[发明专利]一种新型锰酸锂凝聚态-固态电池的制备方法

说明书

本发明涉及电化学领域，具体为一种新型锰酸锂凝聚态‑固态电池的制备方法：以十水四硼酸钠、无水氯化锂及锰酸锂正极材料为原料，制备成新型锰酸锂正极材料(LiMn₂O₄·Li₂B₂O₄)；以聚丙烯酰胺和氢氧化锂为原料，制备成聚丙烯酰胺磺酸锂凝聚态‑固态电解质；用LiMn₂O₄·Li₂B₂O₄粉末和金属锂做电池的正极和负极，并以聚丙烯酰胺磺酸锂薄膜做固态电解质，即可制备成新型锰酸锂凝聚态‑固态电池。

技术领域

本发明涉及电化学领域，具体为一种新型锰酸锂凝聚态-固态电池的制备方法。

背景技术

化石资源的不断短缺以及环境污染的日益加剧，使得绿色、高效、清洁的电动汽车受到越来越多的青睐。为了实现电动汽车的大规模推广，提高动力电池的能量密度已经成为目前国际上最重要的研究方向。提高电池的能量密度，不但可以增加续航里程，而且可以降低电芯成本、延长使用寿命。

但是随着二次电池能量密度的提高，电池爆炸释放的能量也会随之增大，产生的危害也将更加严重。近年来动力电池所引发的火灾和爆炸事故屡见不鲜，二次电池的安全问题引起了人们的共鸣。目前二次电池主要使用的是液态电解液，而使用液态电解液的二次电池依然存在内部短路、漏液、燃烧甚至爆炸等安全隐患。在遇到过充放电、撞击、穿刺等情况时，该类电池极易发生爆炸事故。因此，迫切需要研发一种新的电解质体系。聚合物固态电解质因其具有安全性高、循环性能好等特点受到广泛的关注。

聚合物固态电解质一般由聚合物基体及溶解于聚合物中的锂盐构成，其存在室温离子电导率低、对温度依赖性大的缺点。且锂盐在聚合物中解离为锂离子和阴离子，在充放电的过程中锂离子和阴离子的迁移方向、迁移速度的差异导致电解质盐在聚合物中形成了浓差极化现象，从而削弱电池的稳定性和使用寿命。

因此，急需研制一种新型的二次电池，在提高其能量密度的同时保证其安全性、稳定性及使用寿命。

发明内容

本发明的目的是：通过制备一种新型正极材料及一种聚丙烯酰胺磺酸锂凝聚态-固态电解质来提高二次电池的能量密度、安全性、稳定性及使用寿命。

本发明的技术方案如下：

(1)按硼/锂＝2(摩尔比)取一定质量的十水四硼酸钠和无水氯化锂溶于60℃的纯水中并搅拌均匀；连续搅拌下加入盐酸调节溶液pH至7.95～8.05；将上述混合溶液冷却至10℃以下并持续搅拌3～3.5h后，对其进行固液分离得到含有杂质的LiCl·2B(OH)₃沉淀；上述沉淀经水洗去除氯化钠、干燥及研磨后得到纯净的LiCl·2B(OH)₃粉末。

(2)按锰酸锂/硼＝0.25(摩尔比)取一定质量的锰酸锂(LiMn₂O₄)粉末和LiCl·2B(OH)₃粉末混合均匀，将上述混合粉末置于325～340℃的温度下焙烧8h后得到含有杂质的LiMn₂O₄·Li₂B₂O₄粉末；将上述粉末研磨并水洗去除B₂O₃，干燥后得到电池级的LiMn₂O₄·Li₂B₂O₄粉末(即新型锰酸锂正极材料)，其理论比容量可提升至287mA·h/g。