一种用于低温锂电池的导电框架负极制法及应用制造技术

本发明专利技术提供了一种低温锂离子电池用的导电框架负极材料及其制备方法和应用。本发明专利技术方法，包括如下步骤：水热法制备导电框架材料；利用导电框架材料制备锂离子电池用负极材料。本发明专利技术涉及的导电框架负极具有高电导，丰富孔道结构，促进了低温下的锂离子传输，减少了低温下的过电势，从而实现了

【技术实现步骤摘要】
混合，并加入一定量的N
‑
甲基吡咯烷酮进行匀浆混合0.5
‑
2小时，得到均匀电极浆料；
[0015]S22、将所述浆料刮涂在金属铜箔上，涂层的厚度为50
‑
200μm，然后50
‑
120℃下置于真空干燥箱中烘12
‑
48小时，得到的锂离子电池用导电框架负极进行裁片。
[0016]进一步地，步骤S11中，所述的富电子单体为2,3,6,7,10,11
‑
六羟基三苯、2,3,6,7,10,11
‑
六巯基三苯、2,3,6,7,10,11
‑
六胺基三苯、六羟基苯、六巯基苯或六氨基苯中的一种，或一种以上的组合形式。
[0017]进一步地，步骤S12中，所述的溶剂为异丙醇，N,N
‑
二甲基甲酰胺、N
‑
甲基吡咯烷酮和1,3
‑
二甲基
‑2‑
咪唑啉酮中的一种，或一种以上的组合形式。
[0018]进一步地，步骤S13中，所述的过渡金属无机盐为乙酸钴、乙酸镍、乙酸铜、乙酸铁或者相应元素的硫酸盐、硝酸盐的一种或几种。
[0019]进一步地，六羟基三苯与过渡金属无机盐之间的摩尔比为2:3～3:2。
[0020]进一步地所述导电剂为乙炔黑、Super P和科琴黑中的一种或两种及以上的组合，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯或海藻酸钠。
[0021]本专利技术还提供了由所述方法制备得到的导电框架负极材料。
[0022]本专利技术还提供了所述的导电框架材料作为低温锂离子电池负极的应用。
[0023]总体而言，通过本专利技术所提供的导电框架负极与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0024]本专利技术的导电框架负极可以在低温下保证电池的稳定循环，当温度降低到
‑
20℃时，导电框架负极可发挥出约为648.3mAh g
‑1的高比容量，当温度降低到
‑
40℃时容量仍可以保留485.3mAh g
‑1。
[0025]本专利技术的导电框架材料，具有规则的孔隙结构。其中的
‑
O
‑
M键(M为过渡金属元素)可以有效吸附锂离子，促进锂离子在电极材料中的传输。导电框架材料通过p
‑
d共轭具有良好的电导率，这减少了低温下的电荷转移阻抗。
[0026]综上。应用本专利技术的技术提供的锂离子负极材料能够有效改善低温下锂离子电池容量衰减严重问题，且制备方法简单。
附图说明
[0027]图1为实施例1中钴基导电框架在不同温度下的充放电性能图。
[0028]图2为实施例2中铜基导电框架在不同温度下的充放电性能图。
[0029]图3为实施例3中铁基导电框架在不同温度下的充放电性能图。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图实施例对本专利技术进行进一步说明。
[0031]实施例1
[0032]本实施例提供一种能够低温下具有快速离子存储的锂电池的负极材料，具体为：
[0033](a)采用商业化可购买的六羟基苯为原料，其纯度为98％，将0.45mmol的样品溶解到15mL异丙醇中，进行超声分散，分散时间为30分钟。
[0034](b)将0.735mmol的乙酸钴，加入到15mL去离子水中，进行磁力搅拌，搅拌时间为30分钟。
[0035](c)在搅拌下，将步骤a中的溶液缓慢滴加到b溶液中，滴加时间为20分钟，滴加完成后继续搅拌30分钟。
[0036](d)将步骤c中的溶液转移到反应釜中，在90℃温度下反应24小时。最终获得钴基导电框架材料。
[0037]实施例2
[0038]本实施例提供一种能够低温下具有快速离子存储的锂电池的负极材料，具体为：
[0039](a)采用商业化可购买的2,3,6,7,10,11
‑
六巯基三苯为原料，其纯度为98％，将0.9mmol的样品溶解到30mL N
‑
甲基吡咯烷酮中，进行超声分散，分散时间为30分钟。
[0040](b)将1.47mmol的乙酸铜，加入到30mL去离子水中，进行磁力搅拌，搅拌时间为30分钟。
[0041](c)在搅拌下，将步骤a中的溶液缓慢滴加到b溶液中，滴加时间为30分钟，滴加完成后继续搅拌30分钟。
[0042](d)将步骤c中的溶液转移到反应釜中，在120℃温度下反应48小时。最终获得铜基导电框架材料。
[0043]实施例3
[0044]本实施例提供一种能够低温下具有快速离子存储的锂电池的负极材料，具体为：
[0045](a)采用商业化可购买的2,3,6,7,10,11
‑
六羟基三苯为原料，其纯度为98％，将0.9mmol的样品溶解到30mL 1,3
‑
二甲基
‑2‑
咪唑啉酮中，进行超声分散，分散时间为30分钟。
[0046](b)将0.9mmol的硫酸铁，加入到30mL去离子水中，进行磁力搅拌，搅拌时间为30分钟。
[0047](c)在搅拌下，将步骤a中的溶液缓慢滴加到b溶液中，滴加时间为15分钟，滴加完成后继续搅拌20分钟。
[0048](d)将步骤c中的溶液转移到反应釜中，在120℃温度下反应72小时。最终获得铁基导电框架材料。
[0049]对比例1
[0050]本对比例使用商业化石墨为负极，与实施例1
‑
3对比低温下容量性能。
[0051]使用实施例1
‑
实施例3中制备的导电框架负极、对比例1的石墨负极分别组装对应的锂半电池，具体实施步骤如下：
[0052](1)将7份的导电框架负极或者石墨负极与2份的科琴黑加入N
‑
甲基吡咯烷酮中，在室温下以2000rpm的速度匀速混合1h；随后加入1份的聚偏氟乙烯粘结剂，再以2000r/min的速度搅拌1h，得到制备好的浆料；
[0053](2)将浆料均匀涂布于铜箔上，80℃下烘干12小时后，剪裁成圆形极片，放入手套箱待用；
[0054](3)用制备得到的实施例1
‑
3及对比例1中的导电框架负极或者石墨负极、锂片、隔膜在手套箱中组装成电池，电解液使用1M三氟甲基磺酰亚胺锂/1,3
‑
二氧戊环。
[0055]将上述制得的电池在蓝电电池测试仪上进行室温下的恒电流充放电测试，电压为0.01
‑
3V，测试温度为25℃。进行低温测试时，将电池放入低温恒温箱中静置1
‑
3小时，然后进行充放电测试。
[0056]由图可知，采用本专利技术所述方法制备的低温锂离子电池用导电框架负极具有易于制备的优点，通过附图表明不同金属基导电框架负极在低温情况下呈现更好的容量发挥，而对于石墨负极体系在相同温度下具有极低的容量保留效果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温锂离子电池用的导电框架负极材料的制备方法及其应用，其特征在于，包括如下步骤：S1、导电框架材料的制备；S11、采用商业化可购买的富电子单体为原料，其纯度可选为95
‑
99％；S12、将一定量的所述富电子单体溶解到有机溶剂中，进行超声分散，分散时间为10
‑
60分钟。S13、将一定量的过渡金属无机盐，加入到去离子水中，进行磁力搅拌，搅拌时间为10
‑
60分钟。S14、在搅拌下，向步骤S13的溶液中缓慢滴加S12溶液，滴加时间为5
‑
30分钟，滴加完成后继续搅拌10
‑
60分钟。S15、将步骤S15中搅拌均匀的混合溶液转移到反应釜中，在80
‑
150℃温度下反应8
‑
72小时。最终获得导电框架材料；S2、锂离子电池负极材料的制备S21、将步骤S15中得到的导电框架材料与导电剂、粘结剂按照质量比6
‑
8:1
‑
2:1
‑
2混合，并加入一定量的N
‑
甲基吡咯烷酮进行匀浆混合0.5
‑
2小时，得到均匀电极浆料；S22、将所述浆料刮涂在金属铜箔上，涂层的厚度为50
‑
200μm，然后50
‑
120℃下置于真空干燥箱中烘12
‑
48小时，得到的锂离子电池用导电框架负极进行裁片。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国安，冒泽阳，黄志锋，
申请(专利权)人：苏州德加能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：