[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

说明书

本发明涉及锂离子电池的制备方法，提供一种高能量密度、高功率密度新型锂离子电池的制备方法。包括以下步骤：a)制备负极；a1)制备Si₃N₄亚微米线膜；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；b)制备正极活性材料；b1)制备氧化石墨烯GO；b2)配制氧化石墨烯GO溶液，加入V₂O₅，制备得到正极所需的活性材料；c)正、负极组装；将b)所得活性材料H₂V₃O₈‑Graphene与导电剂Super P和粘结剂PVDF按照一定的质量比加入溶剂NMP中配成浆料，涂敷于铝箔上，烘干作正极，与a)所得Si₃N₄‑Li组装得到锂离子电池。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的制备方法。

背景技术

作为混合动力汽车、智能电网和电动工具的能源供给者，目前锂离子电池很不理想，其能量密度(一般为500Wh·kg^-1)和功率密度(一般为1500W·kg^-1)较低，无法满足混合动力能源领域的要求。

在反复充放电过程中，金属锂表面生长出锂枝晶，会刺透在正负极之间起电子绝缘作用的隔膜，最终接触到正极，造成电池内部短路，引起安全问题。具体原因是：金属锂片与电解液相接触会发生反应，形成一层固体电解质中间相(SEI膜)，这层SEI膜直接控制着锂电极的电化学行为。充放电过程中，锂离子能够通过SEI膜发生锂的沉积和溶解过程，但在沉积溶解过程中，SEI膜难以适应锂表面形态的变化，SEI膜破裂，导致形成一些“高活性位点”，从而加速这些部位锂的沉积和溶解速度，导致锂电极表面电流分配不均匀，进一步促使锂枝晶的形成从而引起一系列安全问题。

现有的抑制锂枝晶的方法主要有：(1)在电解液中添加有机添加剂和表面活性剂，如C₈F₁₇SO₃Li、C₈F₁₇SO₃-(C₂H₅)₄N、PEO、PEO的二甲醚、二甲基硅烷与环氧丙烷的共聚物等，它们会参与表面膜的形成，钝化活性高的位点，活化活性低的位点，促使表面趋于平整，起到类似于化学整平剂的作用，以提高锂电极表面反应进行的均匀、一致性，在一定程度上抑制了锂枝晶的生长，但并不能完全解决锂枝晶的生长，有时还会降低电池的比容量和能量密度。(2)使用硬质材料物理阻隔，如在铜网上覆盖一层硬质材料作为阻隔层，利用物理压制作用抑制锂枝晶的生长，但这无疑会增加锂电池的重量，降低电池的重量比容量。

发明内容

针对目前动力锂离子电池存在的不足，本发明提供一种高能量密度、高功率密度新型锂离子电池的制备方法。

本发明的技术方案如下：

a)制备负极

a1)制备独立的Si₃N₄亚微米线膜；

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；