[发明专利]一种高能量密度动力电池

权利要求书

1. 一种高能量密度动力电池，包括正极和负极，所述正极包括正集流体及涂覆在正集流体上的正极材料，所述负极包括负集流体及涂覆在负集流体上的负极材料，其特征在于，所述正极材料由以下质量百分比的组分组成：正极活性材料70~96%，正极粘结剂1~10%，正极导电剂1~20%，所述负极材料由以下质量百分比的组分组成：负极活性材料80~94%，负极粘结剂4~16%，负极导电剂1~12%，其中，正极活性材料为富锂锰基固溶体材料，负极活性材料为负载纳米碳化硅多壁碳纳米管。

2. 根据权利要求1所述的一种高能量密度动力电池，其特征在于，富锂锰基固溶体材料的通式为xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，其中M是一种或多种以上的过渡金属元素，0＜x＜1。

3. 根据权利要求2所述的一种高能量密度动力电池，其特征在于， 富锂锰基固溶体材料通式中，M=Co、Mn、Mg、Ni、Cr、Al、Ti、Mo、Nd、Ni_0.5Mn_0.5、Ni _1/3Co_1/3Mn_1/3中的任意一种。

4. 根据权利要求1所述的一种高能量密度动力电池，其特征在于，所述负载纳米碳化硅多壁碳纳米管多壁碳纳米管通过以下方法制得：

（1） 按纳米碳化硅与多壁碳纳米管的质量比为1：18~20的比例计量多壁碳纳米管与纳米碳化硅；

（2）将纳米碳化硅与多壁碳纳米管混合后加入丙酮中制成20~30%固含量的悬浊液，并用频率为20~30KHz，功率为200~300W的超声波超声处理30~60min；

（3）将超声处理后的悬浊液以氩气为载气，载气流量为15~30L/min，通过平流泵以5~25ml/s的速度加入高频等离子反应器中进行反应，高频等离子反应器中的等离子体弧区域温度为2400~2600℃，反应后得到负载纳米碳化硅多壁碳纳米管粗品；

（4）待负载纳米碳化硅多壁碳纳米管粗品冷却后，在惰性气体氛围下以1000~1200℃的温度煅烧1~5h即得负载纳米碳化硅多壁碳纳米管。

5. 根据权利要求4所述的一种高能量密度动力电池，其特征在于，纳米碳化硅的平均粒径为5~10nm。

6. 根据权利要求4所述的一种高能量密度动力电池，其特征在于，步骤（2）中的多壁碳纳米管与纳米碳化硅混合前进行纯化处理，纯化处理的具体步骤为：先将多壁碳纳米管加入到质量百分数为98%的浓硫酸与质量百分数为65%的浓硝酸以体积比3：1混合而成的混合酸液中，然后在100~120℃下加热回流0.5~1h后用水清洗至pH呈中性，最后在80~100℃下恒温烘干。

7. 根据权利要求4或6所述的一种高能量密度动力电池，其特征在于，多壁碳纳米管内径为30～50nm，长度为5～20??m。

8. 根据权利要求1所述的一种高能量密度动力电池，其特征在于，正极粘结剂为聚偏氟乙烯。

9. 根据权利要求1所述的一种高能量密度动力电池，其特征在于，负极粘结剂为水性粘结剂LA133。

10. 根据权利要求1所述的一种高能量密度动力电池，其特征在于，正极导电剂、负极导电剂均为导电炭黑、超导碳、导电石墨、鳞片石墨、碳纳米管中的一种或几种。