[发明专利]一种无机水溶液锂离子电池体系的制备方法

摘要

本发明公开了一种无机水溶液锂离子电池体系的制备方法，本发明一是采用无机锂盐水溶液替代常用锂盐的有机二元(或多元)电解液设计新型锂离子电池，二是采用固相分段烧结法制备钴酸锂、钒酸锂电池材料，易于控制、操作简单。与有机电解液锂离子电池相比，水溶液锂离子电池彻底解决了安全隐患，不必在苛刻的干燥和保护气氛下组装电池，电解液廉价且离子电导率比有机电解液高两个数量级。更加重要的是水溶液锂离子电池对环境友好，是真正的绿色能源电池。本发明给出的水溶液锂离子电池的电压为1.0-1.2V，放电比容量为95-110mAh·g^-1。

主权项

1.一种无机水溶液锂离子电池体系的制备方法，其特征在于：1)制备正极材料：按摩尔比为(1.02～1.06)∶1称取Li2CO3和Co2O3原料，将称取的Li2CO3和Co2O3原料放入球磨罐，装入玛瑙研磨球，球磨20-24小时，获得混合粉末，将其装入模具置于压样机中，在15-20MPa的压强下，保压10-15分钟，脱模获得圆柱块；将获得的圆柱块置于瓷舟中，放入电阻丝卧式管式加热炉，采用下述煅烧过程：以3-5℃·min-1的升温速率加热到300-350℃，保温12-15小时；随炉冷却至室温；再以3-5℃·min-1的升温速率加热到750-800℃，保温12-15小时；随炉冷却至室温，获得LiCoO2样品；2)制备负极材料：选取Li2CO3和V2O5为原料，按照(1.02～1.06)∶3摩尔比称样，将上述原料放入球磨罐，装入玛瑙研磨球，球磨20-24小时，获得混合粉末，将其装入模具置于压样机中，在15-20MPa的压强下，保压10-15分钟，脱模获得圆柱块；将获得的圆柱块置于瓷舟中，放入电阻丝卧式管式加热炉，采用下述煅烧过程：以3-5℃·min-1的升温速率加热到650-680℃，保温10-12小时；随炉冷却至室温；再以3-5℃·min-1的升温速率加热到300-350℃，保温8-10小时；随炉冷却至室温，获得LiV3O8样品；3)电极片的制备工艺：a.将合成的LiCoO2样品或LiV3O8样品分别与乙炔黑混合，得到黑色粉末，然后将聚偏二氟乙烯溶解在除水的N-甲基吡咯烷酮中，得到溶液A，将黑色粉末与溶液A混合得到黑色浆料；其中，LiCoO2样品或LiV3O8样品分别与乙炔黑、聚偏二氟乙烯的质量比为80∶10∶10或者85∶10∶5；b.将黑色浆料用刮粉刀涂在镍网上，在真空条件下85-100℃干燥8-10小时，分别得到LiCoO2正极电极片或LiV3O8负极电极片；4)以LiCoO2电极片为水锂电正极，LiV3O8电极片为负极，装在20ml饱和LiNO3电解液的烧杯中，其电解液的pH＝5-6，正负极片浸入，保持0.5-1cm的间距，即可获得无机水溶液锂离子电池体系。