[发明专利]锂离子电池及制备该电池的方法

说明书

本申请提供了一种锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，包括电池正极、电池负极、多孔隔膜和电解液，电池正极为石墨烯‑LiFePO₄复合材料，电池负极为石墨烯纳米复合材料；锂离子电池的制备方法包括石墨烯‑LiFePO₄复合材料的制备：将制备好的碳包覆LiFePO₄，与一定量的三维石墨烯按照100：2的比例复合，制成石墨烯‑LiFePO4复合材料；石墨烯纳米复合材料的制备：将一定量的金属氧化物纳米粒子包裹于三维石墨烯中形成似胶囊结构的石墨烯纳米复合材料；将制备的石墨烯‑LiFePO₄复合材料作为正极材料，均匀涂于铝箔上制成正极片；制备好的石墨烯纳米复合材料作为负极材料，与多孔隔膜和电解液共同构成锂离子电池；本申请工艺简单，充放电容量提高，循环稳定性高，离子的电导率增加。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池及制备该电池的方法。

背景技术

锂离子电池：是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

伴随着全球经济的迅速发展，锂离子电池在电子产品(笔记本电脑、手机、相机等)到电动汽车和电网储能领域中广泛应用。近年来，新兴电子技术、可穿戴电子设备、长续驶里程电动汽车等对于锂离子电池的各项性能提出了越来越高的要求，如高能量密度、微型化、快速充电、高安全性等，因而针对锂离子电池的研究也持续升温，是各国竞相争夺的战略高地。

因此，如何针对上述现有技术所存在的缺点进行研发改良，实为相关业界所需努力研发的目标，本申请设计人有鉴于此，乃思及创作的意念，遂以多年的经验加以设计，经多方探讨并试作样品试验，及多次修正改良，乃推出本申请。

例如申请号为：201710209013.3的中国专利公开了一种锂离子电池复合正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将Li源、Ni源、Co源和Mn源投入去离子水中，将此混合溶液作为A液；再称取与上述总金属离子等摩尔的柠檬酸，和乙二醇一起溶于酒精作为B液；将A液滴加入B液，采用水浴于60℃磁力搅拌，滴加完毕后，升温至95℃，此时溶液变成湿凝胶；接着将湿凝胶置于真空干燥箱中于120℃干燥得到干凝胶，研磨得到聚合物前驱体；再将前驱体分阶段升温，先升温至450～550℃保温3小时，再在800～950℃焙烧6h～8h得到粉末Li[Ni1-x-yCoxMny]O2；(2)10g丙烯酸型阳离子交换树脂在100ml 0.05mol·L-1的乙酸镍溶液中浸泡6h；将浸泡后的树脂用去离子水洗至中性，在60℃下干燥12h；将干燥后的树脂与含40g KOH的乙醇混合，在80℃下搅拌直至混合呈印泥状的混合物；将混合物置于70℃干燥箱中干燥48h，所得产物用粉碎机粉碎；将粉碎物在氮气氛围下以2℃/min的升温速率升至850℃，并在850℃保温2h；将碳化后的产物加入到3mol·L-1的HCl中，搅拌超过12h；将搅拌后的产物用去离子水清洗，直至pH为7，并在70℃下干燥12h即得到三维石墨烯；(3)将步骤(1)制得的Li[Ni1-x-yCoxMny]O2和步骤(2)制得的三维石墨烯混合，在高能球磨机内以800～1000r/min研磨5～8h，得到Li[Ni1-x-yCoxMny]O2/三维石墨烯；(4)将Li[Ni1-x-yCoxMny]O2/三维石墨烯与粘结剂和导电剂以质量比8:1:0.45的比例混合，加入去离子水搅拌后得到浆料；将该浆料均匀涂覆于铝箔上在真空条件下保温，保温时间为15～24h，保温温度为80～100℃，得到锂离子电池复合正极片；该申请公开的Li[Ni1-x-yCoxMny]O₂正极材料拥有更大的容量，制备该正极材料的方法操作简单，能耗低，但是该技术方案中的制备出的锂离子电池电化学性能并没有明显提高，存在一定的局限性。

发明内容

(一)要解决的技术问题