[发明专利]一种高能量密度、高功率密度锂离子电池的制备方法

权利要求书

1.一种高能量密度、高功率密度锂离子电池的制备方法，包括以下环节：

a)制备负极

a1)制备独立的Si₃N₄亚微米线膜，具体制备过程如下：

将含聚脲硅氮烷和催化剂Fe的溶液涂覆在碳纤维的表面，并盖上一层石墨纸基材，在220-300℃下交联之后，前体在1000℃下分解成无定形Si-C-N陶瓷，当温度升高到Fe-Si-C-N四元体系的共晶温度时，Si-C-N陶瓷进一步与Fe反应形成液态合金；然后在1000-2000℃下，过饱和液相与N₂气反应，在液/气界面形成Si₃N₄亚微米线膜，该Si₃N₄亚微米线膜能够从石墨纸基材完全剥离；

a2)在锂片表面滴加电解液，将Si₃N₄亚微米线膜覆盖在锂片表面，制备得到负极，记为Si₃N₄–Li；

b)制备正极活性材料

b1)制备氧化石墨烯GO；

b2)配制2-3mg·mL^-1的氧化石墨烯GO溶液，加入8:1mg:mL^-1V₂O₅，采用水热合成法制备得到正极所需的活性材料，该活性材料为钒氧化物H₂V₃O₈与还原氧化石墨烯的复合材料，记为H₂V₃O₈-Graphene；

c)正、负极组装

将环节b)所得活性材料H₂V₃O₈-Graphene与导电剂Super P和粘结剂PVDF按照(6-7)：(1-2.5)：(2-1.5)的质量比加入溶剂N-甲基吡咯烷酮NMP中配成浆料，涂敷于铝箔上，烘干作正极，与环节a)所得Si₃N₄-Li组装得到锂离子电池。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，环节b1)具体是：

85％H₃PO₄与浓H₂SO₄按体积比为1:7加入称有12.5:1mg:mL^-1石墨粉的烧杯中，再向其中缓慢加入125:1mg:mL^-1KMnO₄，于70-90℃下水浴6-12h，反应完全后加水降温；然后向所得溶液中滴加H₂O₂，滴加过程中，溶液由褐色变为橙色并伴随有气泡冒出，滴加至溶液无气泡产生为止，即为氧化石墨烯GO溶液；水洗至中性，离心处理，并冷冻干燥，待用。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，环节b2)中所述水热合成法的具体实现步骤是：将溶液磁力搅拌6h，使其混合均匀；然后转移至聚四氟乙稀反应釜中，在170℃-210℃反应4h-18h后，收集沉淀，离心清洗并冷冻干燥。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：环节c)中，H₂V₃O₈-Graphene与导电剂Super P和粘结剂PVDF的质量比为6：2.5：1.5。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：环节a1)中，交联反应温度为260℃。