一种纳米电池的制作方法

文档序号:17720145发布日期:2019-05-22 02:06阅读:299来源:国知局

本发明涉及电动电池的技术领域,具体为一种纳米电池。



背景技术:

纳米电池即用纳米材料(如纳米mno2,limn2o4,ni(oh)2等)制作的电池,纳米材料具有特殊的微观结构和物理化学性能(如量子尺寸效应,表面效应和隧道量子效应等。目前国内技术成熟的纳米电池是纳米活性碳纤维电池。

纳米电池由正负电极、电解质、聚合物隔离膜组成,纳米电池的负极材料是纳米化的天然石墨,纳米电池的正极是纳米化材料,采用由pp和pe复合的多层微孔膜作为隔离膜,并在电解质中加入导电的纳米碳纤维。电池的正极,由铝箔与电池正极连接,中间是聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,由纳米石墨组成的电池负极,由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质,电池由金属外壳密闭封装。

该纳米电池主要用于电动汽车,电动摩托车,电动助力车上。该种电池可充电循环1000次,连续使用达10年左右一次充电只需20分钟左右。

但是目前的纳米电池存在的问题是,电压低、比能量低、放电效率低等,然而目前有采用锰酸锂与镍钴锰酸锂混合作为电池的正极材料,存在的问题是,两者混合后存在放电效率不稳定的情况、电压也容易出现波动,因此,需要寻找一种性能稳定,电压高,放电效率好的纳米电池。



技术实现要素:

本发明的目的是为了寻找一种性能稳定,电压高,放电效率好的纳米电池。

为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:

一种纳米电池,包括正极、负极、聚合物隔离膜、电解质、壳体,其特征在于,

正极由正极活性物质、粘结剂、导电剂以及铝箔组成,其中,正极活性物质为锰酸锂,粘结剂为聚偏氟乙烯,导电剂为导电石墨和纳米碳;正极各个组分的重量百分比为,锰酸锂75-90%、导电石墨3-8%、纳米碳5-10%、聚偏氟乙烯3-5%,余量为铝箔;

负极由负极材料、粘结剂、导电剂、增稠剂以及铜箔组成,其中,负极材料为天然石墨,粘结剂为丁苯橡胶,导电剂为导电石墨,增稠剂为羧甲基纤维素钠;负极各个组分的重量百分比为,天然石墨90-92%、丁苯橡胶1-2%、导电石墨3-5%、羧甲基纤维素钠1-2%,余量为铜箔;

聚合物隔离膜为纤维素膜、涂层处理的聚酯膜、聚酰亚胺膜或聚酰胺膜;

电解质加入导电的纳米碳纤维。

本发明的特点还有:

进一步优选,正极各个组分的重量百分比为,锰酸锂80-85%、导电石墨4-6%、纳米碳6-8%、聚偏氟乙烯3-5%,余量为铝箔。

进一步优选,负极各个组分的重量百分比为,天然石墨90%、丁苯橡胶2%、导电石墨5%、羧甲基纤维素钠1%,余量为铜箔。

进一步优选,聚合物隔离膜为纤维素膜或聚酰胺膜。

进一步优选,聚合物隔离膜为纤维素膜。

本发明的纳米电池的制备方法具体如下:

(1)正极制备:按照上述重量比例关系称取好原料,将锰酸锂、导电石墨、纳米碳混合均匀,得到混合液a备用;将聚偏氟乙烯加入n-甲基甲基吡咯烷酮中,在有循环水冷却的条件下真空搅拌2小时,然后加入混合液a继续搅拌5小时,然后过150目筛,得到浆料b,将浆料b在铝箔上进行正极涂布;

(2)负极制备:按照上述重量比例关系称取好原料,将羧甲基纤维素钠加入去离子水中搅拌3小时,之后加入导电石墨继续搅拌6小时,使得导电石墨分散均匀,再加入天然石墨、丁苯橡胶继续搅拌6小时,搅拌均匀后过150目筛,得到浆料c,将浆料c在铜箔上进行负极涂布;

(3)电池成型:辊压上述涂布均匀的极片,辊压好后切割为需要的尺寸,然后进行真空烘烤2小时,然后组装为电芯结构;再依次进行极耳焊接、装壳、化成操作,得到纳米电池。

本发明得到的纳米电池的正极压实密度为3.8-4.9g/cm3,负极压实密度为1.5-2.0g/cm3

本发明的有益效果为:

本发明的纳米电池,将正极活性物质进行改进,采用锰酸锂,并增加了导电石墨和纳米碳的用量,将负极的组分也进行改进,采用天然石墨,并增加了导电石墨的用量,对于聚合物隔离膜也进行改进,采用将纳米电池中三者的组分用量进行合理调整,提高了电池的性能,使电池容量提高20%左右,充放电性能提高30%。

具体实施方式

下面对本发明的实施作进一步的描述。

实施例1

一种纳米电池,包括正极、负极、聚合物隔离膜、电解质、壳体,其特征在于,

正极由正极活性物质、粘结剂、导电剂以及铝箔组成,其中,正极活性物质为锰酸锂,粘结剂为聚偏氟乙烯,导电剂为导电石墨和纳米碳;正极各个组分的重量百分比为,锰酸锂75%、导电石墨8%、纳米碳5%、聚偏氟乙烯3%,余量为铝箔;

负极由负极材料、粘结剂、导电剂、增稠剂以及铜箔组成,其中,负极材料为天然石墨,粘结剂为丁苯橡胶,导电剂为导电石墨,增稠剂为羧甲基纤维素钠;负极各个组分的重量百分比为,天然石墨91%、丁苯橡胶2%、导电石墨4%、羧甲基纤维素钠1%,余量为铜箔;

聚合物隔离膜为聚酰亚胺膜;

电解质加入导电的纳米碳纤维。

本发明的纳米电池的制备方法具体如下:

(1)正极制备:按照上述重量比例关系称取好原料,将锰酸锂、导电石墨、纳米碳混合均匀,得到混合液a备用;将聚偏氟乙烯加入n-甲基甲基吡咯烷酮中,在有循环水冷却的条件下真空搅拌2小时,然后加入混合液a继续搅拌5小时,然后过150目筛,得到浆料b,将浆料b在铝箔上进行正极涂布;

(2)负极制备:按照上述重量比例关系称取好原料,将羧甲基纤维素钠加入去离子水中搅拌3小时,之后加入导电石墨继续搅拌6小时,使得导电石墨分散均匀,再加入天然石墨、丁苯橡胶继续搅拌6小时,搅拌均匀后过150目筛,得到浆料c,将浆料c在铜箔上进行负极涂布;

(3)电池成型:辊压上述涂布均匀的极片,辊压好后切割为需要的尺寸,然后进行真空烘烤2小时,然后组装为电芯结构;再依次进行极耳焊接、装壳、化成操作,得到纳米电池。

实施例2

一种纳米电池,包括正极、负极、聚合物隔离膜、电解质、壳体,其特征在于,

正极由正极活性物质、粘结剂、导电剂以及铝箔组成,其中,正极活性物质为锰酸锂,粘结剂为聚偏氟乙烯,导电剂为导电石墨和纳米碳;正极各个组分的重量百分比为,锰酸锂90%、导电石墨3%、纳米碳10%、聚偏氟乙烯5%,余量为铝箔;

负极由负极材料、粘结剂、导电剂、增稠剂以及铜箔组成,其中,负极材料为天然石墨,粘结剂为丁苯橡胶,导电剂为导电石墨,增稠剂为羧甲基纤维素钠;负极各个组分的重量百分比为,天然石墨92%、丁苯橡胶2%、导电石墨3%、羧甲基纤维素钠2%,余量为铜箔;

聚合物隔离膜为涂层处理的聚酯膜;

电解质加入导电的纳米碳纤维。

本发明的纳米电池的制备方法具体如下:

(1)正极制备:按照上述重量比例关系称取好原料,将锰酸锂、导电石墨、纳米碳混合均匀,得到混合液a备用;将聚偏氟乙烯加入n-甲基甲基吡咯烷酮中,在有循环水冷却的条件下真空搅拌2小时,然后加入混合液a继续搅拌5小时,然后过150目筛,得到浆料b,将浆料b在铝箔上进行正极涂布;

(2)负极制备:按照上述重量比例关系称取好原料,将羧甲基纤维素钠加入去离子水中搅拌3小时,之后加入导电石墨继续搅拌6小时,使得导电石墨分散均匀,再加入天然石墨、丁苯橡胶继续搅拌6小时,搅拌均匀后过150目筛,得到浆料c,将浆料c在铜箔上进行负极涂布;

(3)电池成型:辊压上述涂布均匀的极片,辊压好后切割为需要的尺寸,然后进行真空烘烤2小时,然后组装为电芯结构;再依次进行极耳焊接、装壳、化成操作,得到纳米电池。

实施例3

一种纳米电池,包括正极、负极、聚合物隔离膜、电解质、壳体,其特征在于,

正极由正极活性物质、粘结剂、导电剂以及铝箔组成,其中,正极活性物质为锰酸锂,粘结剂为聚偏氟乙烯,导电剂为导电石墨和纳米碳;正极各个组分的重量百分比为,锰酸锂85%、导电石墨5%、纳米碳6%、聚偏氟乙烯4%,余量为铝箔;

负极由负极材料、粘结剂、导电剂、增稠剂以及铜箔组成,其中,负极材料为天然石墨,粘结剂为丁苯橡胶,导电剂为导电石墨,增稠剂为羧甲基纤维素钠;负极各个组分的重量百分比为,天然石墨90%、丁苯橡胶1%、导电石墨5%、羧甲基纤维素钠1%,余量为铜箔;

聚合物隔离膜为纤维素膜;

电解质加入导电的纳米碳纤维。

本发明的纳米电池的制备方法具体如下:

(1)正极制备:按照上述重量比例关系称取好原料,将锰酸锂、导电石墨、纳米碳混合均匀,得到混合液a备用;将聚偏氟乙烯加入n-甲基甲基吡咯烷酮中,在有循环水冷却的条件下真空搅拌2小时,然后加入混合液a继续搅拌5小时,然后过150目筛,得到浆料b,将浆料b在铝箔上进行正极涂布;

(2)负极制备:按照上述重量比例关系称取好原料,将羧甲基纤维素钠加入去离子水中搅拌3小时,之后加入导电石墨继续搅拌6小时,使得导电石墨分散均匀,再加入天然石墨、丁苯橡胶继续搅拌6小时,搅拌均匀后过150目筛,得到浆料c,将浆料c在铜箔上进行负极涂布;

(3)电池成型:辊压上述涂布均匀的极片,辊压好后切割为需要的尺寸,然后进行真空烘烤2小时,然后组装为电芯结构;再依次进行极耳焊接、装壳、化成操作,得到纳米电池。

上述实施例仅供说明本发明之用,而并非是对本发明的限制,所属技术领域的技术人员在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明保护范围。因此,本发明保护范围应以各权利要求限定。

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