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专利号: 201610855351X
申请人: 广西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高电压镍锰酸锂/石墨锂离子电池的制作方法,其特征在于:包括制备有机酸酯改性的负极极片、制备钛酸锂(LTO)包覆LNMO材料的正极极片、配置电解液和组装电池的步骤。

2.根据权利要求1所述的高电压镍锰酸锂/石墨锂离子电池的制作方法,其特征在于:制备有机酸酯改性的负极极片,其方法是:

将一定量的负极材料、导电剂、粘结剂溶于去离子水中,充分搅拌均匀后加入有机酸脂搅拌,制备出含有有机酸酯的负极浆料;

负极浆料经烘烤、扎膜工序后即制备出含有初态SEI膜的负极极片;

所述负极浆料由负极材料、导电剂、粘结剂和有机酸酯制成,其比例分别为∶负极材料    75~90%粘结剂     1~5%

导电剂     2~5%

有机酸酯    1~20%

配料完成后溶于去离子水中得到负极浆料,浆料固含量为25~55%,粘度为1000~5000 mPa.s,所述负极材料为天然石墨、人造石墨、复合石墨、软碳、硬碳中的至少一种,所述的有机酸酯为有机钛酸酯、有机硅酸脂和有机磷酸酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高电压镍锰酸锂/石墨锂离子电池的制作方法,其特征在于:制备钛酸锂(LTO)包覆LNMO材料的正极极片,其方法是:首先,制备LTO包覆LNMO正极材料,先合成出TiO2包覆LNMO复合材料,然后TiO2再与LiOH进行反应,得到物经过高温煅烧后制备LTO包覆LNMO复合正极材料;

其次,制备LNMO@LTO复合正极极片。

4.根据权利要求3所述的高电压镍锰酸锂/石墨锂离子电池的制作方法,其特征在于:制备LTO包覆LNMO正极材料,具体方法是:

将LNMO正极材料溶解到去离子水中,加入0.1 ~ 1wt%的表面活性剂后混合得到A液;

称取硫酸钛(Ti(SO4)2)溶解到50ml去离子水,加入尿素作为沉淀剂,加入量按硫酸钛/尿素摩尔比为1∶2 ~ 4,配成0.5mol/l的硫酸钛水溶液得到B液体,硫酸钛的加入量要确保TiO2包覆量为LNMO的0.2 ~ 5wt%;

将B液体缓慢加入到不断搅拌的A溶液中,搅拌5h后,转移到带聚四氟乙烯内衬的50mL的高压反应釜中,密封后置于烘箱内,在100 ~ 200℃下恒温2 ~ 5h后,自然冷却到室温,采用离心分离辅助水洗2次后,乙醇洗2次,置于80℃烘箱烘干后即得到TiO2包覆LNMO的正极材料;

取TiO2包覆LNMO的正极材料混合到含有氢氧化锂LiOH的无水乙醇液,20 ~ 50℃下搅拌至液体完全挥发,待500 ~ 750℃管式炉煅烧后,制备出钛酸锂包覆镍锰酸锂(LNMO@LTO)复合正极材料。

5.根据权利要求3所述的高电压镍锰酸锂/石墨锂离子电池的制作方法,其特征在于:制备LNMO@LTO复合正极极片,其方法是:

按照质量比LNMO@LTO复合正极材料∶导电剂(乙炔黑,AB)∶粘结剂(聚偏氟乙烯,PVDF)=

8∶1∶1混合在有机溶剂氮甲基吡咯烷酮(NMP),充分搅拌均匀后经烘烤、扎膜制备出钛酸锂包覆LNMO复合正极极片。

6.根据权利要求1所述的高电压镍锰酸锂/石墨锂离子电池的制作方法,其特征在于:电解液由有机溶剂、锂盐和添加剂组成,配置电解液是将锂盐溶解在有机溶剂中,加入具有特定功能的添加剂,经加热溶解冷却后,配置而成。

7.根据权利要求6所述的高电压镍锰酸锂/石墨锂离子电池的制作方法,其特征在于:所述有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的一种或者几种混合;其中EC含量为10 ~ 40wt%,PC含量为2 ~ 

10wt%,DEC含量为10 ~ 40wt%,DMC含量为10 ~ 40wt%,FEC含量为5 ~ 20wt%。

8.根据权利要求6所述的高电压镍锰酸锂/石墨锂离子电池的制作方法,其特征在于:所述锂盐为LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiBF4、LiTFSI、LiFLBDOB、LiTFOP中的一种或者两种成分混合。

9.根据权利要求6所述的高电压镍锰酸锂/石墨锂离子电池的制作方法,其特征在于:所述添加剂主要功能包括负极成膜添加剂和正极成膜添加剂,其中添加剂含量占整个电解液的0.5 ~ 5wt%;

所述的负极成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)、三(六氟异丙基)磷酸酯(HFiP)中的一种或几种混合,VC含量为0.05 ~ 1wt%,PS含量为0.05 ~ 1wt%,HFiP含量为0.05 ~ 1wt%;其中负极成膜添加剂占电解液含量的0.2 ~ 2wt%;

所述的正极成膜添加剂为肉桂酸甲脂、甲烷二磺酸亚甲脂(MMDS)、3.4-乙烯二氧噻吩(EDOT)中的一种或几种混合,其中肉桂酸甲酯含量为0.05 ~ 1wt%,MMDS含量为0.05 ~ 

1wt%,EDOT含量为0.05 ~ 1wt%;其中正极成膜添加剂占电解液含量0.2 ~ 2wt%。

10.根据权利要求1-9任一项所述的制作方法制得的高电压镍锰酸锂/石墨锂离子电池。