【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学领域，具体为一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法。
技术介绍
1、化石资源的不断短缺以及环境污染的日益加剧，使得绿色、高效、清洁的电动汽车受到越来越多的青睐。为了实现电动汽车的大规模推广，提高动力电池的能量密度已经成为目前国际上最重要的研究方向。提高电池的能量密度，不但可以增加续航里程，而且可以降低电芯成本、延长使用寿命。
2、但是随着二次电池能量密度的提高，电池爆炸释放的能量也会随之增大，产生的危害也将更加严重。近年来动力电池所引发的火灾和爆炸事故屡见不鲜，二次电池的安全问题引起了人们的共鸣。目前二次电池主要使用的是液态电解液，而使用液态电解液的二次电池依然存在内部短路、漏液、燃烧甚至爆炸等安全隐患。在遇到过充放电、撞击、穿刺等情况时，该类电池极易发生爆炸事故。因此，迫切需要研发一种新的电解质体系。聚合物固态电解质因其具有安全性高、循环性能好等特点受到广泛的关注。
3、聚合物固态电解质一般由聚合物基体及溶解于聚合物中的锂盐构成，其存在室温离子电导率低、对温度依赖性大的缺点。且锂盐在聚合物中解离为锂离子和阴离子，在充放电的过程中锂离子和阴离子的迁移方向、迁移速度的差异导致电解质盐在聚合物中形成了浓差极化现象，从而削弱电池的稳定性和使用寿命。
4、因此，急需研制一种新型的二次电池，在提高其能量密度的同时保证其安全性、稳定性及使用寿命。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：通过制备一种新型正极材料及一种聚丙烯酰胺磺酸锂凝
2、本专利技术的技术方案如下：
3、(1)按硼/锂＝2(摩尔比)取一定质量的十水四硼酸钠和无水氯化锂溶于60℃的纯水中并搅拌均匀；连续搅拌下加入盐酸调节溶液ph至7.95～8.05；将上述混合溶液冷却至10℃以下并持续搅拌3～3.5h后，对其进行固液分离得到含有杂质的licl·2b(oh)3沉淀；上述沉淀经水洗去除氯化钠、干燥及研磨后得到纯净的licl·2b(oh)3粉末。
4、(2)按磷酸锰铁锂/硼＝0.25(摩尔比)取一定质量的磷酸锰铁锂(limnxfe1-xpo4)粉末和licl·2b(oh)3粉末混合均匀，将上述混合粉末置于325～340℃的温度下焙烧8h后得到含有杂质的limnxfe1-xpo4·li2b2o4粉末；将上述粉末研磨并水洗去除b2o3，干燥后得到电池级的limnxfe1-xpo4·li2b2o4粉末(即新型磷酸锰铁锂正极材料)，其理论比容量可提升至313ma·h/g。
5、(3)取一定质量聚丙烯酰胺(c3h5no)n，在二氯乙烷中溶胀后用氯磺酸磺化引入磺酸基交换基团，得到聚丙烯酰胺磺酸(c3h4noso3h)n；按硫/锂＝1(摩尔比)取一定质量的聚丙烯酰胺磺酸和氢氧化锂溶于乙腈中并搅拌均匀，得到聚丙烯酰胺磺酸锂(c3h4noso3li)n电解质膜液；上述电解质膜液以涂布干燥法制备成厚度10～30um的凝聚态-固态电解质(聚丙烯酰胺磺酸锂薄膜)；经电化学性能测试，25℃下其离子电导率可达3.52·10-3s/cm、锂离子迁移数可达0.98。
6、(4)用limnxfe1-xpo4·li2b2o4粉末和金属锂做电池的正极和负极，并以聚丙烯酰胺磺酸锂薄膜做固态电解质，即可制备成新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池。
7、其中：焙烧工艺需在空气氛围中以5℃/min的速度将温度提升至325～340℃。
8、其中：聚丙烯酰胺规格选择150万～200万分子量。
9、其中：聚丙烯酰胺磺酸溶于乙腈后，浓度控制在1％～1.3％。
10、其中：聚丙烯酰胺的磺化反应为n-磺化反应，即磺酸基(-so3h)取代的是氮原子上的氢。
11、其中：所制备的聚丙烯酰胺磺酸锂凝聚态-固态电解质的离子电导率对温度无依赖性。
12、其中：直接以聚合物锂盐(聚丙烯酰胺磺酸锂)为电解质，而非以溶解于聚合物中的锂盐为电解质，有效避免了电解质盐在聚合物中形成浓差极化的现象。
13、其中：na2b4o7·10h2o+2licl+2hcl＝2[licl·2b(oh)3]↓+2nacl+5h2o(i式)及limnxfe1-xpo4+2[licl·2b(oh)3]＝limnxfe1-xpo4·li2b2o4+b2o3+2hcl↑+5h2o↑(ii式)为制备新型磷酸锰铁锂正极材料(limnxfe1-xpo4·li2b2o4)的反应方程。
14、其中：正极充电反应方程为limnxfe1-xpo4·li2b2o4-3li+-3e-＝mnxfe1-xpo4·b2o4；正极放电反应方程为mnxfe1-xpo4·b2o4+3li++3e-＝limnxfe1-xpo4·li2b2o4。
15、本专利技术的有益效果是：所制备的新型磷酸锰铁锂正极材料的理论比容量(313ma·h/g)可达传统磷酸锰铁锂正极材料理论比容量(170ma·h/g)的1.84倍；所制备的聚丙烯酰胺磺酸锂凝聚态-固态电解质的离子电导率对温度无依赖性，其室温(25℃)下离子电导率可达3.52·10-3s/cm；直接以聚合物锂盐(聚丙烯酰胺磺酸锂)为电解质，而非以溶解于聚合物中的锂盐为电解质，有效避免了电解质盐在聚合物中形成浓差极化的现象。
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1.本专利技术提供了一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：焙烧工艺需在空气氛围中以5℃/min的速度将温度提升至325～340℃。
3.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：聚丙烯酰胺规格选择150万～200万分子量。
4.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：聚丙烯酰胺磺酸溶于乙腈后，浓度控制在1％～1.3％。
5.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：聚丙烯酰胺的磺化反应为N-磺化反应，即磺酸基(-SO3H)取代的是氮原子上的氢。
6.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：所制备的聚丙烯酰胺磺酸锂凝聚态-固态电解质的离子电导率对温度无依赖性。
7.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：直接以聚合物锂盐(聚丙
8.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：Na2B4O7·10H2O+2LiCl+2HCl＝2[LiCl·2B(OH)3]↓+2NaCl+5H2O(I式)及LiMnxFe1-xPO4+2[LiCl·2B(OH)3]＝LiMnxFe1-xPO4·Li2B2O4+B2O3+2HCl↑+5H2O↑(II式)为制备新型磷酸锰铁锂正极材料(LiMnxFe1-xPO4·Li2B2O4)的反应方程。
9.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：正极充电反应方程为LiMnxFe1-xPO4·Li2B2O4-3Li+-3e-＝MnxFe1-xPO4·B2O4；正极放电反应方程为MnxFe1-xPO4·B2O4+3Li++3e-＝LiMnxFe1-xPO4·Li2B2O4。
...【技术特征摘要】
1.本发明提供了一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：焙烧工艺需在空气氛围中以5℃/min的速度将温度提升至325～340℃。
3.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：聚丙烯酰胺规格选择150万～200万分子量。
4.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：聚丙烯酰胺磺酸溶于乙腈后，浓度控制在1％～1.3％。
5.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：聚丙烯酰胺的磺化反应为n-磺化反应，即磺酸基(-so3h)取代的是氮原子上的氢。
6.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚态-固态电池的制备方法，其特征在于：所制备的聚丙烯酰胺磺酸锂凝聚态-固态电解质的离子电导率对温度无依赖性。
7.根据权利要求1所述的一种新型磷酸锰铁锂凝聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷衡，
申请(专利权)人：深圳苏邦能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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