[发明专利]泡沫镍作为夹层的Se-TiO2/NFF锂硒二次电池及其制备方法

说明书

一种泡沫镍作为夹层的Se‑TiO₂/NFF锂硒二次电池及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。是将乙烯吡咯烷酮溶于乙醇，再加入冰醋酸和钛酸四丁酯，搅拌得到纺丝液；然后高电压下纺丝，将纺丝产物预氧化，得到TiO₂纳米纤维；和Se颗粒混合后研磨2～8h，压片后在氩气、200～260℃条件下焙烧6～12h，得到Se‑TiO₂纳米纤维；将其与导电剂、粘结剂混合，所得浆料涂覆于铝箔上，得到Se‑TiO₂正极材料；在Se‑TiO₂正极材料和隔膜之间加入NFF夹层，锂片作为对电极组装半电池，从而得到泡沫镍作为夹层的Se‑TiO₂/NFF锂硒二次电池。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种泡沫镍作为夹层的 Se-TiO₂/NFF锂硒二次电池及其制备方法。

背景技术

高能量密度、长循环寿命和低成本是电动汽车电池的发展方向。锂硫电池因具有很高的理论质量比能量(2567Wh/kg)、体积比容量(3467mAh/cm³)和低成本被认为是最有应用前景的下一代高比能量电池体系之一。但是硫的导电性较低导致电池的倍率性能不高，以及多硫离子在醚类电解液中溶解造成穿梭效应，导致电池的循环稳定性能差。多年以来，人们通过各种努力比如固硫、电解液和隔膜上的改性，一定程度上改善了锂硫电池的电化学性能，但是其本质问题例如硫的自身绝缘性没有得到解决。

硒与硫在元素周期表中位于同一主族，硒有望成为锂硫电池未来的替代品。虽然硒(675mAh/g)的质量比容量比硫(1672mAh/g)低，但是在体积比容量上硒(3253mAh/cm)与硫(3467mAh/cm)相当，由于受到了电池组空间的限制，体积比容量与质量比容量更加重要。硒的电子导电率(1×10^-3S/m)比硫 (5×10^-28S/m)高得多，这意味着电极材料中活性物质的负载量有望远高于硫基正极，硒比硫有更高的利用率，更好的电化学活性，与锂离子更快地发生反应，从而实现较高的实际比能量。因此，硒有望成为专门应用于构建高能电池的正极材料，包括家用电子产品和运输工具。

然而，和硫一样硒同样也会经历由多硒化物的溶解引起的容量的衰减和库伦效率的降低。为了提高电池的性能，人们采取了许多措施，一种策略是合成不同形态结构的硒材料，比如硒的纳米多孔或者纳米纤维材料。另外一种策略是把硒固定在多孔基体中通过吸收材料追捕多硒化物。此外，还有在电极片和隔膜之间增加一层夹层同样也能起到抑制穿梭效应的作用。

本发明首次采用泡沫镍(NFF)作为夹层放置于电极片与隔膜中，并且用TiO₂作为锂硒电池的基体，获得了循环性能和倍率性能俱佳的锂硒二次电池。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型制备工艺简单的一种泡沫镍作为夹层的 Se-TiO₂/NFF锂硒二次电池及其制备方法，所述的制备方法其步骤如下：

1)制备TiO₂纳米纤维

将0.2～0.4g乙烯吡咯烷酮溶于6～8mL乙醇，再加入2～4mL冰醋酸和 1～5mL钛酸四丁酯，搅拌12～24h得到纺丝液；然后在15～20KV的高电压下纺丝，随后将纺丝产物在400～700℃条件下6～12h预氧化，得到直径80～100nm的TiO₂纳米纤维；

2)制备Se-TiO₂正极材料