[发明专利]一种采用离子选择性膜的半液锂离子电池的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种采用离子选择性膜的半液锂离子电池的制备方法。

背景技术

离子选择性电极是近年来发展最快的分析技术之一，已形成了系统的电势分析法。该分析法具有设备简单，操作方便，适合于现场测定及连续自动分析测量等特点，已成为工业生产控制、环境监测、理论研究及与海洋、地质、医学、化工、冶金、原子能工业、食品加工、农业等有关分析工作的新型重要工具。

离子选择性电极是一类电化学传感器，主要包括三个部分：

(1)敏感膜：是离子选择性电极最关键的部分，决定电极的性质，其作用是将溶液中特定离子活度转变成膜电位；

(2)内参比电极：其作用在于将膜电位引出；

(3)内参比溶液：含有与膜及内参比电极响应的离子。

作为离子选择性电极中最重要的组成部分，敏感膜可以对溶液中的离子进行选择性响应。在溶液中的离子强度一定的情况下，离子选择性电极的电位与给定离子活度的对数呈线性关系，即符合能斯特方程。

      离子选择性电极的主要性能参数为强度、稳定性、重现性及寿命，其中离子选择性电极的稳定性是指该电极连续测定某一浓度待测离子时，其电位波动幅度的大小。重现性表示电极在不同浓度的溶液中进行多次交替测量时，其电位重现的程度，反映电极的滞后现象和记忆效应。一般用电极电位读数的标准偏差(SD)来表示电极的稳定性和重现性。电极的寿命是指保持电极性能参数不变的时间，电极的寿命越长，使用价值越大。

      离子选择性膜电极的研制对于实际生产和研究都具有实际意义。关于因此对于离子选择性膜电极的制备也已有不少研究成果，然而，现有的离子选择性膜电极虽然性能参数很好，像有机磺酸盐高分子膜等，但其造价很高，不适合大范围推广；而有些现有的敏感膜虽然造价比较适中，但是强度和稳定性不足。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种制备低成本、且强度和稳定性可靠的采用离子选择性膜的电池方法。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种采用离子选择性膜的半液锂离子电池的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

1）配置聚合物支持体

取一定量的聚乙烯和聚丙烯，将其溶解四氢呋喃中，使得聚乙烯的浓度为2~3%，聚丙烯的浓度为2~3%，充分搅拌；

2）加入电活性物质并制备混合溶液

取10~15ml上述混合溶液，再向其中加入0.5mol/L高氯酸钾溶液1~1.3ml，混合均匀；

3）制备敏感膜

取重量份数为85~89份的工业锰酸钾、重量份数为7份的乙炔黑、重量份数为4~8份的PTFE的混合粉末，将上述混合粉末加热至熔化状态后，通过挤出或压延的方法将其压在镍网上制备成膜；再将步骤1）中的含聚乙烯、聚丙烯的四氢呋喃混合溶液涂布在该膜上，经81~85°C的温度真空加热12~13小时，冷却至室温，制得覆盖有敏感膜的复合正极；

4）组装电池

以19~21%的硫酸铬作为负极，8~9%硫酸锂作为内参比溶液，与上述复合正极装配成半液锂离子电池。

本发明的有益效果在于，经过连续测定，可获得1.2V以上的工作电压，10次测定结果的膜电位值变化不超过1mV，30次测定未见容量衰减，说明本发明的膜电极的强度和稳定性都较好，且造价较低、易于生产。

具体实施方式

本发明是经过实验得到的一种优选的技术方案，具体将本发明涉及一种采用离子选择性膜的半液锂离子电池的制备方法，取一定量的聚乙烯和聚丙烯，将其溶解四氢呋喃中，使得聚乙烯的浓度为2~3%，聚丙烯的浓度为2~3%，充分搅拌；取10~15ml上述混合溶液，再向其中加入0.5mol/L高氯酸钾溶液1~1.3ml，混合均匀；取重量份数为85~89份的工业锰酸钾、重量份数为7份的乙炔黑、重量份数为4~8份的PTFE的混合粉末，将上述混合粉末加热至熔化状态后，通过挤出或压延的方法将其压在镍网上制备成膜；再将步骤1）中的含聚乙烯、聚丙烯的四氢呋喃混合溶液涂布在该膜上，经81~85°C的温度真空加热12~13小时，冷却至室温，制得覆盖有敏感膜的复合正极；以19~21%的硫酸铬作为负极，8~9%硫酸锂作为内参比溶液，与上述复合正极装配成半液锂离子电池。下面结合实施例及测试效果进行说明。

   实施例1

1）配置聚合物支持体

取一定量的聚乙烯和聚丙烯，将其溶解四氢呋喃中，使得聚乙烯的浓度为2%，聚丙烯的浓度为3%，充分搅拌；

2）加入电活性物质并制备混合溶液