[发明专利]锂离子膜电极的制备方法及在锂离子电池制备中的应用

权利要求书

1.锂离子膜电极的制备方法，包括步骤：

(1)锂离子交换膜的制备

按质量比1∶0.01～0.2取聚苯并咪唑粉末和电解质粉末，混合均匀后倒入不锈钢容器内；加热至250～600℃将物料熔化，搅拌2～10小时；将混合均匀的熔体倒入模具中，冷却后形成锂离子交换膜；

(2)负极的制备

按质量比95∶5∶1取负极材料、聚苯并咪唑粉末和电解质粉末，混合均匀后加入作为分散剂的无水乙醇，调制成糊状涂敷到铝膜上并阴干，然后在20～100Kg cm^-2的压力下压制成型；所述负极材料是碳材料、锡、氧化锡或锡镍合金的粉末的任意一种；

(3)正极的制备

按质量比95∶5∶5∶5取正极材料、乙炔黑、聚苯并咪唑粉末与电解质粉末，混合均匀后加入作为分散剂的无水乙醇，调制成糊状涂敷到铝膜上并阴干，然后在20～100Kg cm^-2的压力下压制成型；所述正极材料是LiCoO₂、LiMnO₂或LiFePO₄的粉末的任意一种；

(4)将正极、锂离子交换膜和负极依次放置，且正极和负极上涂敷电极材料的一侧均朝向锂离子交换膜；在温度为200～300℃，20～100Kg cm^-2的压力下压制1～5分钟，形成具有多层结构的片状的膜电极；

所述电解质为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂或六氟砷酸锂的任意一种；所述聚苯并咪唑为聚烷基苯并咪唑、全芳族聚苯并咪唑的任意一种。

2.根据权利要求1所述的锂离子膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述负极材料、聚苯并咪唑和电解质粉末的负极固形混合物与无水乙醇的质量比为1∶0.1～5。

3.根据权利要求1所述的锂离子膜电极的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述正极材料、乙炔黑、聚苯并咪唑和电解质粉末的正极固形混合物与无水乙醇的质量比为1∶0.1～5。

4.根据权利要求1所述的锂离子膜电极的制备方法，其特征在于，所述聚苯并咪唑粉末和电解质粉末的颗粒直径为1～100微米。

5.根据权利要求1所述的锂离子膜电极的制备方法，其特征在于，所述负极材料的颗粒直径为1～10微米。

6.根据权利要求1所述的锂离子膜电极的制备方法，其特征在于，所述正极材料的颗粒直径为1～10微米。

7.权利要求1至6任意一项中所述锂离子膜电极在制备锂离子电池中的应用，是将片状的膜电极卷成圆柱状，再插入内径尺寸相匹配的不锈钢或铝制的电池外壳；从膜电极中正极的铝膜引出导线连接至电池的封盖；真空封装，得到圆柱形锂离子电池。

8.权利要求1至6任意一项中所述锂离子膜电极在制备锂离子电池中的应用，是将片状的膜电极卷成圆柱状，再插入内径尺寸相匹配的不锈钢或铝制的电池外壳，从膜电极中正极的铝膜引出导线连接至电池的封盖；真空条件下注入电解液，然后在氮气保护下封装，得到圆柱形锂离子电池；

所述电解液是：将电解质溶于碳酸乙烯酯、碳酸甲酯与碳酸二甲酯的混和物中，碳酸乙烯酯、碳酸甲酯与碳酸二甲酯的质量比为4∶2∶4，电解质浓度为1摩尔/升。

9.权利要求1至6任意一项中所述锂离子膜电极在制备锂离子电池中的应用，是将片状的膜电极连续弯折以形成叠片结构，然后插入内径尺寸相匹配的不锈钢或铝制的电池外壳，从膜电极中正极的铝膜引出导线连接至电池的封盖；真空封装，得到方形的锂离子电池。

10.权利要求1至6任意一项中所述锂离子膜电极在制备锂离子电池中的应用，是将片状的膜电极连续弯折以形成叠片结构，然后插入内径尺寸相匹配的不锈钢或铝制的电池外壳，从膜电极中正极的铝膜引出导线连接至电池的封盖；真空条件下注入电解液，然后在氮气保护下封装，得到方形的锂离子电池；

所述电解液是：将电解质溶于碳酸乙烯酯、碳酸甲酯与碳酸二甲酯的混和物中，碳酸乙烯酯、碳酸甲酯与碳酸二甲酯的质量比为4∶2∶4，电解质浓度为1摩尔/升。