一种锂电池制造技术

本发明专利技术涉及一种锂电池，其包括正极极片、负极极片、隔膜、电解质以及封装结构，电池的正极极片为掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺薄膜；负极极片为铌掺杂二氧化锡‑铌掺杂二氧化钛薄膜。解决了现有技术中由于锡基电极本身差的电子电导率阻碍锂离子与其反应所引起的循环中体积膨胀现象，从而抑制了锂电池的循环寿命的技术问题，较大地提高了首轮效率、循环性能和稳定性，广泛应用于对电池形状及大小有特殊要求的机械中。

A lithium battery

The invention relates to a lithium battery, which comprises a cathode plate, an anode plate, a diaphragm, an electrolyte and a packaging structure. The cathode plate of the battery is a polyaniline film doped with lithium Bisoxalate borate, and the anode plate is a niobium doped tin dioxide niobium doped titanium dioxide film. In the prior art, the volume expansion phenomenon in the cycle caused by the poor electronic conductivity of the tin-based electrode itself hindering the reaction between the lithium ion and the tin-based electrode is solved, thereby inhibiting the cycle life of the lithium battery, greatly improving the first-round efficiency, cycle performance and stability, and being widely used in the shape and size of the battery. Machinery in special requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池
：本专利技术涉及一种锂电池，特别是涉及一种循环寿命长的锂电池。
技术介绍
：锂离子电池是一种新型高效的二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在2个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。近年来，锂离子电池技术已经在现代社会中广泛应用，发展前景广阔，但随着社会的进步，对于锂离子电池的容量以及循环稳定性的要求也越来越高。作为应用到商业中最为成功且广泛的锂离子电池负极材料的石墨，理论比容量仅372mAh/g，已经很难满足于人们的需要。因此越来越多的非碳负极材料被开发出来作为锂离子电池负极材料应用。众多研究都发现一些金属合金、金属硫化物以及金属氧化物相对于石墨材料的容量都有很高的理论容量，尤其是金属氧化物研究更为普遍，而锡基锂离子电池负极材料更是受到众多研究者的青睐。二氧化锡的理论比容量高达1493mAh/g，远高于石墨材料，并且我国具有丰富的锡矿资源，原材料廉价，清洁无污染。但是二氧化锡材料是n型半导体氧化物，本身较差的电子导电率会阻碍锂离子与材料的反应，外加上本身的物理性质以及嵌脱锂机制，从而造成在大倍率充放电循环中体积膨胀比较大，易出现结构粉化以及破裂脱离集流体的现象，从而循环稳定性比较差，甚至还有可能因为短路造成安全事故。但是，例如锡-金属合金负极材料，该种材料嵌锂活性较低，但结构稳定性非常理想，而且在电极结构稳定性的保持方面性能出色，能够作为缓冲基体抑制锡体积的膨胀，实现性能的提升、延长电池寿命。由于锡基复合材料的制备方法及结构不同，作为锂离子电池负极材料，其电化学性能也不尽相同，在尝试延长寿命时，首先应注意手段的可行性，如果制备工艺涉及到复杂的技术，即便研究获取进展，也可能难以大规模推广。CN103490071A中公开了一种锂-聚苯胺二次电池，其包括电池正极、电池负极、电解液和隔膜，电池正极为二氧化锰/聚苯胺/碳三元复合材料，其特征是所述正极的制备过程包括：(1)制备掺杂高氯酸锂的聚苯胺；(2)将掺杂高氯酸锂的聚苯胺和膨胀石墨压制成正极片，电解液为弱酸性电解液。然而厚重极片降低了电池整体的能量密度。CN103708535B中公开了一种碳掺杂二氧化锡纳米线锂电池负极材料的制备方法，利用可溶性酚醛树脂和致孔剂的自组装过程制备六方堆积相结构的介孔酚醛树脂，进一步碳化得到介孔碳，并以其为模板，在其纳米孔道中生长二氧化锡，通过灼烧控制碳的含量，得到碳掺杂二氧化锡纳米线锂电池负极材料。该制备过程首先是要利用溶性酚醛树脂和致孔剂，交联固化得到六方堆积相结构的介孔酚醛树脂；然后是在惰性气体中进行碳化得到具有连续孔道的介孔碳材料；最后与二氧化锡前驱体混合，在惰性气体和空气的混合气体中进行灼烧，即得到所述碳掺杂二氧化锡米线锂离子电池负极材料。该方法涉及过程复杂，耗时长，而且影响因素多而不易控制。
技术实现思路
：为解决现有技术中由于锡基电极本身差的电子电导率阻碍锂离子与其反应所引起的循环中体积膨胀现象，从而抑制了锂电池的循环寿命的技术问题。本专利技术提供了一种循环寿命长的锂电池。采取的技术方案是：一方面，本专利技术提供了一种锂电池，所述地锂电池包括正极极片、负极极片、隔膜、电解质以及封装结构。名词解释：本申请中涉及到的化学元素分别代表：O为氧原子；Sn为锡原子；Ti为钛原子；Nb为铌原子。具体地，所述的正极极片为掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺薄膜；更具体地，所述的掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺薄膜的厚度为400nm-800nm；优选为400nm-750nm；进一步优选为400nm-650nm；更进一步优选为450nm-650nm。具体地，所述的负极极片为铌掺杂二氧化锡-铌掺杂二氧化钛薄膜；更具体地，所述的铌掺杂二氧化锡-铌掺杂二氧化钛薄膜的厚度为400nm-800nm；优选为400nm-750nm；进一步优选为400nm-650nm；更进一步优选为450nm-650nm。更具体地，所述的铌掺杂二氧化锡-铌掺杂二氧化钛薄膜中的铌掺杂二氧化锡层的厚度为220nm-380nm，铌掺杂二氧化钛层的厚度为180nm-420nm。更具体地，所述的铌掺杂二氧化锡-铌掺杂二氧化钛薄膜中按质量百分比含有：68-78％的O、9.5-15.5％的Sn、10.1-13.1％的Ti和2.4-3.6％的Nb。具体地，所述的隔膜在正极极片与负极极片之间。具体地，所述的电解质分为电解液或者电解质膜。更具体地，所述电解液含有碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和二甲基甲酰胺，其中碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和二甲基甲酰胺的质量比为1:0.3-0.6:0.1-0.2；优选地，碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和二甲基甲酰胺的质量比为1:0.35-0.5:0.1-0.15；更优选地，碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和二甲基甲酰胺的质量比为1:0.45-0.5:0.13-0.15。更具体地，所述电解质膜包括固体电解质层、以及复合于所述固体电解质层至少一表面的复合层，所述复合层选用具有一定锂离子传导能力的高分子聚合物。优选地，在上述的固体电解质膜中，所述高分子聚合物选自聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈聚合物中的一种或多种组合。另一个方面，本专利技术中所述的正极极片的制备方法包括以下步骤：(1)制备掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺；(2)采用激光脉冲沉积设备将掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺制成薄膜。优选地，步骤(1)中，首先，在搅拌条件下将掺杂质子酸的聚苯胺加入到氨水溶液中，搅拌反应后，抽滤，用去离子水洗涤，直至滤液的pH＝7-8，得到滤饼；然后，在搅拌条件下将上述滤饼加入双草酸硼酸锂溶液中，常温下搅拌掺杂后，用去离子水洗涤，常温真空干燥，即可得到掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺。优选地，步骤(1)中，双草酸硼酸锂溶液浓度为0.1-3mol/L，掺杂时间为3-5h，掺杂温度20-60℃。优选地，步骤(2)中将靶材和基片放置在激光脉冲沉积腔中，所述靶材包括掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺；对所述激光脉冲沉积腔抽真空，当所述激光脉冲沉积腔内的真空度1×10-5Pa时，通入高纯氧气，调节氧气压强至0.5-0.8Pa；将掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺沉积在所述基片上，交替5-50个沉积周期；其中，在每个沉积周期内，掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺的沉积厚度为10nm-40nm。具体地，所述将掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺沉积在所述基片上，包括：将基片温度设置为室温，将所述激光脉冲沉积设备的激光脉冲能量密度设置为30J·cm2；按照0.1nm/s-0.4nm/s的沉积速率掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺沉积在所述基片上。再一个方面，本专利技术中所述的负极极片采用磁控溅射仪制备，其制备方法包括以下步骤：(1)将靶材和基片放置在磁控溅射沉积腔中，所述靶材包括铌锡合金和铌钛合金；(2)对所述磁控溅射沉积腔抽真空。具体地，步骤(2)中当所述磁控溅射沉积腔内的真空度为1×10-5Pa时，通入氩气和氧气，调节总压强至1-4Pa；将铌掺杂二氧化锡和铌掺杂二氧化钛交替沉积在所述基片上，交替5-50个沉积周期；其中，在每个沉积周期内，铌掺杂二氧化锡的沉积厚度为10nm-40nm，铌掺杂二氧化钛的沉积厚度为10nm-40nm。具体地，所述将铌掺杂二氧化锡和铌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂电池，所述的锂电池包括正极极片、负极极片、隔膜、电解质以及封装结构，其特征在于，所述的正极极片为掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺薄膜；所述的负极极片为铌掺杂二氧化锡‑铌掺杂二氧化钛薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池，所述的锂电池包括正极极片、负极极片、隔膜、电解质以及封装结构，其特征在于，所述的正极极片为掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺薄膜；所述的负极极片为铌掺杂二氧化锡-铌掺杂二氧化钛薄膜。2.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于：所述的掺杂双草酸硼酸锂的聚苯胺薄膜的厚度为400nm-800nm。3.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于：所述的铌掺杂二氧化锡-铌掺杂二氧化钛薄膜的厚度为400nm-800nm，其中铌掺杂二氧化锡层的厚度为220nm-380nm，铌掺杂二氧化钛层的厚度为180nm-420nm。4.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于：所述的铌掺杂二氧化锡-铌掺杂二氧化钛薄膜中按质量百分比含有：68-78％的O、9.5-15.5％的Sn、10.1-13.1％的Ti和2.4-3.6％的Nb。5.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于：所述的电解质分为电解液或者电解质膜。6.根据权利要求5所述的锂电池，其特征在于：所述电解液含有碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和二甲基甲酰胺，其中碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和二甲基甲酰胺的质量比为1:0.3-0.6:0.1-0.2。7.根据权利要求5所述的锂电池，其特征在于：所述电解质膜包括固体电解质层、以及复合于所述固体电解质层至少一表面的复合层，所述复合层是具有锂离子传导能力的高分子聚合物。8.根据权利要求1-7任一项所述的锂电池，其特征在于：所述的正极极片的制备方法包括以下步骤：(1)首先，在搅拌条件下将掺杂质子酸的聚苯胺加入到氨水溶液中，搅拌反应后，抽滤，用去离子水洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐金林，刘刚，罗伟民，刘小华，潘四学，
申请(专利权)人：深圳市然然电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44