本發(fā)明涉及儲(chǔ)能器件
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種導(dǎo)電聚合物鋰離子儲(chǔ)能器的制備方法。
背景技術(shù)：
：鋰離子電池，作為一種電化學(xué)儲(chǔ)能元件，有著能量密度大，綠色環(huán)保的優(yōu)勢；超級(jí)電容器，同樣作為一種電化學(xué)儲(chǔ)能元件，有壽命長(可達(dá)10萬次以上)，功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，用來彌補(bǔ)鋰離子電池功率性能的不足。兩種儲(chǔ)能器件均有各自的應(yīng)用場合，目前缺少介于兩種器件之間的儲(chǔ)能器件，能同時(shí)在一定程度上滿足能量密度和功率密度的雙重需求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電聚合物鋰離子儲(chǔ)能器的制備方法，該方法制備的鋰離子儲(chǔ)能器件，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)超級(jí)電容器能量密度較低的缺陷的同時(shí)，又在一定程度上提升了傳統(tǒng)鋰離子電池功率密度，成為一種介于傳統(tǒng)超級(jí)電容器和傳統(tǒng)鋰離子電池之間的儲(chǔ)能器件。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種導(dǎo)電聚合物鋰離子儲(chǔ)能器的制備方法，其特征在于：包括如下步驟，a.電極材料的制備：(1)按1：（1-9）的摩爾比例分別配制多金屬氧酸鋰鹽溶液和導(dǎo)電聚合物單體溶液；(2)將配制的多金屬氧酸鋰鹽溶液加入導(dǎo)電聚合物單體溶液，攪拌，在常溫下反應(yīng)1-24小時(shí)，然后用蒸餾水和酒精洗滌反應(yīng)過后的固體物質(zhì)，再將洗滌過后的固體物質(zhì)置于40-200℃干燥箱中干燥2-10小時(shí)，制得多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物；多金屬氧酸鋰鹽溶液采用逐滴加入方式加入導(dǎo)電聚合物單體溶液，常溫是指在10-40℃。b.儲(chǔ)能器極片的制備：(1)儲(chǔ)能器件正極極片的制備：將多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物、三元正極材料（lixni3co3mn3）、聚偏氟乙烯和導(dǎo)電炭黑按一定比例在n-甲基吡咯烷酮（nmp）溶劑中配置成漿料，將漿料涂覆在鋁箔上，再經(jīng)冷壓，切片，疊片制得儲(chǔ)能器件的正極極片；(2)儲(chǔ)能器負(fù)極極片的制備：將多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物、聚偏氟乙烯和導(dǎo)電炭黑按一定比例在n-甲基吡咯烷酮溶劑中配置成漿料，并將漿料涂覆在銅箔上，再經(jīng)冷壓，切片，疊片制得儲(chǔ)能器件的負(fù)極極片；c.電解液的制備：將多金屬氧酸鋰鹽作為電解質(zhì)鹽，與有機(jī)溶劑按比例配置成電解液；d.儲(chǔ)能器的制備：將b步驟制備的極片進(jìn)行鋁塑封裝，并注入c步驟所制備的電解液，制得所述的儲(chǔ)能器。所述的導(dǎo)電聚合物單體為：聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一種或者多種的混合；所述多金屬氧酸鋰鹽為包括li3xy12o40，li4xy12o40中的一種或者多種的混合物；其中x指p、si兩種元素中的任意一種；y指mo、w兩種元素中的任意一種。所述c步驟中有機(jī)溶劑為碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯，其中：多金屬氧酸鋰鹽、碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的比為1:4:5。所述b步驟儲(chǔ)能器件正極極片的制備中：多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物、聚偏氟乙烯和導(dǎo)電炭黑的比為（0.5-47）:（0.5-47）:1.5:1。所述b步驟中：多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物、聚偏氟乙烯和導(dǎo)電炭黑的比為22.5:25:1.5:1。所述b步驟儲(chǔ)能器負(fù)極極片的制備中：多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物、聚偏氟乙烯和導(dǎo)電炭黑的比為47.5：1.5：1。還包括e.測試將裝配好的儲(chǔ)能器件進(jìn)行化成，化成完畢后按如下流程進(jìn)行測試：1.靜止10分鐘；2.按0.5c的電流充電至3.8v；3.靜止10分鐘；4.按0.5c的電流放電至2.0v，記錄放電容量，放電時(shí)間；5.按所記錄的放電容量，放電時(shí)間，計(jì)算放電能量密度和功率密度；本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.通過多金屬氧酸鋰鹽氧化聚合導(dǎo)電聚合物單體形成多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物，使多金屬氧酸鋰鹽附著在導(dǎo)電聚合物骨架上，由于鋰離子可以在多金屬氧酸陰離子骨架中自由傳輸，給鋰離子傳輸形成通道；而多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物又能增強(qiáng)導(dǎo)電性，給電子傳輸形成通道，滿足了鋰離子和電子傳輸?shù)碾p重要求；2.在多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物制備過程中，多金屬氧酸鋰鹽溶液是逐滴加入導(dǎo)電聚合物單體溶液，該方法可保證制備出的導(dǎo)電聚合物w顆粒小，比表面積大，比面積越大所儲(chǔ)存的電荷也越大，能滿足此儲(chǔ)能器件的功率需求。3.儲(chǔ)能器件正極漿料的配置過程加入了45%比例的三元正極材料（lixni3co3mn3），在鋰離子電池中l(wèi)ixni3co3mn3材料容量大，充放電電壓平臺(tái)高，能滿足本儲(chǔ)能器件的電壓需求；加入了50%的多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物，此種材料顆粒小，比表面積大，能滿足此儲(chǔ)能器件的功率需求。將兩種物質(zhì)混合，可以將電壓和功率兩者優(yōu)勢相結(jié)合。4.儲(chǔ)能器件負(fù)極漿料的活性物質(zhì)完全為多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物，而傳統(tǒng)鋰離子電池負(fù)極漿料的活性物質(zhì)為石墨，多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物相比于石墨有著表面積大，能儲(chǔ)存更多電荷，能提高儲(chǔ)能器件的功率密度。5.儲(chǔ)能器件所用電解液中的電解質(zhì)鹽為多金屬氧酸鋰鹽，此鹽的特征在于鋰離子能在多金屬氧酸陰離子骨架中自由傳輸，與儲(chǔ)能器件中多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物中的多金屬氧酸陰離子骨架作用一致，能將優(yōu)勢在電解液中再次發(fā)揮。具體實(shí)施方式實(shí)施例1(1)按1：4的摩爾比例分別配制多金屬氧酸鋰鹽li3pmo12o40溶液和苯胺單體溶液；(2)將配制的多金屬氧酸鋰鹽溶液逐滴加入苯胺單體溶液，邊加邊攪拌，在室溫下反應(yīng)16小時(shí)，然后用蒸餾水和酒精洗滌反應(yīng)過后的固體物質(zhì)，再將洗滌過后的物質(zhì)置于40-200℃干燥箱中干燥2-10小時(shí)，制得多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物（或稱聚苯胺）。多金屬氧酸鋰鹽溶液采用逐滴加入方式加入導(dǎo)電聚合物單體溶液，常溫是指在10-40℃。b.儲(chǔ)能器件極片的制備儲(chǔ)能器件正極漿料的配置比例如下：多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物：lixni3co3mn3：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑按（0.5-47）:（0.5-47）:1.5:1的配比，在n-甲基吡咯烷酮（nmp）溶劑中配置成漿料，并將漿料涂覆在鋁箔上，再經(jīng)冷壓，切片，疊片制得儲(chǔ)能器件的正極極片。儲(chǔ)能器件負(fù)極漿料的配置比例如下：多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑按47.5：1.5：1的比在nmp溶劑中配置成漿料，并將漿料涂覆在銅箔上，再經(jīng)冷壓，切片，疊片制得儲(chǔ)能器件的負(fù)極極片。c.電解液的制備將多金屬氧酸鋰鹽作為電解質(zhì)鹽，與有機(jī)溶劑按如下比例配置成電解液。li3pmo12o40：碳酸丙烯酯（pc）：碳酸乙烯酯（ec）=1：4：5。d.儲(chǔ)能器件的裝配將b步驟制備的極片進(jìn)行鋁塑封裝，并注入c步驟所制備電解液，完成儲(chǔ)能器件的裝配。e.測試將裝配好的儲(chǔ)能器件進(jìn)行化成，化成完畢后按如下流程進(jìn)行測試：1.靜止10分鐘；2.按0.5c的電流充電至3.8v；3.靜止10分鐘；4.按0.5c的電流放電至2.0v，記錄放電容量，放電時(shí)間；5.按所記錄的放電容量，放電時(shí)間，計(jì)算放電能量密度和功率密度；實(shí)施例2按1：3的摩爾比例分別配制多金屬氧酸鋰磷鎢酸鋰li3pw12o40溶液和吡咯單體溶液，將配制的磷鎢酸鋰li3pw12o40溶逐滴加入吡咯單體溶液，制得多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物（或聚吡咯）。儲(chǔ)能器件正極漿料的配置比例如下：多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物：lixni3co3mn3：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑=22.5:25:1.5:1，按此比例在nmp溶劑中配置成漿料，并將漿料涂覆在鋁箔上，再經(jīng)冷壓，切片，疊片制得儲(chǔ)能器件的正極極片。儲(chǔ)能器件負(fù)極漿料的配置比例如下：聚吡咯：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑=47.5：1.5：1；按如下比例配置成電解液，li3pw12o40：碳酸丙烯酯（pc）：碳酸乙烯酯（ec）=1：4：5。其余同實(shí)施例1，制作步驟及測試方法同實(shí)施例1。實(shí)施例3按1：9的摩爾比例分別配制多金屬氧酸鋰磷鎢酸鋰li4siw12o40溶液和吡咯單體溶液，將配制的磷鎢酸鋰li4siw12o40溶逐滴加入吡咯單體溶液，制得多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物（或聚吡咯）。儲(chǔ)能器件正極漿料的配置比例如下：多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物：lixni3co3mn3（三元正極材料）：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑按22.5:25:1.5:1比例在nmp（n-甲基吡咯烷酮）溶劑中配置成漿料，并將漿料涂覆在鋁箔上，再經(jīng)冷壓，切片，疊片制得儲(chǔ)能器件的正極極片。儲(chǔ)能器件負(fù)極漿料的配置比例如下：多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑=47.5：1.5：1；按如下比例配置成電解液，li4siw12o40：碳酸丙烯酯（pc）：碳酸乙烯酯（ec）=1：4：5。其余同實(shí)施例1，制作步驟及測試方法同實(shí)施例1。實(shí)施例4按1：4的摩爾比例分別配制多金屬氧酸鋰磷鎢酸鋰li3pmo12o40溶液和吡咯單體溶液，將配制的磷鎢酸鋰li3pmo12o40溶逐滴加入吡咯單體溶液，制得多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物（或聚吡咯）。儲(chǔ)能器件正極漿料的配置比例如下：多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物：lixni3co3mn3：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑，按22.5:25:1.5:1的比例在nmp溶劑中配置成漿料，并將漿料涂覆在鋁箔上，再經(jīng)冷壓，切片，疊片制得儲(chǔ)能器件的正極極片。儲(chǔ)能器件負(fù)極漿料的配置比例如下：聚吡咯：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑按47.5：1.5：1配制。按如下比例配置成電解液，li4siw12o40：碳酸丙烯酯（pc）：碳酸乙烯酯（ec）=1：4：5。其余同實(shí)施例1，制作步驟及測試方法同實(shí)施例1。實(shí)施例5按1：8的摩爾比例分別配制多金屬氧酸鋰磷鎢酸鋰li3pw12o40溶液和苯胺單體溶液，將配制的磷鎢酸鋰li3pw12o40溶逐滴加入苯胺單體溶液，制得多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物（或聚苯胺）。儲(chǔ)能器件正極漿料的配置比例如下：多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物：lixni3co3mn3：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑按22.5:25:1.5:1的比例在nmp溶劑中配置成漿料，并將漿料涂覆在鋁箔上，再經(jīng)冷壓，切片，疊片制得儲(chǔ)能器件的正極極片。儲(chǔ)能器件負(fù)極漿料的配置比例如下：多金屬氧酸鋰導(dǎo)電聚合物：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑按47.5：1.5：1配制；按如下比例配置成電解液，li3pw12o40：碳酸丙烯酯（pc）：碳酸乙烯酯（ec）=1：4：5。其余同實(shí)施例1。制作步驟及測試方法同實(shí)施例1。對比例1儲(chǔ)能器件正極漿料的配置比例如下：lixni3co3mn3：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑=95%：3%：2%，按此比例在nmp溶劑中配置成漿料，并將漿料涂覆在鋁箔上，再經(jīng)冷壓，切片，疊片制得儲(chǔ)能器件的正極極片。儲(chǔ)能器件負(fù)極漿料的配置比例如下：石墨：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑=95%：3%：2%制作步驟及測試方法同實(shí)施例1。所用電解液為傳統(tǒng)鋰離子電池用電解液，即對比例1所制備的為三元體系的鋰離子電池。其余同實(shí)施例1。對比例2按1：8的摩爾比例分別配制多金屬氧酸鋰磷鎢酸鋰li3pw12o40溶液和苯胺單體溶液，儲(chǔ)能器件正極漿料的配置比例如下：聚苯胺：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑=95%：：3%：2%，按此比例在nmp溶劑中配置成漿料，并將漿料涂覆在鋁箔上，再經(jīng)冷壓，切片，疊片制得儲(chǔ)能器件的正極極片。儲(chǔ)能器件負(fù)極漿料的配置比例如下：聚苯胺：聚偏氟乙烯:導(dǎo)電炭黑=95%：3%：2%制作步驟及測試方法同實(shí)施例1。其余同實(shí)施例1，即對比例2中所制備的為聚苯胺為活性物質(zhì)的超級(jí)電容器能量密度和功率密度結(jié)果詳見表實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5對比例1對比例2能量密度（wh/kg）10379116839112717功率密度（w/kg）489839381705593151294從能量密度和功率密度測試結(jié)果看出，本發(fā)明所制備的儲(chǔ)能器件能量密度和功率密度介于鋰離子電池和超級(jí)電容器之間，在實(shí)際應(yīng)用中可作為兩者之間的過渡產(chǎn)品。當(dāng)前第1頁12