[发明专利]一种智能家居用锂离子电池的制备方法以及电池

说明书

本发明提供了一种智能家居用锂离子电池制备方法，发明人发现，使用特定的活性物质组合成二次粒子，并且由导电聚合物原位聚合改性，不仅能够提高二次粒子的导电性，而且能够包覆二次粒子表面，抑制活性物质的溶出以及电解液在其表面副反应的发生，特别是，在真空负压的条件下进行原位聚合，能够使导电聚合物填充到二次粒子的空隙中，增加了材料内部的导电性以及材料结构的稳定性，在长期的充放电循环中能够阻止二次粒子结构的崩塌，提高了循环性能。进一步的，负极采用碳包覆硅材料，通过负压聚合，能够使导电聚合物填充到碳层和硅核心之间的空隙中，有效缓解了硅体积效应的同时，增强了负极材料的结构稳固性，并且进一步提高了负极材料核心的电导率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种智能家居用锂离子电池的制备方法及其电池。

背景技术

智能家居(英文：smart home,home automation)已经成为目前人们生活的必须品，在人类生活中越来越广泛的应用，而智能家居的电池的工作电流很低，并且需要能够经受长时间的存储而容量不受影响，以及更高的安全性和循环性等。而现有的电池由于电极活性物质与电解液接触产生副反应，或者电极活性物质脱落或自身元素溶出等原因，其长期使用的各种性能并不能满足智能家居的需求。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的用于智能家居系统锂离子电池，以便克服现有电池存在的上述缺陷。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种智能家居用锂离子电池制备方法，发明人发现，使用特定的活性物质组合成二次粒子，并且由导电聚合物原位聚合改性，不仅能够提高二次粒子的导电性，而且能够包覆二次粒子表面，抑制活性物质的溶出以及电解液在其表面副反应的发生，特别是，在真空负压的条件下进行原位聚合，能够使导电聚合物填充到二次粒子的空隙中，增加了材料内部的导电性以及材料结构的稳定性，在长期的充放电循环中能够阻止二次粒子结构的崩塌，提高了循环性能。进一步的，负极采用碳包覆硅材料，通过负压聚合，能够使导电聚合物填充到碳层和硅核心之间的空隙中，有效缓解了硅体积效应的同时，增强了负极材料的结构稳固性，并且进一步提高了负极材料核心的电导率。

具体的方案如下：

一种智能家居用锂离子电池的制备方法，其中包括如下步骤：

1），制备正极，其中正极活性物质包括磷酸铁锂和锰酸锂的复合粒子，将平均粒径为50-100nm的磷酸铁锂和平均粒径为200-500nm的锰酸锂混合，加入可碳化的粘结剂，和分散剂，球磨10-20h，喷雾干燥，制备平均粒径为1-5um的二次粒子，放入管式炉中，在惰性气氛下，350-500摄氏度下烧结5-20小时，将粘结剂碳化，得到复合粒子；将所述复合粒子分散在导电聚合物单体的溶液中，放入真空反应釜，加入聚合催化剂，抽真空，真空度为-0.1~-0.05MPa，使导电聚合物单体在复合粒子的表面和空隙中原位聚合，得到正极活性物质，再将正极活性物质涂布在多孔或网状集电体上，干燥得到正极；

2）制备负极，将平均粒径为50nm~5um的负极活性物质分散在导电聚合物单体的溶液中，放入真空反应釜，加入聚合催化剂，抽真空，真空度为-0.1~-0.05MPa，使导电聚合物单体在负极活性物质的表面和空隙中原位聚合，得到改性的负极活性物质，再将改性的负极活性物质涂布在多孔或网状集电体上，干燥得到负极；

3），将正极，负极间隔隔膜，卷绕得到电池芯；装入壳体，注液，化成，得到锂离子电池。

进一步的，其中还包括制备负极活性物质的步骤，a），将平均粒径为5nm~500nm的硅单质粒子分散在硅酸溶液中，喷雾干燥，并在600~1000摄氏度下烧结6-20h，得到二氧化硅包覆的硅粒子，将得到的产物分散在可碳化的有机溶剂中，喷雾干燥，并在惰性气氛的保护下，600~1200摄氏度下烧结8~20h，得到得到碳，二氧化硅逐层包覆的硅粒子，将得到的产物浸泡在HF溶液中，溶解其中的二氧化硅，得到负极活性物质。