[发明专利]采用一维纳米线型锰酸锂作正极材料制备电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种采用一维纳米线型锰酸锂作正极材料制备电池的方法。

背景技术

目前我国的城市，特别是大城市里，汽车尾气排放导致空气污染日益严重，近年来，每年冬季和春季，在我国都会发生大面积的严重雾霾，导致慢性支气管炎，支气管炎、肺气肿等各类呼吸道疾病。为了控制污染，许多城市对汽车实行了限行和限购的政策，但是，这种政策，也只是治标不治本，而且，对汽车限制以后，中国汽车工业的发展和就业就会产生很大的影响，从而影响中国经济的发展。所以，人们都在积极寻求更合适的解决方法。汽车因为都是依靠燃烧化石燃料而提供动力，化石燃料排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等，这些废气是污染之源，因此，减少尾气排放是减轻大气污染的主要途径，即如何减少化石燃料的燃烧是控制汽车尾气排放的基本手段。近年来，许多科技人员都致力于研究如何用绿色环保的能源来替代化石燃料为交通运输工具提供动力。

锂离子电池：是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表，高能量密度、高功率密度的锂离子电池技术因为其在混合动力汽车和电动汽车领域的应用潜力在过去几年引起了广泛的关注。尖晶石锰酸锂(LiMn₂O₄)具有低成本、环境友好、储量丰富和更好的安全性等优点，是目前锂离子动力电池的主流正极材料之一。然而，该材料充放电循环性能差，倍率性能差等缺点限制了其在动力电池上的发展。

发明内容

本发明为解决现有锂电池所用锰酸锂正极材料循环性能差和倍率性能差的缺点，提供一种采用一维纳米线型锰酸锂作正极材料制备电池的方法，所制备的锰酸锂电池，具有较好的循环性能，制备方法简单，易于操作，易于工业化生产。

本发明的采用一维纳米线型锰酸锂作正极材料制备电池的方法，其方案包括如下步骤：

步骤(一)正极活性材料为一维纳米线型锰酸锂、导电剂A为super-p乙炔黑、导电剂B为碳纳米管、粘结剂为PVDF，按质量百分数：正极活性材料90％～94％，导电剂A2.5％～3.5％，导电剂B0.5％～1.5％、粘结剂3％～5％配取后，制备正极片；

步骤(二)采用石墨为活性材料，导电剂为super-p乙炔黑，按质量分数：石墨94％～98％，导电剂super-p乙炔黑2％～6％取料，制备负极片；

步骤(三)电解液溶剂采用EC、DEC、DMC，其中体积比为EC:DEC:DMC＝2:1:2，电解质为LiPF6，浓度1.0～1.5mol/L，添加剂包括15％FEC以及3％VC，制备电解液；

步骤(四)外包装膜采用铝塑膜，制成锰酸锂电池。

本发明另一优选方案是，步骤(一)所述一维纳米线型锰酸锂为长1到4μm，宽100到150nm。该长度和宽度下的纳米线型锰酸锂可充分发挥锰酸锂的活性作用，能与电解质之间有效联系，具有更快的动力学特性和更高的容量密度。

本发明另一优选方案是，步骤(一)所述正极活性材料91％～93％，正极活性材料+导电剂A+导电剂B+粘结剂＝100％。

本发明另一优选方案是，步骤(一)所述导电剂A2.8％～3.2％，导电剂B0.8％～1.2％，正极活性材料+导电剂A+导电剂B+粘结剂＝100％。

本发明另一优选方案是，步骤(一)所述粘结剂3.5％～4.5％，正极活性材料+导电剂A+导电剂B+粘结剂＝100％。

本发明另一优选方案是，步骤(三)所述电解质浓度为1.1～1.4mol/L。

本发明另一优选方案是，步骤(三)所述电解质浓度为1.2～1.3mol/L。

本发明所采用的一维纳米线型锰酸锂正极材料，可通过如下方法制备：

步骤(1)配制锰源化合物溶液，加入添加剂；

步骤(2)将制备的锰源化合物溶液用水热法获得纳米线型的α-MnO₂，并洗涤干燥；

步骤(3)将纳米线型的α-MnO₂与锂源化合物、溶剂混合，搅拌，干燥。

其中，步骤(1)所述锰源化合物优选为乙酸锰、碳酸锰、醋酸锰、氯化锰中的一种或几种的混合物。

其中，步骤(1)所述配制锰源化合物溶液的溶剂优选去离子水或无水乙醇。