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专利号: 2017106650064
申请人: 湖北工业大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种全碳化硅锂二次电池,其特征在于,所述全碳化硅锂二次电池的正极和负极均包含以下方法所制备的高金属含量的纳米碳化硅材料,该制备方法包括以下步骤:(1)以非晶碳化硅粉、聚硅氧烷或者氧化亚硅、锂化聚乙炔和金属混合粉末为反应起始原料,所述金属混合粉末由金属锂粉、金属铝粉、金属铍粉、金属镁粉、金属钛粉混合而成,或者由金属锂粉和金属镧粉混合而成;

(2)将所配制的反应起始原料混合均匀,然后烘干,最后压制成片;

(3)在反应真空室中设置多个介质阻挡放电电极,并将所述圆片放于介质阻挡放电电极之间,在反应真空室外均匀设置多架激光器;

(4)将反应真空室抽真空,通电,介质阻挡放电产生等离子体、激光器发射激光汽化圆片,静置72h。

2.根据权利要求1所述的一种全碳化硅锂二次电池,其特征在于,所述正极含有的高金属含量的纳米碳化硅材料由以下原料制成:非晶碳化硅粉、氧化亚硅、锂化聚乙炔和金属混合粉末,所述金属混合粉末由金属锂粉和金属镧粉混合而成。

3.根据权利要求2所述的一种全碳化硅锂二次电池,其特征在于,所述非晶碳化硅粉、氧化亚硅、锂化聚乙炔和金属混合粉末的重量比为0.1~2%:45~54.5%:30~45%:0.4~

23%;所述金属锂粉和金属镧粉的重量比为68~95%:5~32%。

4.根据权利要求1所述的一种全碳化硅锂二次电池,其特征在于,所述负极含有的高金属含量的纳米碳化硅材料由以下原料制成:非晶碳化硅粉、聚硅氧烷、锂化聚乙炔和金属混合粉末,所述金属混合粉末由金属锂粉、金属铝粉、金属铍粉、金属镁粉、金属钛粉混合而成;所述非晶碳化硅粉、聚硅氧烷、锂化聚乙炔和金属混合粉末的重量比为0.1~2%:45~

54.5%:30~45%:0.4~23%;所述金属锂粉、金属铝粉、金属铍粉、金属镁粉和金属钛粉的重量比为90~99%:0.5~3%:0.1~3%:0.2~2%:0.2~2%。

5.根据权利要求3或4所述的一种全碳化硅锂二次电池,其特征在于,所述高金属含量的纳米碳化硅材料的物相成分中有纳米晶态碳化硅晶体、纳米非晶态碳化硅晶体或纳米准晶态碳化硅晶体。

6.根据权利要求1或2或4所述的一种全碳化硅锂二次电池,其特征在于,步骤(3)中将所述圆片放置于反应室中心转盘卡座上的盘形石墨舟中,在反应室内切圆的至少一条直径的两端设置介质阻挡放电电极,所述圆片位于两介质阻挡放电电极中间;所述介质阻挡放电电极为高频高压电极,且为曲面瓦状,曲率与反应室内壁的曲率一致。

7.根据权利要求6所述的一种全碳化硅锂二次电池,其特征在于,所述步骤(4)中所述介质阻挡放电电极与样品舟处于同一水平面,所述介质阻挡放电电极为多层结构,靠近圆片的一层是钨金属网,靠近反应室内壁的一层是金属电极,钨金属网和金属电极之间为聚偏四氟乙烯,所述金属电极、聚偏四氟乙烯、钨金属网的厚度为1~3cm,相邻两者的间隔为1~5cm。

8.根据权利要求6所述的一种全碳化硅锂二次电池,其特征在于,所述激光器为全固态钛宝石激光器,其发射激光的波长为460nm和540nm,激光枪轴线穿过卡座中心,并与卡座表面形成30°夹角。

9.根据权利要求8所述的一种全碳化硅锂二次电池,其特征在于,步骤(4)抽真空前,在真空室中设置一块洁净的不锈钢板用于收集生成物,随后将反应室抽真空达到1mTorr;开启介质阻挡放电电极的电源,放电产生等离子体,5min后,开启激光器电源,发射超短脉冲,圆片汽化蒸发。

10.根据权利要求9所述的一种全碳化硅锂二次电池,其特征在于,该电池的首次库伦效率达到99.99%,比容量达到2500mAh/g,放电平台为4.2~3.3V,在4.2~2.8V范围包含了放电容量的80%,放电能量密度达到1600~2200Wh/kg,功率密度达到1500~2600W/kg,循环周期可以达到30000次。