钛酸锂与石墨烯创新融合的动力电池以及该动力电池工艺制造技术

技术编号:14396780 阅读:181 留言:0更新日期:2017-01-11 10:52
本发明专利技术所涉及一种钛酸锂与石墨烯创新融合的动力电池,包括电池外壳,导电棒,导电正极件,导电负极件,电解质,隔膜,添加剂。因导电正极件是以钛酸锂材料为主制作成,导电负极件是以石墨烯材料为主制作成。钛酸锂材料包含有Li4Ti5O12/C纳米纤维或者Li4Ti5O12/C纳米棒材料。由于该两种材料采用不同的碳源形成的包覆碳层,不仅没有影响尖晶石结构钛酸锂的有效合成,有效提高了钛酸锂材料的电子电导率,并抑制钛酸锂材料的颗粒的过度生长,以致形成高比表面的纳米复合材料,有效提高本实施例中动力电池导电性能。达到实现能量高密度高,循环寿命长,导电性能,电池容量大的可快速充电。本发明专利技术技术方案具有降低成本。本发明专利技术中纳米复合材料工艺具有工艺简单,方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源充电领域,具体涉及一种钛酸锂与石墨烯创新融合的动力电池及该动力电池工艺。
技术介绍
随着化石资源的逐渐短缺以及环境压力的日益增大,驱使国内外市场都在积极开发代替能源和储能技术。为了满足现有市场上的需求,现有技术中分别出现钛酸锂电池和石墨烯电池。所述的电池包括电源负荷,正极材料,负极材料。以钛酸锂材料组成的电池负极,此电池负极与正极材料可以组成2.4V或1.9V的锂离子电池。由于锂离子电池具有能量高密度高,循环寿命长,绿色环保特点,已经被广大消费所认可的动力蓄电池的主导产品,同时也是广泛应用于电动自行车,小型电动运输车以及新能源汽车等方面,但是由于所述锂电池所添加的添加剂的种类和纯度有特殊要求,导致所述的锂电池价格成本高、导电性能差。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能量高密度高,循环寿命长,导电性能高,电池容量大以及降低成本的可快速充电的钛酸锂与石墨烯创新融合的动力电池。本专利技术实施例还提供一种加工简单,方便的钛酸锂与石墨烯创新融合的动力电池工艺。为此解决上述技术问题,本专利技术中的技术方案所采用一种钛酸锂与石墨烯创新融合的动力电池,其包括电池外壳,安装在电池外壳内部的导电棒,分别安装于导电棒与电池外壳之间的导电正极件,导电负极件,电解质,隔膜,添加剂;所述导电正极件是以钛酸锂材料为主制作成,所述的导电负极件是以石墨烯材料为主制作成;充电时,导电正极件中的锂离子脱离后嵌入导电负极件内,导电正极处于贫锂状态;放电时,所述锂离子从导电负极件中脱离之后,嵌入导电正极件内,导电正极处于富锂状态;充放电时,所述的锂离子在层状结构的钛酸锂材料内部嵌入和脱离循环过程;所述钛酸锂材料包含有以钛酸四丁酯和二氧化钛为钛源,以PAn和葡萄糖为碳源合成的Li4Ti5O12/C纳米纤维或者Li4Ti5O12/C纳米棒材料;钛酸锂的化学分子为(Li4Ti5O12)。依据上述主要技术特征所述,所述的导电正极件还包括金属铝箔,以及涂覆于金属铝箔表面的涂覆浆料;所述涂覆浆料是由85%的活性材料,5%的乙炔黑,10%的聚偏二氟乙烯溶解于N-甲基吡咯烷酮中形成的;所述单层或多层的聚丙烯或聚乙烯微孔膜构成隔膜;1摩尔的LIPF6体积的溶液溶解于体积为1:1的EC/DMC混合物作为电解质;所述导电负极件为含有石墨烯、硬碳,中间相碳微球物质构成。一种Li4Ti5O12/C纳米纤维的工艺为:首先,先称取57克苯胺,40克柠檬酸溶于3000毫升水中,于超声波分散形成均一无色体系溶液;再称取136克过硫酸铵溶于1500毫升水中,形成过硫酸铵溶液;然后,将该过硫酸铵溶液迅速加入无色体系溶液中,搅拌30秒后停止,于将搅拌后溶液于0度水浴中静止24小时,形成深绿色悬浮溶液;再将所得的深绿色悬浮溶液真空抽滤,并使用蒸馏水和乙醇多次清洗,形成聚苯胺纳米纤维溶液;再将所述得到聚苯胺纳米纤维溶液置于60度真空状态的干燥箱中烘干,形成聚苯胺纳米纤维粉末;接着,称取3.5克聚苯胺纤维粉末研磨后,分散放入900毫升无水乙醇液体中,在超声波作用下冰浴,且不断搅拌下逐步滴入30克钛酸四丁酯,使得充分溶解,待1个小时后,加入30毫升水,搅拌3个小时后,调整25度反应12小时;再将反应后溶液真空抽滤,将得到固体多次用蒸馏水和乙醇洗涤,之后置于60度真空干燥箱总烘干得到PAn-TiO2复合物;接着,称取4克PAn-TiO2复合物分散在LIOH水溶液中,磁力搅拌1小时之后,转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,在150度水热处理8小时,待反应结束后利用离心作用分离得到中间产物,再用蒸馏水和乙醇多次洗涤之后,置于60度真空干燥箱中烘干,之后,在氮气保护下500度热处理2个小时,升温速率为3度/每秒,得到Li4Ti5O12/C纳米纤维。一种Li4Ti5O12/C纳米棒的工艺为:首先将8克锐钛矿粉末(TiO2)和10克葡萄糖分别加入到500毫升/10MKOH溶液中,充分搅拌个小时后,继续利用超声波分散半个小时,形成样品,再将此样品放在内衬特氟龙的不锈钢反应釜中,且温度在180度,保温24个小时,之后离心过滤,形成混合物;再将所得到的混合物在0.1MHC1溶液中搅拌分散30分钟得到悬浮溶液;再将悬浮溶液再内衬特氟龙的不锈钢反应釜中,且保持150度,保温6小时,之后得到褐色沉淀溶液,再将此褐色沉淀溶液过滤,水洗之后,放在烘干箱内在80度干燥10小时之后,得到Li4Ti5O12前驱体,最后,将Li4Ti5O12前驱体在600度氮气炉中加热2个小时之后,形成Li4Ti5O12/C纳米棒。本专利技术的有益技术效果:因所述导电正极件是以钛酸锂材料为主制作成,所述的导电负极件是以石墨烯材料为主制作成。所述钛酸锂材料包含有以钛酸四丁酯和二氧化钛为钛源,以PAn和葡萄糖为碳源合成的Li4Ti5O12/C纳米纤维或者Li4Ti5O12/C纳米棒材料。由于采用不同原料及不同合成工艺制备成Li4Ti5O12/C纳米纤维或者Li4Ti5O12/C纳米棒材料,该两种材料采用不同的碳源形成的包覆碳层,该包覆碳层不仅没有影响尖晶石结构钛酸锂的有效合成,而且有效提高了钛酸锂材料的电子电导率,并抑制钛酸锂材料的颗粒的过度生长,以致形成高比表面的Li4Ti5O12/C纳米纤维或者Li4Ti5O12/C纳米棒材料两种的纳米复合材料,该纳米复合材料具有较高的电化学活性,所以,有效提高本实施例中动力电池导电性能。又因钛酸锂材料本身具有高能量高密度,循环寿命长,电池容量大特点,因此,实现能量高密度高,循环寿命长,导电性能,电池容量大的可快速充电的技术效果。另外,与同类现有技术中的电池相互比较,本专利技术技术方案的所述的动力电池的具有降低成本。本实施例中所述的Li4Ti5O12/C纳米纤维或者Li4Ti5O12/C纳米棒材料两种的纳米复合材料工艺,所使用方法具有工艺简单,方便的技术效果。下面结合实施例,对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围,而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。下面结合实施例说明一种钛酸锂与石墨烯创新融合的动力电池,其包括电池外壳,安装在电池外壳内部的导电棒,分别安装于导电棒与电池外壳之间的导电正极件,导电负极件,电解质,隔膜,添加剂。所述导电正极件是以钛酸锂材料为主制作成,所述的导电负极件是以石墨烯材料为主制作成。所述钛酸锂材料包含有以钛酸四丁酯和二氧化钛为钛源,以PAn和葡萄糖为碳源合成的Li4Ti5O12/C纳米纤维或者Li4Ti5O12/C纳米棒材料;钛酸锂的化学分子为(Li4Ti5O12)。所述的导电正极件还包括金属铝箔,以及涂覆于金属铝箔表面的涂覆浆料;所述涂覆浆料是由85%的活性材料,5%的乙炔黑,10%的聚偏二氟乙烯溶解于N-甲基吡咯烷酮中形成的;所述单层或多层的聚丙烯或聚乙烯微孔膜构成隔膜;1摩尔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛酸锂与石墨烯创新融合的动力电池,其包括电池外壳,安装在电池外壳内部的导电棒,分别安装于导电棒与电池外壳之间的导电正极件,导电负极件,电解质,隔膜,添加剂;其特征在于:所述导电正极件是以钛酸锂材料为主制作成,所述的导电负极件是以石墨烯材料为主制作成;充电时,导电正极件中的锂离子脱离后嵌入导电负极件内,导电正极处于贫锂状态;放电时,所述锂离子从导电负极件中脱离之后,嵌入导电正极件内,导电正极处于富锂状态;充放电时,所述的锂离子在层状结构的钛酸锂材料内部嵌入和脱离循环过程;所述钛酸锂材料包含有以钛酸四丁酯和二氧化钛为钛源,以PAn和葡萄糖为碳源合成的Li4Ti5O12/C纳米纤维或者Li4Ti5O12/C纳米棒材料;钛酸锂的化学分子为(Li4Ti5O12)。

【技术特征摘要】
1.一种钛酸锂与石墨烯创新融合的动力电池,其包括电池外壳,安装在电池外壳内部的导电棒,分别安装于导电棒与电池外壳之间的导电正极件,导电负极件,电解质,隔膜,添加剂;其特征在于:所述导电正极件是以钛酸锂材料为主制作成,所述的导电负极件是以石墨烯材料为主制作成;充电时,导电正极件中的锂离子脱离后嵌入导电负极件内,导电正极处于贫锂状态;放电时,所述锂离子从导电负极件中脱离之后,嵌入导电正极件内,导电正极处于富锂状态;充放电时,所述的锂离子在层状结构的钛酸锂材料内部嵌入和脱离循环过程;所述钛酸锂材料包含有以钛酸四丁酯和二氧化钛为钛源,以PAn和葡萄糖为碳源合成的Li4Ti5O12/C纳米纤维或者Li4Ti5O12/C纳米棒材料;钛酸锂的化学分子为(Li4Ti5O12)。2.如权利要求1所述的钛酸锂与石墨烯创新融合的动力电池,其特征在于:所述的导电正极件还包括金属铝箔,以及涂覆于金属铝箔表面的涂覆浆料;所述涂覆浆料是由85%的活性材料,5%的乙炔黑,10%的聚偏二氟乙烯溶解于N-甲基吡咯烷酮中形成的;所述单层或多层的聚丙烯或聚乙烯微孔膜构成隔膜;1摩尔的LIPF6体积的溶液溶解于体积为1:1的EC/DMC混合物作为电解质;所述导电负极件为含有石墨烯、硬碳,中间相碳微球物质构成。3.一种如权利要求1所述的Li4Ti5O12/C纳米纤维的工艺为:首先,先称取57克苯胺,40克柠檬酸溶于3000毫升水中,于超声波分散形成均一无色体系溶液;再称取136克过硫酸铵溶于1500毫升水中,形成过硫酸铵溶液;然后,将该过硫酸铵溶液迅速加入无色体系溶液中,搅拌30秒后停止,于将搅拌后溶液于0度水浴中静止24小时,形成深绿色悬浮溶液;再将所得的深绿色悬浮溶液真空抽滤,并使用蒸馏水和乙...

【专利技术属性】
技术研发人员:胡润泽
申请(专利权)人:广州皖力实业有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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