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[發明專利]偏鋁酸鋰包覆鋁鋰合金復合材料及其鋰硫電池的制備方法有效

專利信息
申請號: 201410333076.6 申請日: 2014-07-14
公開(公告)號: CN104157825B 公開(公告)日: 2016-11-30
發明(設計)人: 李洲鵬;汪倩倩;劉賓虹 申請(專利權)人: 浙江大學
主分類號: H01M4/04 分類號: H01M4/04;H01M4/134;H01M4/1395
代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212 代理人: 周世駿
地址: 310058 浙江*** 國省代碼: 浙江;33
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 偏鋁酸鋰包覆鋁鋰 合金 復合材料 及其 電池 制備 方法
【權利要求書】:

1.偏鋁酸鋰包覆鋁鋰合金復合材料的制備方法,其特征在于,具體包括下述步驟:在氬氣保護的手套箱內,取球形鋁粉和鋰源化合物粉末機械混合均勻后,密封于反應釜內,然后將反應釜移出手套箱,加熱反應釜至350~600℃,真空反應1~2小時之后,冷卻至10~30℃,得到偏鋁酸鋰包覆鋁鋰合金復合材料粉末;

其中,球形鋁粉和鋰源化合物粉末中,鋁元素和鋰元素的摩爾比為1:1;所述鋰源化合物是氧化鋰或者加熱分解能得到氧化鋰的鋰化合物(氫氧化鋰、碳酸鋰)。

2.根據權利要求2所述的鋰硫電池,其特征在于,所述球形鋁粉的粒徑為1~100微米。

3.基于權利要求1所述的偏鋁酸鋰包覆鋁鋰合金復合材料的鋰硫電池,包括隔膜、正極、負極和電解液,其特征在于,所述隔膜采用微孔聚丙烯膜,正極和負極分別設置在隔膜兩側形成三明治結構,并使電極材料側朝向隔膜,電解液內置在三明治結構中;

所述電解液以雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰Li[CF3SO2)2N](LiTFSI)為溶質,二氧戊環(C3H6O2)和乙二醇甲醚(C4H10O2)的混合物為溶劑,且二氧戊環和乙二醇甲醚的體積比為1:1,1升電解液中含1摩爾(287g)LiTFSI;所述負極的負極材料中包括偏鋁酸鋰包覆鋁鋰合金復合材料。

4.根據權利要求3所述的鋰硫電池,其特征在于,所述正極的制備方法為:取質量比為1∶2的單質硫與大孔碳材料,研磨混合后置于反應器內,將反應器抽真空后加熱至60℃,反應5小時后,將反應產物冷卻即得到硫電極材料;

將質量比為80∶10∶10的硫電極材料、乙炔黑與聚偏氟乙烯(PVDF),研磨后加入N-甲基吡咯烷酮,然后機械混合30分鐘,調制成膏狀涂敷到鋁膜上陰干,在100Kg?cm-2的壓力下,將陰干后的鋁膜壓制成型,即制得正極。

5.根據權利要求4所述的鋰硫電池,其特征在于,所述大孔碳材料的制備方法:按質量比1∶1,稱取粒徑為15~40nm的納米CaCO310g和葡萄糖10g,加入至100mL去離子水中,超聲振動混合30分鐘,使葡萄糖溶解并與納米CaCO3分散均勻;加熱使水蒸發,然后在160℃下固化6小時,得到固化產物;將固化產物在氮氣氛保護下升溫至800℃,恒溫碳化2小時;冷卻至20℃,將得到的產物依次用1wt%濃度的鹽酸和去離子水洗滌后,再在120℃下恒溫干燥4小時后,即得到大孔碳材料。

6.根據權利要求3所述的鋰硫電池,其特征在于,所述負極的制備方法為:取質量比為80∶10∶10的偏鋁酸鋰包覆鋁鋰合金復合材料粉末、乙炔黑和聚偏氟乙烯(PVDF)混合,研磨后加入溶劑N-甲基吡咯烷酮,機械混合30分鐘,調制成膏狀涂敷到銅膜上陰干,在100Kg?cm-2的壓力下,將陰干后的銅膜壓制成型,即制得負極。

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