[发明专利]一种弥散电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于型弥散电池技术领域，特别是涉及一种弥散电池的制备方法。

背景技术

目前，高性能、高安全性电源的研发是军队信息化、装备现代化的保证。先进装备的发展要求配备高能量、高功率、高安全可靠性、长寿命的化学电源。提高电池能量密度、工作寿命和安全可靠性是长期以来电池技术研究的主要方向。目前的锂离子电池存在着安全性差、快充快放以及续航能力不佳等问题，以固态电解质代替传统液态电解质组装得到的固态电池有望从根本上解决锂二次电池所存在的安全隐患，同时金属锂等在液态体系中无法兼容的高容量电极材料的使用以及电池结构的简化可以进一步提高能量密度，因此可以说固态电池是现代军用设备的理想化学电源。

采用金属锂作为负极是提高电池能量密度最为有效的方法，然而金属锂在充放电过程中不停地无定向溶解沉积产生锂枝晶，不论是对传统液态电解质锂离子电池还是新兴的固态锂电池都是不容忽视的问题，严重影响电池安全性和能量密度的提升。解决锂枝晶问题的一个重要方案是将金属锂负极制备的足够薄，而这样会影响电池能量密度的发挥，因此本发明提出了一种弥散电池保证电池能量密度的同时解决锂枝晶带来的不利影响。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种弥散电池的制备方法。

本发明的目的是提供一种具有有效提高固态电池界面兼容性、获得高能量密度和功率密度等特点的弥散电池的制备方法。

本发明将体积应变小、导电能力强的正极活性物质与电子导体、粘结剂按比例混合，采用湿法涂覆的方法获得能量密度高、大电流充放电能力强的正极层；之后采用不同的镀层工艺在正极表面依次沉积导电修饰层、电解质层以及负极集流体层，以此获得高能量、高功率弥散电池。

本发明弥散电池的制备方法所采取的技术方案是：

一种弥散电池的制备方法，其特点是：弥散电池的制备方法包括高能量正极层的制备、正极表面导电修饰层的制备、电解质层的制备和负极集流层的制备过程；正极层制备时，将正极活性物质与电子导体、粘结剂混合，采用湿法涂覆的方法获得正极层；然后采用镀层工艺在正极表面依次沉积导电修饰层、电解质层以及负极集流体层，获得弥散电池。

本发明弥散电池的制备方法还可以采用如下技术方案：

所述的弥散电池的制备方法，其特点是：正极活性物质为LiCoO₂、三元LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O、LiNi_0.85Co_0.1Al_0.05O₂、尖晶石LiMn₂O₄、5V尖晶石LiNi_0.5Mn_1.5O₄、磷酸盐LiMPO₄(M＝Fe、Mn)、或富锂材料Li[Li_x(MnM)_1-x]O₂(M＝Ni、Co、Fe)，正极活性物质颗粒粒径0.1μm-100μm，正极涂覆层厚度10μm-100μm。

所述的弥散电池的制备方法，其特点是：电子导体为乙炔黑、Super P、Super S、350G、碳纤维、碳纳米管、科琴黑、石墨类导电剂、石墨烯、聚乙撑二氧噻吩的聚合物·聚苯乙烯磺酸盐中的一种或多种组合。

所述的弥散电池的制备方法，其特点是：粘结剂为耐高温稳定粘结剂，包括有机聚合物粘结剂聚丙烯酸、聚碳酸丙烯酯、氧化乙烯接枝聚硅烷化合物，无机粘结剂水玻璃，酚醛树脂，反钙钛矿结构材料Li₃OCl、烧结型导电银浆中的一种或多种组合。

所述的弥散电池的制备方法，其特点是：涂覆正极所用溶剂为四氢呋喃、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙腈、异丙醚、丙酮、丁酮、异丙醇、丁醇、己烷、环己烷、N-N二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、苯、甲苯、二甲基亚砜、四氯化碳、三氯乙烯、吡咯中的一种或多种组合。

所述的弥散电池的制备方法，其特点是：导电修饰层采用无机材料和聚合物材料，为三氧化二铝、铌酸锂、钛酸锂、聚丙烯酸、聚碳酸丙烯酯、单离子导体、聚硅氧烷中的一种或多种组合；采用的制备方法为磁控溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积、金属氧化物化学气相沉积、原子层沉积、离子束溅射镀法、雾化热解沉积、溶胶凝胶沉积、化学镀或物理蒸镀。