、将上一步制备的多孔前驱体在惰性气体气氛条件下，惰性气体气氛流量为120mL/min～400mL/min，升温至700℃～1100℃，控制升温速度为2℃/min～20℃/min，对多孔前驱体进行热处理，热处理时间为1h～5h，再用酸性溶液和蒸馏水洗涤至中性，60℃～85℃的烘干温度下烘干，得到锂电超电负极的多孔石墨片。

所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠或聚二烯丙基二甲基胺氯化铵中的一种或多种。

所述造孔剂为醋酸锌、氯化锌、氢氧化钾、氢氧化钠、氧化钙、碳酸钙、氢氧化钙和碳酸钾中的一种或多种的混合。

所述正极锰钴镍酸锂三元系材料的制作包括以下步骤：

A、将锰钴镍的三种硫酸盐按Ni∶Co∶Mn＝(1-x-y)∶x∶y，0.1≤y≤0.4，0.2≤x+y≤0.95，的摩尔比溶于水中制成溶液；

B、在搅拌的条件下将溶液蒸干，将蒸干得到的粉末于900～1000℃加热1-2.5小时分解得到LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂前躯体复合氧化物；