一种基于碳气凝胶的微型柔性锂离子电池的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于碳气凝胶的微型柔性锂离子电池的制备方法，属于锂离子电池的技术领域，解决了现有技术中存在的对柔性电池微型化需求的技术问题。本方法包括：将锰酸锂，乙炔黑和聚偏二氟乙烯研磨均匀，并溶解于1

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳气凝胶的微型柔性锂离子电池的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是涉及一种基于碳气凝胶的微型柔性锂离子电池的制备方法。

技术介绍

[0002]随着各种可变形移动电子设备的出现，为其供电的可变形柔性储能器件受到了广泛的关注。目前研究较多的柔性储能器件为柔性超级电容器，但是低能量密度严重限制了其实际应用场景。柔性锂离子电池不仅具有高能量密度的优势，而且拥有工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等优势，是21世纪发展的理想储能器件。然而，传统圆柱或方形全电池以不锈钢材料为电池外壳，明显无法满足当下柔性形变的要求，因此制备软包电池成为制备柔性锂离子电池的必然要求。
[0003]此外，随着可穿戴电子产品的日益盛行，对柔性储能器件又提出了轻质化，微型化等要求。电极材料是柔性储能器件的重要组成部分，针对目前轻质化的需求，世界上密度最小的固体—气凝胶吸引了广泛的关注。其中碳气凝胶是由有机气凝胶经固相碳化反应而生成的一种具有交联状结构的新型纳米多孔碳素材料，是唯一具有导电性和化学稳定性的气凝胶。其密度变化范围广，结构可调，孔隙率达80％～99.8％，孔径一般＜50nm，比表面积高达400～3000m2/g，综合性能优于传统石墨等碳材料。这种特殊结构的材料具有广泛的应用前景，尤其是在电化学上作为电极材料具有优异的性能。
[0004]综上所述，制备以碳气凝胶为负极材料的微型软包柔性锂离子电池，很好地满足了当下电子产品对微型化的柔性电池储能器件的需求，具有深远的实际应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于碳气凝胶的微型柔性锂离子电池的制备方法，解决了现有技术中存在的对柔性电池微型化需求的技术问题。
[0006]本专利技术提供的一种基于碳气凝胶的微型柔性锂离子电池的制备方法，包括：将锰酸锂，乙炔黑和聚偏二氟乙烯研磨均匀，并溶解于1
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甲基
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吡咯烷酮溶液中制备正极浆料，均匀涂抹在铝箔上，干燥后即得到正极电极片；
[0007]将碳气凝胶和聚偏二氟乙烯研磨均匀，并溶解于1
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甲基
‑2‑
吡咯烷酮溶液中制备负极浆料，均匀涂抹在铜箔上，干燥后即得到负极电极片；
[0008]正极电极片、隔膜、负极电极片依次叠放制得电池主体；
[0009]电池主体置于柔性电池外壳内，并向其中加入电解液，完成柔性锂离子电池的封装。
[0010]进一步的，所述将锰酸锂，乙炔黑和聚偏二氟乙烯研磨均匀，并溶解于1
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甲基
‑2‑
吡咯烷酮溶液中制备正极浆料，均匀涂抹在铝箔上，干燥后即得到正极电极片的步骤中，锰酸锂，乙炔黑和聚偏二氟乙烯的质量比为8：1：1。
[0011]进一步的，所述将碳气凝胶和聚偏二氟乙烯研磨均匀，并溶解于1
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甲基
‑2‑
吡咯烷
酮溶液中制备负极浆料，均匀涂抹在铜箔上，干燥后即得到负极电极片的步骤中，碳气凝胶和聚偏二氟乙烯的质量比为9：1。
[0012]进一步的，所述正极电极片、隔膜、负极电极片依次叠放制得电池主体步骤中，所述隔膜为微孔隔膜。
[0013]进一步的，所述电池主体置于柔性电池外壳内，并向其中加入电解液，完成柔性锂离子电池的封装的步骤中，
[0014]所述电池外壳为铝塑膜；
[0015]所述电解液为六氟磷酸锂电解质溶于乙基纤维素和氯化乙基汞混合有机溶剂中，其中乙基纤维素与氯化乙基汞的体积比为1：1。
[0016]进一步的，所述电池主体置于柔性电池外壳内，并向其中加入电解液，完成柔性锂离子电池的封装的步骤中，柔性锂离子电池的封装过程在全封闭氩气保护下的手套箱中进行。
[0017]第二方面，本专利技术还提供一种碳气凝胶的制备方法，包括：
[0018]以间苯二酚和甲醛为前驱体，碳酸钠为催化剂，水为溶剂，经溶胶凝胶，老化，溶剂替换，得到RF有机湿凝胶；
[0019]常压干燥过程后得到RF气凝胶；
[0020]RF气凝胶进行高温碳化及气体活化处理制得纳米多孔碳气凝胶。
[0021]进一步的，所述以间苯二酚和甲醛为前驱体，碳酸钠为催化剂，水为溶剂，经溶胶凝胶，老化，溶剂替换，常压干燥过程后得到RF气凝胶的步骤中，
[0022]间苯二酚和甲醛的摩尔比为1：2；
[0023]碳酸钠的浓度为0.05mol/L。
[0024]进一步的，所述溶胶老化的时间为72h，老化温度为80℃。
[0025]进一步的，所述RF气凝胶进行高温碳化及气体活化处理制得纳米多孔碳气凝胶的步骤中，
[0026]所述RF气凝胶进行高温碳化的时间为4h，碳化的温度为1050℃；
[0027]所述RF气凝胶气体活化的时间为4h，碳化的温度为1050℃。
[0028]本专利技术提供的一种基于碳气凝胶的微型柔性锂离子电池的制备方法，该柔性锂离子电池由柔性电池外壳和电池主体组成，所述柔性电池外壳采用铝塑膜作为封装材料，所述电池主体由正极电极片、隔膜、负极电极片构成，所述正极电极片采用锰酸锂作为活性物质，所述负极电极片采用不同配比的碳气凝胶作为活性物质，整个制备和测试过程简单易行，安全高效，电化学测试结果显示该柔性锂离子电池有效克服了传统纽扣电池的诸多缺点，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术实施例提供的制备的碳气凝胶样品的SEM图，放大倍数10000倍；
[0031]图2为本专利技术实施例提供的制备的锂离子柔性电池示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例提供的制备的锂离子柔性电池的恒流充放电曲线图；
[0033]附图说明，1
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铝极耳，2
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镍极耳，3
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电池外壳。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
[0035]本专利技术实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳气凝胶的微型柔性锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括：将锰酸锂，乙炔黑和聚偏二氟乙烯研磨均匀，并溶解于1
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甲基
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吡咯烷酮溶液中制备正极浆料，均匀涂抹在铝箔上，干燥后即得到正极电极片；将碳气凝胶和聚偏二氟乙烯研磨均匀，并溶解于1
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甲基
‑2‑
吡咯烷酮溶液中制备负极浆料，均匀涂抹在铜箔上，干燥后即得到负极电极片；正极电极片、隔膜、负极电极片依次叠放制得电池主体；电池主体置于柔性电池外壳内，并向其中加入电解液，完成柔性锂离子电池的封装。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将锰酸锂，乙炔黑和聚偏二氟乙烯研磨均匀，并溶解于1
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甲基
‑2‑
吡咯烷酮溶液中制备正极浆料，均匀涂抹在铝箔上，干燥后即得到正极电极片的步骤中，锰酸锂，乙炔黑和聚偏二氟乙烯的质量比为8：1：1。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将碳气凝胶和聚偏二氟乙烯研磨均匀，并溶解于1
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甲基
‑2‑
吡咯烷酮溶液中制备负极浆料，均匀涂抹在铜箔上，干燥后即得到负极电极片的步骤中，碳气凝胶和聚偏二氟乙烯的质量比为9：1。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述正极电极片、隔膜、负极电极片依次叠放制得电池主体步骤中，所述隔膜为微孔隔膜。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电池主体置于柔性...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈军，胡儒柱，
申请(专利权)人：天津得瑞丰凯新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：