一种环保型高能量密度抗衰减的锂电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种环保型高能量密度抗衰减的锂电池，所述电池材料是由下述重量份的原料组成的：氢氧化锂60‑70、磷酸亚铁铵100‑110、椰油酸二乙醇酰胺2‑4、异丙醇铝20‑30、溴盐离子体改性聚合物5‑10。本发明通过加入溴盐离子体改性聚合物，其中以聚吡咯为导电添加剂，可以有效的提高比容量，采用溴盐离子体改性，可以提高电池材料导电稳定性、循环稳定性，本发明的电池材料抗衰减性能好，综合性能优越。

说明书

技术领域

本发明属于电池材料领域，具体涉及一种环保型高能量密度抗衰减的锂电池。

背景技术

锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品；锂离子电池能量密度大，平均输出电压高。自放电小，好的电池，每月在2％以下(可恢复)。没有记忆效应。工作温度范围宽为-20℃～60℃。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100％，而且输出功率大。使用寿命长。不含有毒有害物质，被称为绿色电池；

目前已经商业化的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂；钴酸锂是目前广泛应用于小型锂离子电池的正极材料，但由于钴有毒、资源储量有限价格昂贵，且钴酸锂材料作为正极材料组装的电池安全性和热稳定性不好，在高温下会产生氧气，满足不了动力电池的技术要求；锰酸锂虽然价格低廉、环保、安全、倍率性能和安全性能好，但是其理论容量不高，循环使用性能、热稳定性和高温性能较差，在应用中的最大问题是循环性能不好，特别是高温下，材料中的三价锰离子和大倍率放电时在颗粒表面形成的二价锰离子，使得材料在电解液中的溶解明显，最终破坏了锰酸锂的结构，也降低了材料的循环性能；因此，寻找一种导电稳定性好，综合性能优越的锂离子动力电池材料对于现代化的发展十分重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保型高能量密度抗衰减的锂电池。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种环保型高能量密度抗衰减的锂电池，所述电池材料是由下述重量份的原料组成的：

氢氧化锂60-70、磷酸亚铁铵100-110、椰油酸二乙醇酰胺2-4、异丙醇铝20-30、溴盐离子体改性聚合物5-10。

所述溴盐离子体改性聚合物是由下述重量份的原料组成的：

二甲基亚砜30-40、溴乙烷3-4、N－甲基咪唑10-15、吡咯40-50、过氧化二异丙苯1-2、丙烯酰胺30-40、过硫酸钠1-2、分散剂1-2。

所述分散为司盘-80。

所述溴盐离子体改性聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)取过氧化二异丙苯，加入到其重量30-40倍的丙酮中，搅拌均匀，得混液a；

(2)取过硫酸钠，加入到其重量40-50倍的去离子水中，搅拌均匀，得混液b；

(3)取N－甲基咪唑，加入到二甲基亚砜中，搅拌均匀，滴加溴乙烷，磁力搅拌1-2小时，与吡咯混合，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应物温度为70-75℃，加入上述混液a，保温搅拌3-4小时，加入分散剂，常温搅拌1-2小时，出料，旋蒸，除去溶剂，得离子体；

(4)取丙烯酰胺，加入到其重量30-40倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述离子体，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应物温度为100-105℃，加入上述混液b，保温搅拌3-4小时，出料，干燥，即的。

步骤(4)中所述的干燥为60-70℃下干燥，干燥时间为20-32小时。

一种环保型高能量密度抗衰减的锂电池的制备方法，包括以下步骤：

取异丙醇铝，加入到其重量50-60倍的去离子水中，加入椰油酸二乙醇酰胺，常温搅拌10-13小时，抽滤，干燥后与氢氧化锂、磷酸亚铁铵、溴盐离子体改性聚合物混合，搅拌均匀，送入烧结炉中，通入惰性气体，在600-750℃下煅烧10-20小时，出料冷却。

所述的干燥的温度为180-200℃，干燥时间为3-4小时。

所述的惰性气体为氩气或者氮气中的一种。

本发明的优点：

本发明的有益效果在于，本发明通过加入溴盐离子体改性聚合物，其中以聚吡咯为导电添加剂，可以有效的提高比容量，采用溴盐离子体改性，可以提高电池材料导电稳定性、循环稳定性，本发明的电池材料抗衰减性能好，综合性能优越。

具体实施方式

实施例1

一种环保型高能量密度抗衰减的锂电池，所述电池材料是由下述重量份的原料组成的：

氢氧化锂60、磷酸亚铁铵100、椰油酸二乙醇酰胺2、异丙醇铝20、溴盐离子体改性聚合物5。

所述溴盐离子体改性聚合物是由下述重量份的原料组成的：

二甲基亚砜30、溴乙烷3、N－甲基咪唑10、吡咯40、过氧化二异丙苯1、丙烯酰胺30、过硫酸钠1、分散剂1。

所述分散为司盘-80。

所述溴盐离子体改性聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)取过氧化二异丙苯，加入到其重量30倍的丙酮中，搅拌均匀，得混液a；

(2)取过硫酸钠，加入到其重量40倍的去离子水中，搅拌均匀，得混液b；

(3)取N－甲基咪唑，加入到二甲基亚砜中，搅拌均匀，滴加溴乙烷，磁力搅拌1小时，与吡咯混合，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应物温度为70℃，加入上述混液a，保温搅拌3小时，加入分散剂，常温搅拌1小时，出料，旋蒸，除去溶剂，得离子体；

(4)取丙烯酰胺，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述离子体，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应物温度为100℃，加入上述混液b，保温搅拌3小时，出料，干燥，即的。

步骤(4)中所述的干燥为60℃下干燥，干燥时间为20小时。

一种环保型高能量密度抗衰减的锂电池的制备方法，包括以下步骤：

取异丙醇铝，加入到其重量50倍的去离子水中，加入椰油酸二乙醇酰胺，常温搅拌10小时，抽滤，干燥后与氢氧化锂、磷酸亚铁铵、溴盐离子体改性聚合物混合，搅拌均匀，送入烧结炉中，通入惰性气体，在600℃下煅烧10小时，出料冷却。

所述的干燥的温度为180℃，干燥时间为3小时。

所述的惰性气体为氩气。

实施例2

一种环保型高能量密度抗衰减的锂电池，所述电池材料是由下述重量份的原料组成的：

氢氧化锂70、磷酸亚铁铵110、椰油酸二乙醇酰胺4、异丙醇铝30、溴盐离子体改性聚合物10。

所述溴盐离子体改性聚合物是由下述重量份的原料组成的：

二甲基亚砜40、溴乙烷4、N－甲基咪唑15、吡咯40、过氧化二异丙苯2、丙烯酰胺40、过硫酸钠2、分散剂2。

所述分散为司盘-80。

所述溴盐离子体改性聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)取过氧化二异丙苯，加入到其重量40倍的丙酮中，搅拌均匀，得混液a；

(2)取过硫酸钠，加入到其重量50倍的去离子水中，搅拌均匀，得混液b；

(3)取N－甲基咪唑，加入到二甲基亚砜中，搅拌均匀，滴加溴乙烷，磁力搅拌2小时，与吡咯混合，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应物温度为75℃，加入上述混液a，保温搅拌4小时，加入分散剂，常温搅拌2小时，出料，旋蒸，除去溶剂，得离子体；

(4)取丙烯酰胺，加入到其重量40倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述离子体，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应物温度为105℃，加入上述混液b，保温搅拌4小时，出料，干燥，即的。

步骤(4)中所述的干燥为70℃下干燥，干燥时间为32小时。

一种环保型高能量密度抗衰减的锂电池的制备方法，包括以下步骤：

取异丙醇铝，加入到其重量60倍的去离子水中，加入椰油酸二乙醇酰胺，常温搅拌13小时，抽滤，干燥后与氢氧化锂、磷酸亚铁铵、溴盐离子体改性聚合物混合，搅拌均匀，送入烧结炉中，通入惰性气体，在750℃下煅烧20小时，出料冷却。

所述的干燥的温度为200℃，干燥时间为4小时。

所述的惰性气体为氮气。

对比实施例1(不含有溴盐离子体改性聚合物)

一种锂电池，所述电池材料是由下述重量份的原料组成的：

氢氧化锂60、磷酸亚铁铵100、椰油酸二乙醇酰胺2、异丙醇铝20。

制备方法，包括以下步骤：

取异丙醇铝，加入到其重量50倍的去离子水中，加入椰油酸二乙醇酰胺，常温搅拌10小时，抽滤，干燥后与氢氧化锂、磷酸亚铁铵混合，搅拌均匀，送入烧结炉中，通入惰性气体，在600℃下煅烧10小时，出料冷却。

所述的干燥的温度为180℃，干燥时间为3小时。

所述的惰性气体为氩气。

对比实施例2(传统聚合物聚吡咯替代溴盐离子体改性聚合物)

锂电池，所述电池材料是由下述重量份的原料组成的：

氢氧化锂70、磷酸亚铁铵110、椰油酸二乙醇酰胺4、异丙醇铝30、聚吡咯10。

制备方法，包括以下步骤：

取异丙醇铝，加入到其重量60倍的去离子水中，加入椰油酸二乙醇酰胺，常温搅拌13小时，抽滤，干燥后与氢氧化锂、磷酸亚铁铵、聚吡咯混合，搅拌均匀，送入烧结炉中，通入惰性气体，在750℃下煅烧20小时，出料冷却。

所述的干燥的温度为200℃，干燥时间为4小时。

所述的惰性气体为氮气。

性能测试：