一種高能量密度鋰離子電池及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高能量密度鋰離子電池及其制備方法，包括電池外殼、設(shè)置在電池外殼內(nèi)的電池芯體及填充在電池外殼內(nèi)的電解液；電池芯體包括正極片、負(fù)極片及隔膜，其特征在于：以高電壓鎳錳酸鋰材料或高比容量富鋰錳基材料作為正極片的活性材料；以在金屬集流體基底上生長(zhǎng)的過(guò)渡金屬氧化物薄膜作為負(fù)極片。本發(fā)明采用對(duì)過(guò)渡金屬氧化物薄膜不經(jīng)任何活化處理的方法，與正極直接構(gòu)建鋰離子電池，利用正極材料脫出而不能回嵌的鋰離子或犧牲極小部分正極容量，作為過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極在首次放電過(guò)程中形成SEI膜時(shí)所需要的鋰源，簡(jiǎn)化了鋰離子電池的制作過(guò)程，同時(shí)保證所構(gòu)建的鋰離子電池具有高的能量密度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高能量密度鋰離子電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高能量密度鋰離子電池及其制備方法，屬于鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]以電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)蓄能為重大應(yīng)用背景的下一代鋰離子動(dòng)力電池，在滿足安全、環(huán)保、成本、壽命等基本條件下，要求具有更高的能量密度。提高電池的能量密度有兩個(gè)途徑:一是提高正、負(fù)極材料的比容量。二是提高材料的工作電壓。高電壓鎳錳酸鋰及改性材料和高比容量的富鋰錳基材料被視為下一代鋰離子電池正極材料的理想之選。目前已商品化負(fù)極是石墨材料，但其儲(chǔ)鋰容量不高，理論比容量?jī)H為372mAh/g，難以滿足能量密度的進(jìn)一步提高。近年來(lái)，基于轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)制而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)鋰功能的過(guò)渡金屬氧化物作為鋰離子電池的負(fù)極材料，已引起人們的關(guān)注和濃厚的研究興趣，是極具潛力的新一代鋰離子電池電極材料。氧化鎳(NiO)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化銅(CuO)等過(guò)渡金屬氧化物，作為鋰離子電池負(fù)極材料，其比容量比石墨負(fù)極材料高出數(shù)倍(例如Ni0、Fe203、Cu0理論比容量分別為718mAh/
g、1007mAh/g、674mAh/g),而且其放電平臺(tái)普遍高于石墨,可以在一定程度上避免在電極表面析出與形成鋰枝晶，有利于改善電池安全性能和構(gòu)建高能量密度的鋰離子全電池。
[0003]針對(duì)過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極在首次放電過(guò)程中存在的不可逆容量損失，文獻(xiàn)報(bào)道的解決方案是在組裝全電池之前，對(duì)過(guò)渡金屬氧化物電極片組裝半電池或三電極電池等進(jìn)行預(yù)活化處理，以便消除首次不可逆容量損失(形成不可逆的SEI膜)對(duì)全電池的影響。文獻(xiàn)(Lithium -1on battery:Fe203anode versus LiFePO4Cathode.Electrochem.Commun.2011，13(3):228-231)報(bào)道了以正極LiFePO4、負(fù)極Fe2O3材料分別制作的正負(fù)極片構(gòu)建的全電池。在組裝全電池之前，分別采用金屬鋰片作為第三電極對(duì)LiFePO4正極片、Fe2O3負(fù)極片進(jìn)行電化學(xué)充放電預(yù)活化處理，使LiFePO4正極片處于高電位滿充貧鋰態(tài)，F(xiàn)e2O3負(fù)極片處于滿放富鋰態(tài)。然后，分別將它們從半電池中取出，組裝成全電池。在組裝電池之前過(guò)渡金屬氧化物構(gòu)建的負(fù)極通常需要進(jìn)行預(yù)活化處理，使得電池的制作過(guò)程更加繁瑣。因而，針對(duì)負(fù)極首次不可逆容量損失的特點(diǎn)，采用未經(jīng)任何活化處理的方法，直接構(gòu)建鋰離子電池，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]在專(zhuān)利CN102263286A( —種高能量密度鋰離子電池)中，提出正極中至少含有兩種正極活性材料，將具有首次效率高的正極材料和首次效率低的正極材料制成復(fù)合電極使用，能夠彌補(bǔ)負(fù)極因首次效率低而對(duì)正極鋰的消耗。但是，其提出的鋰離子電池正極材料為至少兩種正極活性材料構(gòu)成的復(fù)合電極，而且選用的負(fù)極材料并不包括基于轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)制而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)鋰功能的過(guò)渡金屬氧化物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供了一種高能量密度鋰離子電池及其制備方法，該方法可以利用正極材料脫出而不能回嵌的鋰離子或犧牲極小部分正極容量，作為過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極在首次放電過(guò)程中形成SEI膜時(shí)所需要的鋰源，而不需要在組裝電池之前對(duì)過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極進(jìn)行預(yù)活化處理，從而簡(jiǎn)化全電池的制作過(guò)程，同時(shí)保證所構(gòu)建的全電池具有高的能量密度。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明高能量密度鋰離子電池，包括電池外殼、設(shè)置在電池外殼內(nèi)的電池芯體及填充在電池外殼內(nèi)的電解液；所述電池芯體包括正極片、負(fù)極片及隔膜，其特點(diǎn)在于:
[0008]以高電壓鎳錳酸鋰材料或高比容量富鋰錳基材料作為所述正極片的活性材料；
[0009]以在金屬集流體基底上生長(zhǎng)的過(guò)渡金屬氧化物薄膜作為所述負(fù)極片。優(yōu)選為，以在不銹鋼金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化鐵Fe2O3薄膜作為所述負(fù)極片、或以在鎳或泡沫鎳金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化鎳NiO薄膜作為所述負(fù)極片、或以在銅金屬集流體基底或泡沫鎳金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化銅CuO薄膜作為所述負(fù)極片。
[0010]本發(fā)明高能量密度鋰離子電池，其特點(diǎn)也在于:所述高電壓材料為鎳錳酸鋰或鎳錳酸鋰的改性材料；所述高比容量富鋰錳基材料為XLi2MnO3.(1-X)LiMO2，其中O≤x≤1，M為Co、Ni或Mn中的一種或幾種按任意比例混合。
[0011]本發(fā)明高能量密度鋰離子電池，其特點(diǎn)還在于:根據(jù)負(fù)極片首次不可逆容量損失的大小，選擇正極片的活性材料，以所述正極片的活性材料脫出而不能回嵌的鋰離子向負(fù)極片提供首次放電過(guò)程中形成SEI膜時(shí)所需要的鋰源。當(dāng)正極片的活性材料的首次不可逆容量損失不小于負(fù)極片首次不可逆容量損失時(shí)，正極片的活性材料脫出而不能回嵌的鋰離子足以向負(fù)極片提供首次放電過(guò)程中形成SEI膜時(shí)所需要的鋰源，否則，則再犧牲極小部分正極片的容量向其提供鋰源。
[0012]本發(fā)明高能量密度鋰離子電池的制備方法，其特點(diǎn)在于按如下步驟進(jìn)行:
[0013]制備正極片:將正極片的活性材料、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑混合調(diào)制成漿料，均勻涂附在鋁箔集流體上，烘干后即得正極片；
[0014]制備負(fù)極片:以金屬集流體為基底，在其上生長(zhǎng)過(guò)渡金屬氧化物薄膜，獲得負(fù)極片;
[0015]裝配:按正極片一隔膜一負(fù)極片的順序組裝成電池芯體并安裝于電池外殼內(nèi)，然后注入電解液并封口，即得高能量密度鋰離子電池。
[0016]在制備負(fù)極片時(shí):
[0017]當(dāng)以在不銹鋼金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化鐵Fe2O3薄膜作為負(fù)極片時(shí)，制備過(guò)程為:以NaOH或NH3 -H2O為溶劑配制濃度為0.Ι-lmol/L的堿性水溶液，并在所述堿性水溶液中加入氧化劑獲得堿性體系；所述氧化劑為濃度為30Wt%的H2O2或濃度為0.5-lmol/L的(MM)2S2O8，所述氧化劑與所述堿性水溶液的體積比為0.5~2:1 ;將不銹鋼金屬集流體基底加入到所述堿性體系中，以120-180°C的水熱條件反應(yīng)2-10h，洗滌、65°C烘干獲得呈棒狀的氧化鐵Fe2O3薄膜；
[0018] 當(dāng)以泡沫鎳金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化銅CuO薄膜作為負(fù)極片時(shí)，制備過(guò)程為:將泡沫鎳金屬集流體基底放入40ml濃度為0.Ι-lmol/L的Cu (NO3) 2水溶液中，并加入3mL濃度為0.Ι-lmol/L的NH3.H2O水溶液，在60°C的水浴鍋中反應(yīng)2_10h，洗滌、65°C烘干獲得氧化銅CuO薄膜。
[0019]當(dāng)以在鎳或泡沫鎳金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化鎳NiO薄膜作為所述負(fù)極片、或以在銅金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化銅CuO薄膜作為所述負(fù)極片時(shí)，采用常規(guī)方式，其中，氧化鎳NiO薄膜的制備參考文獻(xiàn)J.Power Sources2009, 188(2): 588-591。氧化銅CuO薄膜的制備參考專(zhuān)利ZL201110132431.X。
[0020]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0021]1、本發(fā)明采用對(duì)過(guò)渡金屬氧化物薄膜不經(jīng)任何活化處理的方法，與正極直接構(gòu)建鋰離子電池，利用正極材料脫出而不能回嵌的鋰離子或犧牲極小部分正極容量，作為過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極在首次放電過(guò)程中形成SEI膜時(shí)所需要的鋰源，避免了將過(guò)渡金屬氧化物通常需要組裝半電池或三電極電池等進(jìn)行預(yù)活化處理的繁瑣步驟，從而簡(jiǎn)化鋰離子電池的制作過(guò)程，同時(shí)保證所構(gòu)建的鋰離子電池具有高的能量密度；
[0022]2、本發(fā)明以生長(zhǎng)在金屬基底上的過(guò)渡金屬氧化物薄膜直接作為負(fù)極片，無(wú)需使用導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，可以省去使用導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和活性物質(zhì)混合涂布制作電極片的復(fù)雜過(guò)程，不僅簡(jiǎn)化了電極片制作過(guò)程，而且薄膜電極的活性物質(zhì)與基底集流體自然形成一體，明顯減小了接觸電阻，有利于加速充放電過(guò)程中的電子散逸和鋰離子的遷移；而且薄膜可以有效地緩沖充放電過(guò)程中材料的體積應(yīng)變，從而能進(jìn)一步提高材料的倍率性能，并能夠有效地控制放電比容量衰減、提高材料的循環(huán)穩(wěn)定性；
[0023]3、本發(fā)明正極片的活性材料采用高比容量富鋰錳基材料為XLi2MnO3.(1-χ)LiMO2時(shí)，可以通過(guò)調(diào)控X的含量與選擇M(Μ為Co、N1、Mn等中的任意一種或幾種)的類(lèi)型實(shí)現(xiàn)對(duì)活性材料放電容量的優(yōu)化與剪裁，針對(duì)不同種類(lèi)過(guò)渡金屬氧化物的首次不可逆容量損失大小不同，可以調(diào)控制備具有合適的首次不可逆容量損失的富鋰錳基正極材料XLi2MnO3.(1-X)LiMO2 與之進(jìn)行匹配。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)例I制備的正極材料LiNia5Mnh5O4的X射線衍射(XRD)圖；
[0025]圖2是本發(fā)明實(shí)例I制備的正極材料LiNia5Mk5O4的充放電曲線圖和循環(huán)性能圖；
[0026]圖3是本發(fā)明實(shí)例I制備的負(fù)極材料CuO薄膜的X射線衍射(XRD)圖；
[0027]圖4是本發(fā)明實(shí)例I制備的負(fù)極材料CuO薄膜負(fù)極的充放電曲線圖和循環(huán)性能圖；
[0028]圖5是本發(fā)明實(shí)例I鋰離子電池組裝原理圖和0.1C倍率下前4次充放電曲線圖；
[0029]圖6是本發(fā)明實(shí)例I鋰離子電池在不同倍率下的充放電曲線圖和0.5C倍率下的循環(huán)性能圖；
[0030]圖7是本發(fā)明實(shí)例I鋰離子電池在不同倍率下的循環(huán)性能圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1
[0032]本實(shí)施例按如下步驟制備高能量密度鋰離子電池:
[0033]1、正極片的制備:將鎳錳酸鋰LiNia5Mnh5O4正極活性材料(其XRD圖如圖1所示)、導(dǎo)電劑乙炔黑、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)按照質(zhì)量比80:10:10混合，用1-甲基-2-批咯烷酮(NMP)將此混合物調(diào)制成漿料，均勻地涂附在厚度為20 μ m的鋁箔集流體上，65°C烘干，切片，制得正極片。
[0034]為測(cè)試所得正極片的性能，將正極片與鋰片裝配成半電池，在不同倍率下測(cè)試其電化學(xué)性能和循環(huán)性能，結(jié)果如圖2所示。其在不同倍率下的充放電曲線和0.5C倍率的循環(huán)曲線分別如圖2a和圖2b所示。從圖2a中可以看出，在0.1C倍率下，LiNia ^n1.504的首次效率為83%。在0.1C,0.2C、0.5C、1C、2C、5C、10C不同倍率下，LiNia5Mnh5O4的放電比容量(Specific Capacity/mAh g 丨)分別為 135mAh g \ 132mAh g \ 130mAh g \ 128mAh g \125mAh g'lHmAh g^\90mAh g'從圖2b中可以看出，在0.5C倍率下，充放電循環(huán)100次后，該材料的容量仍能保持在125mAh/g，容量的保持率為97%。
[0035]2、負(fù)極片的制備:在銅基底上制備的CuO納米棒陣列薄膜(其XRD圖如圖3所示)。制備過(guò)程與專(zhuān)利ZL201110132431.X中公開(kāi)的方法相同。所用銅基底的厚度為0.25mm,所制備CuO納米棒陣列薄膜的納米棒的直徑大約為300-500nm，長(zhǎng)度約為十幾微米。
[0036]為測(cè)試所得負(fù)極片的性能，將CuO薄膜負(fù)極片與鋰片裝配成半電池，在不同倍率下測(cè)試其電化學(xué)性能和循環(huán)性能，結(jié)果如圖4所示。在不同倍率下的充放電曲線和0.5C倍率的循環(huán)曲線分別如圖4a和圖4b所示。從圖4a中可以看出，在0.1C倍率下，CuO薄膜負(fù)極片的首次放電容量為1077mAh g'在0.1C,0.2C、0.5C、1C、2C、5C、IOC不同倍率下，CuO薄膜負(fù)極片的放電比容量分別為 789mAh g'782mAh g'730mAh g'687mAh g'638mAh g'607mAh g^\560mAh g'從圖4b中可以看出，在IC倍率下，充放電循環(huán)100次后，CuO薄膜負(fù)極片的容量的保持率為90%。
[0037]3、電池組裝:以Imol T1LiPF6的碳酸乙烯酯與碳酸二甲酯(體積比為1:1)的溶液為電解液，以celgard2400聚丙烯微孔膜為隔膜。
[0038] 按正極片一隔膜一負(fù)極片的順序組裝成電池芯體并安裝于電池外殼內(nèi)，然后注入電解液并封口，化成、抽氣成型即得高能量密度鋰離子電池。鋰離子電池的組裝原理圖如圖5a所示，將正、負(fù)極不經(jīng)過(guò)任何活化處理，通過(guò)正、負(fù)極容量匹配的方式，得到其電壓窗口為
1.7-4.75V，獲得高能量密度鋰離子電池。從圖5b可以看出，高能量密度鋰離子電池的首次充電能量密度為370Wh kg—1 (按照文獻(xiàn)報(bào)道的由正負(fù)極材料容量的調(diào)和平均值計(jì)算)，前四次的放電能量密度(Specific Capacity/ffh kg4)沒(méi)有衰減。從圖6a可以看出，在0.1C、
0.2C、0.5C、1C、2C、5C、10C不同倍率下，電池的放電能量密度(Specific Capacity/ffh kg—1)分別為 238Wh kg \234ffh kg \228ffh kg \210ffh kg \ 18 Iffh kg \ 140ffh kg \85ffh kg1。并表現(xiàn)出了較好的倍率性能與循環(huán)性能。從圖6b中可以看出，在0.5C倍率下，充放電循環(huán)100次后，電池的容量的保持率為84%。
[0039]圖7為高能量密度鋰離子電池在不同倍率下的循環(huán)性能曲線。從圖中可以看出，在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、5C、10C不同倍率下各循環(huán)5次，電池的放電能量密度(SpecificCapacity/Wh kg—1)分別為 237Wh kg'234Wh kg'228Wh kg'209Wh kg'183Wh kg'139Whkg^\85ffh kg—1。從IOC倍率返回到0.1C倍率時(shí)，電池的放電能量密度仍能保持240Wh kg—1，具有很好的倍率循環(huán)性能。
[0040]實(shí)施例2
[0041]本實(shí)施例按如下步驟制備高能量密度鋰離子電池:
[0042]1、正極片的制備:將LiNia5Mnh5O4正極活性材料、導(dǎo)電劑乙炔黑、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)按照質(zhì)量比80:10:10混合，用1-甲基_2_吡咯烷酮(NMP)將此混合物調(diào)制成漿料，均勻地涂附在厚度為20 μ m的鋁箔集流體上，65°C烘干，切片，制得正極片。
[0043]2、負(fù)極片的制備:清洗泡沫鎳金屬集流體基底，然后放入含lmmol/L的NiS04和IOmmolurea的40mL水溶液中，在100°C的水熱條件下，反應(yīng)6h,經(jīng)洗漆、晾干后,在空氣中300°C煅燒6h，得到NiO薄膜。
[0044]3、電池組裝:按正極片一隔膜一負(fù)極片的順序組裝成電池芯體并安裝于電池外殼內(nèi)，然后注入電解液并封口，化成、抽氣成型即得高能量密度鋰離子電池。鋰離子電池的組裝原理圖跟實(shí)施例1相同。
[0045]經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例制備出的電池，在0.1C倍率下的能量密度為260Wh kg'
[0046]實(shí)施例3
[0047]本實(shí)施例按如下步驟制備高能量密度鋰離子電池:
[0048]1、正極片的制備:將0.5Li2Mn03.0.5LiM02正極活性材料、導(dǎo)電劑乙炔黑、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)按照質(zhì)量比75:15:10混合，用1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)將此混合物調(diào)制成漿料，均勻地涂附在厚度為20 μ m的鋁箔集流體上，65°C烘干，切片，制得正極片。
[0049]2、負(fù)極片的制備:清洗泡沫鎳金屬集流體基底，然后放入40mL0.lmol/L的Cu (NO3) 2水溶液中，加入3mL0.5mol/L的NH3.H2O水溶液，在60°C的水浴鍋中反應(yīng)4h，經(jīng)洗滌、晾干后得到CuO納米片薄膜。
[0050]3、電池組裝:按正極片一隔膜一負(fù)極片的順序組裝成電池芯體并安裝于電池外殼內(nèi)，然后注入電解液并封口，化成、抽氣成型即得高能量密度鋰離子電池。鋰離子電池的組裝原理圖跟實(shí)施例1相同。
[0051]經(jīng)測(cè)試本實(shí)施例制備出的電池，在0.1C倍率下的能量密度為310Wh kg'
[0052]實(shí)施例4
[0053]本實(shí)施例按如下步驟制備高能量密度鋰離子電池:
[0054]1、正極片的制備:將0.5Li2Mn03.0.5LiM02正極活性材料、導(dǎo)電劑乙炔黑、粘結(jié)劑聚偏氟乙烯(PVDF)按照質(zhì)量比75:15:10混合，用1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)將此混合物調(diào)制成漿料，均勻地涂附在厚度為20 μ m的鋁箔集流體上，65°C烘干，切片，制得正極片。
[0055]2、負(fù)極片的制備:以NaOH為溶劑配制濃度為lmol/L的堿性水溶液，并在堿性水溶液中加入濃度為30?〖％的氧化劑H2O2獲得堿性體系；氧化劑與堿性水溶液的體積比為1:1 ;將不銹鋼金屬集流體基底加入到堿性體系中，以150°C的水熱條件反應(yīng)5h，洗滌、65°C烘3小時(shí)獲得氧化鐵Fe2O3棒狀薄膜；
[0056]3、電池組裝:按正極片一隔膜一負(fù)極片的順序組裝成電池芯體并安裝于電池外殼內(nèi)，然后注入電解液并封口，化成、抽氣成型即得高能量密度鋰離子電池。鋰離子電池的組裝原理圖跟實(shí)施例1相同。
[0057] 經(jīng)測(cè)試本實(shí)施例制備出的電池，在0.1C倍率下的能量密度為380Wh kg'
【權(quán)利要求】
1.一種高能量密度鋰離子電池，包括電池外殼、設(shè)置在電池外殼內(nèi)的電池芯體及填充在電池外殼內(nèi)的電解液；所述電池芯體包括正極片、負(fù)極片及隔膜，其特征在于: 以高電壓鎳錳酸鋰材料或高比容量富鋰錳基材料作為所述正極片的活性材料； 以在金屬集流體基底上生長(zhǎng)的過(guò)渡金屬氧化物薄膜作為所述負(fù)極片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量密度鋰離子電池，其特征在于:所述高電壓材料為鎳錳酸鋰或鎳錳酸鋰的改性材料；所述高比容量富鋰錳基材料為XLi2MnO3.(1-x)LiMO2，其中O≤X≤1，M為Co、Ni或Mn中的一種或幾種按任意比例混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能量密度鋰離子電池，其特征在于:以在不銹鋼金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化鐵Fe2O3薄膜作為所述負(fù)極片、或以在鎳或泡沫鎳金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化鎳NiO薄膜作為所述負(fù)極片、或以在銅金屬集流體基底或泡沫鎳金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化銅CuO薄膜作為所述負(fù)極片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高能量密度鋰離子電池，其特征在于:根據(jù)負(fù)極片首次不可逆容量損失的大小，選擇正極片的活性材料，以所述正極片的活性材料脫出而不能回嵌的鋰離子向負(fù)極片提供首次放電過(guò)程中形成SEI膜時(shí)所需要的鋰源。
5.權(quán)利要求1、2或3所述高能量密度鋰離子電池的制備方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行: 制備正極片:將正極片的活性材料、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑混合調(diào)制成漿料，均勻涂附在鋁箔集流體上，烘干后即得正極片； 制備負(fù)極片:以金屬集流體為基底，在其上生長(zhǎng)過(guò)渡金屬氧化物薄膜，獲得負(fù)極片； 裝配:按正極片一隔膜一負(fù)極片的順序組裝成電池芯體并安裝于電池外殼內(nèi)，然后注入電解液并封口，即得高能量密度鋰離子電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于: 所述負(fù)極片按如下步驟制備: 當(dāng)以在不銹鋼金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化鐵Fe2O3薄膜作為負(fù)極片時(shí)，制備過(guò)程為:以NaOH或NH3.H2O為溶劑配制濃度為0.1-lmol/L的堿性水溶液，并在所述堿性水溶液中加入氧化劑獲得堿性體系；所述氧化劑為濃度為30wt%的H2O2或濃度為0.5-lmol/L的(MM)2S2O8，所述氧化劑與所述堿性水溶液的體積比為0.5~2:1 ;將不銹鋼金屬集流體基底加入到所述堿性體系中，以120-180°C的水熱條件反應(yīng)2-10h，洗滌、65°C烘干獲得氧化鐵Fe2O3薄膜； 當(dāng)以泡沫鎳金屬集流體基底上生長(zhǎng)的氧化銅CuO薄膜作為負(fù)極片時(shí)，制備過(guò)程為:將泡沫鎳金屬集流體基底放入40ml濃度為0.1-lmol/L的Cu (NO3) 2水溶液中，并加入3mL濃度為0.Ι-lmol/L的NH3 -H2O水溶液，在60°C的水浴鍋中反應(yīng)2_10h，洗滌、65°C烘干獲得氧化銅CuO薄膜。
【文檔編號(hào)】H01M4/131GK103915649SQ201410163856
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】張衛(wèi)新, 馬國(guó) , 楊則恒, 王強(qiáng), 谷和云, 曾暉, 陸劍波, 陳公德, 張穎朦 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)