一种高安全性能的锂离子电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高安全性能的锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：采用氧化锌包覆的钴酸锂作为正极材料，将正极材料、导电剂、粘结剂、去离子水混合成浆料涂覆与集流体上制得正极片；采用氧化钛、氧化硅的混合物包覆钛酸锂作为负极材料，然后将负极材料、粘结剂、导电剂、去离子水混合成浆料涂覆与集流体上制得负极片，隔膜采用制得的氧化锆增强氧化铝多孔陶瓷薄膜；最后组装成锂离子电池，该方法制得的电池耐高温性能好，循环稳定性优异，能量密度大，安全环保。

Preparation method of lithium ion battery with high safety performance

The invention discloses a preparation method of lithium ion battery with high safety performance, which comprises the following steps: using Zinc Oxide coated LiCoO2 as cathode material, the cathode material, conductive agent, binder, deionized water mixed into paste and collector produced on the anode plate; the mixture of titanium oxide and silicon oxide coated lithium titanate as anode materials, and anode material, binder, conductive agent and deionized water are mixed into the paste coated with the collector produced on the cathode plate, the diaphragm is made of zirconia prepared reinforced alumina porous ceramic membrane; finally assembled into a lithium ion battery, the prepared battery has good high temperature resistance, cycle excellent stability, high energy density, safety and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种高安全性能的锂离子电池的制备方法
：本专利技术涉及电池领域，具体的涉及一种高安全性能的锂离子电池的制备方法。
技术介绍
：21世纪以来，传统的石化能源面临污染严重及日益枯竭的问题，寻找清洁无污染的新能源成了人们关注的焦点。目前太阳能、风能等无污染的可再生能源都需要转化为电能才能够使用，但这些能源都存在能量密度低、不连续的问题，为保证能源供给的连续性，需要发展与之适配的大规模储电设备，构建“电力储蓄”系统。二次电池作为简单高效的能量储存和供给装置，是目前电力储备的最佳，并将在新能源的发展与普及利用中担当重要角色。在现有二次电池体系中，与传统的铅酸蓄电池，镍-镉电池，镍-氢电池等二次电池相比，锂离子电池由于具有单体电池电压高，质量轻、无记忆效应、无污染自放电小、循环寿命长等优点，被认为是最具发展潜力的电池。但是从目前的发展状况来看，锂离子电池的核心技术仍掌握在日本、韩国、美国等发达国家手中。我国自主知识产权的高能量密度、高安全性能的锂离子电池，尤其是电动汽车等大功率电器用电池市场所占的份额则相当有限。因此，发展锂离子电池尤其是高能锂离子电池技术对于提升我国国际竞争力具有重要意义。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种高安全性能的锂离子电池的制备方法，该方法制得的锂离子电池热稳定性好，循环稳定性优异，能量密度大。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高安全性能的锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：(1)正极片的制备：将醋酸锌和无水乙醇混合搅拌均匀，然后在40-60℃恒温水浴中搅拌1-2h，制得透明溶液；向透明溶液中加入三乙醇胺，继续搅拌1-3.3h，得到锌溶胶；将钴酸锂加入到锌溶胶中，继续搅拌至完全除去溶胶中的溶剂，然后在85-160℃下烘干，最后置于马弗炉中首先以2-5℃/min的升温速率升温至400-500℃，恒温10-30min，然后以6-10℃/min的升温速率升温至520-630℃，恒温1-2h，最后以5-7℃/min的升温速率升温至640-800℃，恒温30-80min，煅烧结束后，随炉冷却至室温，得到正极材料；将正极材料、导电剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后缓慢加入去离子水继续搅拌3-6h，得到正极浆料，将正极浆料涂覆于集流体表面，经真空干燥、辊压、分切得到正极片；(2)负极片的制备：在烧杯中将钛酸锂、环己烷、三乙胺、冰醋酸、无水乙醇混合搅拌均匀，然后滴加正硅酸四乙酯，滴加完毕后继续滴加钛酸四丁酯，封闭烧杯，然后500W下水浴超声10-30min，混合溶液转移至三口烧瓶中，70-90℃下回流反应1-4h，冷却至室温，最后将三口烧瓶中的反应液转移至高压釜中，150-180℃下，恒温反应10-20h，反应结束后冷却至室温，3000-5000rpm下离心，沉淀依次用无水乙醇、去离子水洗涤至中性，干燥，得到负极材料；将负极材料、导电剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后缓慢加入去离子水继续搅拌3-6h，得到负极浆料，将负极浆料涂覆于集流体表面，经真空干燥、辊压、分切得到负极片；(3)隔膜的制备：首先将氧化锆、氧化铝和硅溶胶混合搅拌均匀，500-1000W下超声20-40min，然后在2000-5000rpm下继续搅拌10-40min，得到混合浆料；然后用柠檬酸或氨水调节混合浆料的pH；向混合浆料中加入羧甲基纤维素钠、壳聚糖，搅拌混合均匀，在1000-3000rpm的搅拌转速下搅拌发泡10-40min，得到泡沫浆料，并将泡沫浆料在石膏板上注模干燥，得到坯体；将坯体在1300-1650℃下烧结，得到多孔陶瓷隔膜；(4)组装：将正极片、隔膜、负极片叠加形成极芯，置于电池壳体中，然后注入电解液，化成，放置8-23h，排气后将电池壳体密封，得到锂离子电池。作为上述技术方案的优选，所述粘结剂为聚氟碳化合物、聚氧化乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、羧甲基纤维素钠-丁苯橡胶、海藻酸钠中的一种。作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述透明溶液中Zn2+的摩尔浓度为0.1-1.3mol/L，三乙醇胺与Zn2+的摩尔比为(0.3-1.1)：1。作为上述技术方案的优选，所述导电剂为石墨、导电乙炔、炭黑、碳纳米管中的一种。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述钛酸锂、环己烷、三乙胺、冰醋酸、无水乙醇、正硅酸四乙酯、钛酸四丁酯的用量比为(0.5-1.6g)：50ml：10ml：20ml：20ml：(0.5-1.2ml)：(1-2ml)。作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述混合浆料中，氧化锆、氧化铝、二氧化硅溶胶颗粒的含量分别为2-15.8wt％、5-35wt％、0.15-0.63wt％。作为上述技术方案的优选，如权利要求1所述的一种高安全性能的锂离子电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述氧化锆、氧化铝的粒径大小为30-100nm，二氧化硅溶胶颗粒大小为10-25nm。作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述泡沫浆料中羧甲基纤维素钠、壳聚糖的含量分别为2-6wt％、1.5-4.7wt％。作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述烧结时的升温速率为3-8℃/min。作为上述技术方案的优选，所述电解液以重量份计由5-7份2-全氟苯基咪唑、3-6份2-全氟苯基吡咯、10-40份碳酸乙烯酯、2-3份六氟磷酸锂组成。本专利技术具有以下有益效果：一方面，本专利技术采用氧化锆增韧的氧化铝多孔陶瓷作为隔膜，其热稳定性好，机械强度大，电化学稳定性好，可以有效提高锂离子电池的安全性能；另一方面，本专利技术采用二氧化钛、二氧化硅包覆的钛酸锂作为负极材料，其导电性能好，容量密度大，可以保证锂离子电池的倍率性能；对于正极材料本专利技术采用氧化锌包覆的钴酸锂，其可逆性好，循环寿命长，充放电性能好；本专利技术制得的锂离子电池循环性能优异，耐高温性能好，能量密度大，安全环保，制备成本低，适于大规模生产。具体实施方式：为了更好的理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术进一步说明，实施例只用于解释本专利技术，不会对本专利技术构成任何的限定。实施例1一种高安全性能的锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：(1)正极片的制备：将醋酸锌和无水乙醇混合搅拌均匀，然后在40℃恒温水浴中搅拌2h，制得透明溶液；向透明溶液中加入三乙醇胺，继续搅拌1h，得到锌溶胶；将钴酸锂加入到锌溶胶中，继续搅拌至完全除去溶胶中的溶剂，然后在85℃下烘干，最后置于马弗炉中首先以2℃/min的升温速率升温至400℃，恒温30min，然后以6℃/min的升温速率升温至520℃，恒温2h，最后以5℃/min的升温速率升温至640℃，恒温80min，煅烧结束后，随炉冷却至室温，得到正极材料；其中，透明溶液中Zn2+的摩尔浓度为0.1mol/L，三乙醇胺与Zn2+的摩尔比为0.3：1；将正极材料、石墨、聚氟碳化合物混合搅拌均匀，然后缓慢加入去离子水继续搅拌3h，得到正极浆料，将正极浆料涂覆于集流体表面，经真空干燥、辊压、分切得到正极片；(2)负极片的制备：在烧杯中将钛酸锂、环己烷、三乙胺、冰醋酸、无水乙醇混合搅拌均匀，然后滴加正硅酸四乙酯，滴加完毕后继续滴加钛酸四丁酯，封闭烧杯，然后500W下水浴超声10min，混合溶液转移至三口烧瓶中，70℃下回流反应4h，冷却至室温，最后将三口烧瓶中的反应液转移至高压釜中，150℃下，恒温反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高安全性能的锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)正极片的制备：将醋酸锌和无水乙醇混合搅拌均匀，然后在40‑60℃恒温水浴中搅拌1‑2h，制得透明溶液；向透明溶液中加入三乙醇胺，继续搅拌1‑3.3h，得到锌溶胶；将钴酸锂加入到锌溶胶中，继续搅拌至完全除去溶胶中的溶剂，然后在85‑160℃下烘干，最后置于马弗炉中首先以2‑5℃/min的升温速率升温至400‑500℃，恒温10‑30min，然后以6‑10℃/min的升温速率升温至520‑630℃，恒温1‑2h，最后以5‑7℃/min的升温速率升温至640‑800℃，恒温30‑80min，煅烧结束后，随炉冷却至室温，得到正极材料；将正极材料、导电剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后缓慢加入去离子水继续搅拌3‑6h，得到正极浆料，将正极浆料涂覆于集流体表面，经真空干燥、辊压、分切得到正极片；(2)负极片的制备：在烧杯中将钛酸锂、环己烷、三乙胺、冰醋酸、无水乙醇混合搅拌均匀，然后滴加正硅酸四乙酯，滴加完毕后继续滴加钛酸四丁酯，封闭烧杯，然后500W下水浴超声10‑30min，混合溶液转移至三口烧瓶中，70‑90℃下回流反应1‑4h，冷却至室温，最后将三口烧瓶中的反应液转移至高压釜中，150‑180℃下，恒温反应10‑20h，反应结束后冷却至室温，3000‑5000rpm下离心，沉淀依次用无水乙醇、去离子水洗涤至中性，干燥，得到负极材料；将负极材料、导电剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后缓慢加入去离子水继续搅拌3‑6h，得到负极浆料，将负极浆料涂覆于集流体表面，经真空干燥、辊压、分切得到负极片；(3)隔膜的制备：首先将氧化锆、氧化铝和硅溶胶混合搅拌均匀，500‑1000W下超声20‑40min，然后在2000‑5000rpm下继续搅拌10‑40min，得到混合浆料；然后用柠檬酸或氨水调节混合浆料的pH；向混合浆料中加入羧甲基纤维素钠、壳聚糖，搅拌混合均匀，在1000‑3000rpm的搅拌转速下搅拌发泡10‑40min，得到泡沫浆料，并将泡沫浆料在石膏板上注模干燥，得到坯体；将坯体在1300‑1650℃下烧结，得到多孔陶瓷隔膜；(4)组装：将正极片、隔膜、负极片叠加形成极芯，置于电池壳体中，然后注入电解液，化成，放置8‑23h，排气后将电池壳体密封，得到锂离子电池。...

【技术特征摘要】
1.一种高安全性能的锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)正极片的制备：将醋酸锌和无水乙醇混合搅拌均匀，然后在40-60℃恒温水浴中搅拌1-2h，制得透明溶液；向透明溶液中加入三乙醇胺，继续搅拌1-3.3h，得到锌溶胶；将钴酸锂加入到锌溶胶中，继续搅拌至完全除去溶胶中的溶剂，然后在85-160℃下烘干，最后置于马弗炉中首先以2-5℃/min的升温速率升温至400-500℃，恒温10-30min，然后以6-10℃/min的升温速率升温至520-630℃，恒温1-2h，最后以5-7℃/min的升温速率升温至640-800℃，恒温30-80min，煅烧结束后，随炉冷却至室温，得到正极材料；将正极材料、导电剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后缓慢加入去离子水继续搅拌3-6h，得到正极浆料，将正极浆料涂覆于集流体表面，经真空干燥、辊压、分切得到正极片；(2)负极片的制备：在烧杯中将钛酸锂、环己烷、三乙胺、冰醋酸、无水乙醇混合搅拌均匀，然后滴加正硅酸四乙酯，滴加完毕后继续滴加钛酸四丁酯，封闭烧杯，然后500W下水浴超声10-30min，混合溶液转移至三口烧瓶中，70-90℃下回流反应1-4h，冷却至室温，最后将三口烧瓶中的反应液转移至高压釜中，150-180℃下，恒温反应10-20h，反应结束后冷却至室温，3000-5000rpm下离心，沉淀依次用无水乙醇、去离子水洗涤至中性，干燥，得到负极材料；将负极材料、导电剂、粘结剂混合搅拌均匀，然后缓慢加入去离子水继续搅拌3-6h，得到负极浆料，将负极浆料涂覆于集流体表面，经真空干燥、辊压、分切得到负极片；(3)隔膜的制备：首先将氧化锆、氧化铝和硅溶胶混合搅拌均匀，500-1000W下超声20-40min，然后在2000-5000rpm下继续搅拌10-40min，得到混合浆料；然后用柠檬酸或氨水调节混合浆料的pH；向混合浆料中加入羧甲基纤维素钠、壳聚糖，搅拌混合均匀，在1000-3000rpm的搅拌转速下搅拌发泡10-40min，得到泡沫浆料，并将泡沫浆料在石膏板上注模干燥，得到坯体；将坯体在1300-1650℃下烧结，得到多孔陶瓷隔膜；(4)组装：将正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海燕，
申请(专利权)人：东莞市佳乾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44