[发明专利]一种用混合碳材料作正负极的锂双离子全电池

说明书

本发明公开了一种用混合碳材料作正负极的锂双离子全电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：首先制备混合碳材料；再用混合碳材料制备混合碳正负电极；然后制备锂盐电解液；最后将混合碳正负电极和锂盐电解液组装成全电池。本发明采用的正负极碳材料易得、价格便宜，对环境友好，混合碳材料利用多种碳材料相混合，结构稳定，在充放电过程不消耗不损耗，长期循环稳定性好，倍率性能佳。

技术领域

本发明涉及领域，尤其涉及一种用混合碳材料作正负极的锂双离子全电池。

背景技术

锂离子电池(LIBs)由于其相对较高的放电电压、能量密度和很好的功率性能，所以无处不在的应用于便携式电子产品和网络存储。随着现代科技进步及需求，开发高能量密度、低成本的新型可充电电池体系已经受到了越来越多的关注。目前已经市场化的锂离子电池一般采用钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等作为正极材料，这些材料价格昂贵，使得锂离子电池成本较高。再者由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对较大，不能大电流放电。

双离子电池(DIBs)，作为一种高能量和低成本的电能存储装置，已经被发现了几十年。通常情况下，双离子电池在充电过程通过促使阴离子和阳离子在电解液中分别嵌入到正极和负极中，放电过程则反之。

发明内容

为解决目前锂离子电池仍然存在的成本高及双离子电池还未实现商业化等问题，本发明提供了一种正负极材料均用混合碳材料的锂双离子全电池的制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用混合碳材料作正负极的锂双离子全电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：

制备混合碳材料；

用混合碳材料制备混合碳正负电极；

制备锂盐电解液；

将混合碳正负电极和锂盐电解液组装成全电池。

进一步的，所述制备混合碳材料的方法为将两种或多种碳材料或/和金属化合物按一定比例进行混合；然后在绝水环境下研磨10-15h；再在保护气体氛围下以2-5℃的升温速率升温到80-150℃，然后恒温处理10-20h，得到混合碳材料。

进一步的，所述碳材料为石墨烯、氧化石墨烯、石墨、石墨粉、纳米石墨、纳米石墨粉、碳纳米管、活性炭粉、膨胀石墨、膨胀石墨烯、三维石墨烯、炭黑、软碳、石墨球等。

进一步的，所述金属化合物为金属氧化物、金属硫化物等。

进一步的，所述制备混合碳正负电极方法为将混合碳材料：乙炔黑：羧甲基纤维素按质量比为8：0.5-2：0.5-2进行均匀混合；然后将混合物溶于乙醇：H2O的质量比为1：1-3的混合溶液中并持续搅拌10-24h；接着将混合物分别均匀涂布到正负极基片上，并在50-80℃的真空炉下干燥5-24h，得到碳正负电极。

进一步的，所述混合碳正电极中的涂布基片为铝箔，混合碳材料的平均重量约为0.3-10mg/cm²，所述混合碳负电极中的涂布基片为铜箔，混合碳材料的平均重量约为0.3-10mg/cm²。

进一步的，所述制备锂盐电解液方法为将0.01-10M的锂盐电解质溶于溶剂中，形成均匀的锂盐电解液。

进一步的，所述锂盐电解质为氟化锂(LiF)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)等中的一种。

进一步的，所述溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,2-二甲氧基乙烷(DME)中的两种按体积比为1：1-10(即v1:v2＝1：1-10)混合而成的混合溶液。