本发明专利技术公开了一种制造简便比容量高的锂离子电池，包括正极片、负极片及置于正、负极片之间的隔膜与电解液，正极采用锰钴镍酸锂三元系材料，负极采用多孔石墨片材料。本发明专利技术克服了固相法难以使Li+与Co2+、Ni2+、Mn2+均匀混合的不足，且解决现有多孔碳材料生产成本高、反应所需设备复杂，放电比容量低的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种制造简便比容量高的裡离子电池
[0001 ] 本专利技术涉及电池，具体涉及一种制造简便比容量高的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长的优点，已经广泛用于便携式电子电器电源，如数码电器电池，手机电池等传统应用领域。LiCoO2作为锂离子电池的正极材料已经商业化生产多年，但由于Co资源稀缺，其成本远高于负极，占电池总成本的三分之一以上，使锂离子电池在大容量电池，尤其是电动车领域的应用受到了限制，因而如何降低锂离子电池正极材料的成本成为锂离子电池研究的关键。LiNiO2和LiMn2O4曾被认为是较好替代LiCoO2的材料，但LiNiO2制备困难，且在充放电过程中会发生晶体结构的转变，导致其容量衰减快，循环性能和热稳定性较差。LiMn2O4正极材料的放电容量较低，在充放电过程会发生Jahn-Teller畸变效应，导致温度高于55°C时，材料结构发生变形，且晶体中的Mn3+会发生岐化反应，生成的Mn2+能溶解于电解质中使电极活性物质损失，容量衰减快，阻碍了 LiMn2O4正极材料的应用。且多孔石墨片层材料具有稳定的物理化学性质、较大的比表面积、廉价的原材料以及简单的制备方法等优点；因此，为了探索其应用于锂离子电池的比容量的高低和循环寿命的长短，有必要将其应用于锂离子电池负极材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种制造简便比容量高的锂离子电池，具有制造方法相对简便，放电比容量高的优点。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现:一种制造简便比容量高的锂离子电池，包括正极片、负极片及置于正、负极片之间的隔膜与电解液，所述正极采用锰钴镍酸锂三元系材料，所述负极采用多孔石墨片材料。所述负极多孔石墨片材料的制作包括以下步骤:A、在搅拌条件下将石墨加入到硫酸和硝酸的混合酸溶液中，控制温度为15°C?55°C，保持0.5h?2h，然后离心分离，水洗至酸性，再脱水干燥，然后控制微波功率为3kW，保持30s，得到膨胀石墨，膨胀容积为150mL/g?260mL/g，其中石墨与混合酸的质量比为1: 2?6，硫酸与硝酸的质量比为2?4: I ；B、将上一步骤制备的膨胀石墨加入到溶剂中，溶剂为水、乙醇和乙二醇中的一种或几种的混合，再加入表面活性剂，采用超声法或者加热搅拌法进行均匀混合，得到混合物，其中，膨胀石墨与溶剂的质量比为2: 25?100 ;C、将造孔剂溶于溶剂中，再加入上一步得到的混合物，室温搅拌4h?8h，控制搅拌速度为300r/min?400r/min，然后在温度为60V?80°C条件下干燥，得到多孔前驱体，其中造孔剂与溶剂的质量比为1: 5?30，混合物中膨胀石墨与造孔剂的质量比为1: 5?30 ；D、将上一步制备的多孔前驱体在惰性气体气氛条件下，惰性气体气氛流量为120mL/min ~400mL/min，升温至 700°C~1100°C，控制升温速度为 2°C /min ~20°C /min,对多孔前驱体进行热处理，热处理时间为Ih~5h，再用酸性溶液和蒸馏水洗涤至中性，60°C~85°C的烘干温度下烘干，得到锂电超电负极的多孔石墨片。所述表面活性剂为十TK烷基二甲基漠化按、十二烷基横酸纳、十二烷基硫酸纳、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠或聚二烯丙基二甲基胺氯化铵中的一种或多种。所述造孔剂为醋酸锌、氯化锌、氢氧化钾、氢氧化钠、氧化钙、碳酸钙、氢氧化钙和碳酸钾中的一种或多种的混合。所述正极锰钴镍酸锂三元系材料的制作包括以下步骤:A、将猛钴镍的三种硫酸盐按 N1: Co: Mn = (Ι-χ-y): x: y, 0.1 ^ y ^ 0.4,0.2 ^ x+y ^ 0.95，的摩尔比溶于水中制成溶液；B、在搅拌的条件下将溶液蒸干，将蒸干得到的粉末于900~1000°C加热1_2.5小时分解得到LiNimCoxMnyO2前躯体复合氧化物；C、将前躯体复合氧化物与碳酸锂或氢氧化锂按1:1~1.05的摩尔比混合，升温至650~750°C恒温8~12小时,冷却后球磨机中研磨25~35分钟,然后升温至800~900°C恒温8~12小时，得到锂离子电池镍钴锰酸锂三元系正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/302粉末。本专利技术的有益效果:本专利技术克服了固相法难以使Li+与Co2+、Ni2+、Mn2+均匀混合的不足，同时避开了共沉淀法在制备前驱体过程中溶液的pH、浓度、温度、搅拌速度等条件控制要求苛刻的弊端，将三种硫酸盐制成浓溶液，然后在搅拌的条件下将溶液蒸干，确保了前驱体中Co2+、Ni2+、Mn2+的均匀混合，前躯体制备工艺流程短，且解决现有多孔碳材料生产成本高、反应所需设备复杂，放电比容量低的问题。【具体实施方式】下面通过实施例对本专利技术进行详细地说明。负极多孔石墨片材料按照以下步骤制备:A、在搅拌条件下将石墨加入到硫酸和硝酸的混合酸溶液中，控制温度为30°C，保持1.5h，然后离心分离，水洗至酸性，再脱水干燥，然后控制微波功率为3kW，保持30s，，其中石墨与混合酸的质量比为1: 4，硫酸与硝酸的质量比为3: I ；B、将上一步制备的0.1g膨胀石墨加入到水30ml中，再加入0.5g十二烷基磺酸钠，采用超声法进行均匀混合，得到混合物；C、将0.5g醋酸锌与氯化锌混合物溶于30ml水中，再加入上一步得到的混合物，室温搅拌5h，控制搅拌速度为300r/min，然后在温度为70°C条件下干燥，得到多孔前驱体，混合物中膨胀石墨和醋酸锌与氯化锌混合物的质量比为1:5;D、将步骤三制备的多孔前驱体在惰性气体气氛条件下，惰性气体气氛流量为200mL/min，升温至800°C，控制升温速度为5°C /min，对多孔前驱体进行热处理，热处理时间为2h ;再用酸性溶液和蒸馏水洗涤至中性，酸性溶液为质量浓度为5 %的盐酸溶液，烘干温度为70°C，得到锂电超电负极的多孔石墨片。对于正极，将262.85克硫酸镍、169.02克硫酸锰及281.10克硫酸钴溶解水中，配制成溶液，在搅拌的条件下将溶液蒸干，将蒸干后得到的固体粉末升温到900°C加热2小时，得到LiNi1/3Co1/3Mn1/302前躯体复合氧化物。将得到的前躯体复合氧化物与221.67克碳酸锂充分混合后，置于马沸炉中以2V /min的升温速度升至700°C恒温10h，冷却后球磨机中研磨30分钟，然后置于马沸炉中以2°C /min的升温速度升至850°C恒温10小时，得到LiNi1/3Co1/3Mn1/302粉末，合成的粉末的振实密度为2.21g/cm3,比表面积为0.44m2/g,中粒直径D50 = 8.5 μ m0将所得材料组装成模拟电池，隔膜为celgard2300，负极为金属锂片，测得放电容量为165mAh/g，30次循环后的比容量衰减为2.1%。将高温煅烧制备LiNi^3Cov3Mnv3O2前躯体复合氧化物过程中产生的二氧化硫与三氧化硫混合气体经过浓硫酸干燥，并与空气混合压缩后通入二氧化锰、碳酸锰与水组成的混合浆液。二氧化锰与碳酸锰的混合矿浆按如下方式配制:将Imol 二氧化锰与2mol碳酸锰混合研磨至120目，然后加入蒸馏水搅拌成固液比为1: 4的矿浆，二氧化硫与三氧化硫混合气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造简便比容量高的锂离子电池，包括正极片、负极片及置于正、负极片之间的隔膜与电解液，其特征在于：所述正极采用锰钴镍酸锂三元系材料，所述负极采用多孔石墨片材料。
【技术特征摘要】
1.一种制造简便比容量高的锂离子电池，包括正极片、负极片及置于正、负极片之间的隔膜与电解液，其特征在于:所述正极采用锰钴镍酸锂三元系材料，所述负极采用多孔石墨片材料。2.根据权利要求1所述的一种制造简便比容量高的锂离子电池，其特征在于，所述负极多孔石墨片材料的制作包括以下步骤: A、在搅拌条件下将石墨加入到硫酸和硝酸的混合酸溶液中，控制温度为15°C~55°C，保持0.5h~2h，然后离心分离，水洗至酸性，再脱水干燥，然后控制微波功率为3kW，保持30s,得到膨胀石墨，膨胀容积为150mL/g~260mL/g,其中石墨与混合酸的质量比为I: 2~6，硫酸与硝酸的质量比为2~4: I ； B、将上一步骤制备的膨胀石墨加入到溶剂中，溶剂为水、乙醇和乙二醇中的一种或几种的混合，再加入表面活性剂，采用超声法或者加热搅拌法进行均匀混合，得到混合物，其中，膨胀石墨与溶剂的质量比为2: 25~100; C、将造孔剂溶于溶剂中，再加入上一步得到的混合物，室温搅拌4h~8h，控制搅拌速度为300r/min~400r/min，然后在温度为60V~80°C条件下干燥，得到多孔前驱体，其中造孔剂与溶剂的质量比为1: 5~30，混合物中膨胀石墨与造孔剂的质量比为1: 5~30; D、将上一步制备的多孔前驱体在惰性气体气氛条件下，惰性气体气氛流量为120mL/min~400mL/min，升温至700°C~1100°C，控制升温速度为2V /min~20°C /m...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈璇，沈春平，黄满湘，钱国珠，秦丽，苏乐乐，
申请(专利权)人：江苏天鹏电源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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