[发明专利]快充型柔性锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种快充型柔性锂离子电池及其制备方法，包括正负电极、电解液、隔膜和外壳；正负电极的其中一个电极的材料为rGO/Nbsubgt;16/subgt;Wsubgt;5/subgt;Osubgt;55/subgt;活性材料；rGO/Nbsubgt;16/subgt;Wsubgt;5/subgt;Osubgt;55/subgt;活性材料为表层包覆有rGO的Nbsubgt;16/subgt;Wsubgt;5/subgt;Osubgt;55/subgt;材料；电解液的浓度为0.5～1.5M，其电解质为阴阳离子可解离的锂盐或钠盐。本发明利用具有高离子传导性和电子传导性的rGO/Nbsubgt;16/subgt;Wsubgt;5/subgt;Osubgt;55/subgt;作为电极材料，并配合限定浓度的电解液制得高性能快充型柔性锂离子电池；该电池具有良好的快速充电性能，其循环寿命高、实用性强；对于探索具有高速率性能、容量和安全特性的电池系统具有技术启示，对开发快充型柔性锂离子电池具有重要社会经济学意义。

技术领域

本发明涉及快充型锂离子电池技术领域，尤其涉及一种快充型柔性锂离子电池及其制备方法。

背景技术

随着智能电子、物联网和电动汽车的广泛应用，锂离子电池(LIBs)已经深刻地影响了人类社会的方方面面。快速充放电能力和安全问题已经成为LIBs进一步商业化的关键挑战。为了实现电池的快速充放电特性，电池的正负极材料需要有足够高的离子传导性以及电子传导性，而电解质则需要大的离子流动性、离子传导性等。通常情况下，电解质的离子导电性是限制锂离子电池充放电速率的重要因素，更确切地说，是限制锂离子在能量优化电池中应用的厚电极孔隙内的传输。因此，提高锂离子电池性能的关键是提高离子导电性。这可以通过调节Li⁺迁移率，即Li⁺载体的数量来实现，高浓度的电解质可以达到这一目的。然而，高浓度电解质存在着高粘度和典型的离子流动性降低的问题，限制了活性材料在高负荷和高速率下的利用。此外，高浓度电解质的粘度还需要更长的润湿时间，这增加电池制造的时间和成本。因此，电解质浓度对电池速率性能的影响极大。

关于电池的快速充放电需要正负极材料有足够高的离子传导性以及电子传导性，则通常使用碳质层和碳涂层来提高电子传导性，这是应用高电流密度的另一个先决条件。在实践中，尽管石墨具有出色的锂迁移率，但不能在高倍率下使用，因为在石墨的工作电位(仅比Li⁺/Li高0.2V)附近的高充电率下会形成锂枝晶，会导致短路的安全问题。枝晶问题本质上限制了低电压电极材料在高速率下的应用，因为电极的不均匀性和过电位的增加，都会导致不均匀的锂沉积。此外，Li₄Ti₅O₁₂工作电位在1.55V(vs.Li⁺/Li)，具有优良的高速率性能，但其理论比容量相当低，只有175mAh g^-1，这将极大地限制电池的能量密度，进而影响电池的充放电性能。

有鉴于此，有必要设计一种改进的快充型柔性锂离子电池及其制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快充型柔性锂离子电池及其制备方法，通过制备具有高离子传导性和电子传导性的rGO/Nb₁₆W₅O₅₅活性材料，并将其作为电极材料，进一步采用合适浓度的电解液制得高性能快充型柔性锂离子电池；本发明制备的快充型柔性锂离子电池具有良好的快速充电性能，且其循环寿命高，实用性强；本发明对于探索具有高速率性能、令人满意的容量和安全特性的电池系统具有技术启示，对开发快充型柔性锂离子电池具有重要社会经济学意义。