一种锰酸锂和石墨烯组成的纳米动力电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锰酸锂和石墨烯组成的纳米动力电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、电池壳体，正极与负极间设置隔膜，电解液设置于所述的电池壳体中，正极以及负极的组分以及重量百分比为：正极包括92%～95%的正极活性物质、2%～4%的正极粘结剂、0%～4%的正极导电剂和余量为正极集流体；负极包括89%～93%的石墨烯、0%～2%负极导电剂、0%～2%增稠剂、2%～3%的负极粘结剂和余量为负极集流体。本发明还公开了一种锰酸锂和石墨烯组成的动力电池的制备方法。本发明提供的锰酸锂和石墨烯组成的纳米动力电池及其制备方法，具有大功率、大容量、放电效率高、使用寿命长、内部结构稳定、安全性好的优点。

主权项

1.一种锰酸锂和石墨烯组成的纳米动力电池的制备方法，锰酸锂和石墨烯组成的纳米动力电池包括正极、负极、隔膜、电解液、电池壳体，正极与负极间设置隔膜，电解液设置于所述的电池壳体中，正极以及负极的组分以及重量百分比为：正极包括：92%～95%的正极活性物质、2%～4%的正极粘结剂、0%～4%的正极导电剂和余量为正极集流体；负极包括：89%～93%的石墨烯、0%～2%负极导电剂、0%～2%增稠剂、2%～3%的负极粘结剂和余量为负极集流体；所述的正极活性物质采用锰酸锂材料，正极粘结剂采用聚偏氟乙烯，正极集流体采用铝箔；所述的正极导电剂采用2%～4%的导电炭黑或0%～2%的鳞片石墨；负极增稠剂采用羧甲基纤维素钠；负极粘结剂采用丁苯橡胶；负极集流体采用铜箔；所述的负极导电剂采用0%～2%的导电石墨或0%～2%的碳纳米管；其特征在于，制备步骤如下：(1)浆料的制备：以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，正极采用的材料及其重量百分比配比为：锰酸锂92%～95%、导电炭黑2%～4%或鳞片石墨0%～2%、聚偏氟乙烯2%～4%、余量为正极集流体，首先根据浆料配比将聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮中，在有循环水冷却的条件下进行真空搅拌5～6小时，然后加入混合均匀的锰酸锂和导电剂的混合物，加完料搅拌10～12小时，得到的浆料过150目筛1～2次；以去离子水为介质制备负极浆料，负极采用的材料及其重量百分比配比为：石墨烯89%～93%、导电炭黑0%～2%或碳纳米管0%～2%、丁苯橡胶2%～3%、羧甲基纤维素钠0%～2%、余量为负极集流体；负极材料采用石墨烯，首先根据浆料配比将羧甲基纤维素钠加入去离子水中搅拌3～5小时，随后加入导电剂搅拌3～5小时，浆料过胶体磨以使导电剂得到完全分散，再加入负极材料搅拌3～5小时，随后加入丁苯橡胶搅拌1～2小时，得到的浆料过150目筛2～3次；(2)正负极涂布：涂布采用间隙式涂布，根据极片设计要求预留极耳位，正极涂布使用的基材厚度为13～25μm铝箔，负极使用基材厚度为9～15μm；(3)极片辊压：正极压实密度为2.2～3.9g/cm3，负极压实密度为1.1～1.6g/cm3;(4)极片横切和分切：根据电池极片的制作规格把辊压好的极片进行横切和分切出需要尺寸；(5)极片烘烤：极片在真空状态下进行烘烤；(6)电池芯的制备：电芯包括正极、负极以及正负极之间的隔膜，电芯采用隔膜／负极／隔膜／正极叠片式结构，所述的隔膜采用厚度为25μm～40μm的隔离膜；(7)正负极极耳焊接：根据电池设计要求把正负极极耳焊接于正负极极片预留集流体上，极耳上留有纤维密封胶，正负极极耳焊接都采用超声焊并加以铆钉固定；(8)电芯的入壳及封装：把叠合电芯装入冲好的电池壳体中，将铝塑复合膜封住；(9)电芯烘烤：将电芯放入真空状态下烘烤；(10)电池注液：在装有电芯的电池中注入电解液，然后热封电池另一侧边；(11)电池化成和分容：采用夹具化成，化成工艺为0.02C充电2.5小时，0.1C充电2.5小时，0.2C充电到4.2V，然后对电池进行除气、热封、裁边、整形；电池分容工艺为0.5C恒流充到4.2V，再在4.2V下恒流恒压充电，截止电流为0.04C，然后以0.5C放电到3.0V。