本发明涉及锂电池,公开了一种锂金属负极及其制备方法和使用该负极的锂电池,锂金属负极制备方法如下:选择锂盐和有机溶剂混合配置电解液,将电解液和增稠剂按比例混合均匀得到粘稠液体A,再按比例向粘稠液体A中加入体积当量直径为1‑30μm的锂粉,搅拌混合均匀,得到膏状的锂膏,将锂膏均匀涂覆于集流体上,即可得到锂金属负极,较现有锂金属负极而言,极大提高了锂金属负极的面容量,并且极大提高电子/离子反应面积,进而提高锂电池的高能量性能,满足了锂电池高能量、高功率密度的需求,另外有利于降低锂枝晶速率、提高锂金属负极可加工性,由此使用本申请锂金属负极的锂电池,其充放电循环性好且具有高能量、高功率密度的特性。
本发明涉及锂电池技术领域,本发明提供了一种改性平面集流体、其制备方法和锂电极、锂电池,该改性平面集流体包括:二维平面基底和构筑在其表面的图案化异质结阵列;所述图案化异质结阵列形状均一,并且具有亲锂性。在本发明中,所述的均匀图案化的异质结亲锂区域使得电场分布更加均匀,使得锂离子通量更加均匀,也提高了对电解液的浸润性(可由接触角测试结果证明)。本发明调节平面基底材料表面能,增强与电解液的润湿性,可以实现均匀致密的锂沉积,提高整体能量密度。此外,本发明操作简单,容易重复均匀化制备,容易实现超薄锂箔材的构筑,避免锂电池过量锂的使用。
本发明提供了一种富锂锰基正极材料的电化学掺杂方法,包括:S1)将活性物质为富锂锰基正极材料的正极、包含碱金属盐的电解液与负极组装,得到电池;S2)将所述电池在室温下静置后,进行首圈充电活化,然后以0.01C~0.05C倍率放电。与现有技术相比,本发明通过在电解液中添加碱金属盐,由于浓差效应、布朗运动等,在放电过程中碱金属将进入富锂锰基正极材料,掺杂进锂层,从而利用半径较大的碱金属离子的支柱效应和其抑制过渡金属离子进入四面体间隙的作用,缓解了富锂锰基正极材料在循环过程的电压衰减,进而提高了材料的倍率性能;该方法为电化学掺杂方法,可通过控制碱金属盐的浓度、电池温度以及充放电条件,调节掺杂效果。
本发明提供了一种金属锂电池负极、其制备方法及锂二次电池。本发明提供的负极能够在高容量密度条件下提高电池的循环性能。本发明将环糊精类物质与氰基丙烯酸酯进行酯交换反应,形成酯交换产物,将其涂覆于负极箔片表面,涂覆后,由Li或空气中少量水引发阴离子聚合反应,使酯交换产物形成空间交联网状聚合物,该交联网状聚合物涂层能够有效促进锂离子穿越,诱导锂离子沉积在负极箔片表面,且其与负极箔片相容性好,能够抑制锂枝晶的生长;且上述交联网状聚合物涂层在电解液中不溶解,能够很好的抑制电解液与金属锂发生副反应;通过上述多方面作用能够有效提升电池的循环性能。
本发明提供了一种锂离子电池负极材料、其制备方法及锂离子电池,所述制备方法,包括以下步骤:将硅氧化物和碳酸锂混合后,在常压下升温至550~650℃下进行烧结,烧结完成后,球磨得到锂离子电池负极材料;所述硅氧化物为SiOx,其中,1≤x≤2。在低温常压烧结中,原料碳酸锂可以和硅氧化物反应,生成硅酸锂晶体,由于烧结温度较低,硅氧化物内部的活性硅不会与碳酸锂反应,避免了材料活性容量的损失,通过后续的球磨可以有效提高材料的首次库伦效率。另外,由于本发明的烧结在低温常压下进行,有效节约了能源,对设备要求缓和。
本发明公开了一种锂离子电池点底连接片,包括连接基片以及设置在连接基片两侧的毛刺。本发明在连接基片的上下表面均设置毛刺,在焊接过程中大电流通过毛刺放电,能在瞬间有效融化毛刺,将极耳与锂离子电池点底连接片以及锂离子电池点底连接片与锂离子电池外壳的底部牢固地熔接在一起,能有效克服虚焊现象,提高焊接强度、降低内阻,是一种高效、性能可靠的锂离子电池点底连接片。本发明还公开了一种锂离子电池的制备方法,通过机械冲压方法将镀镍钢带两个表面加工出毛刺,再经冲压得到锂离子电池点底连接片,然后点底焊接,再经后续处理得到锂离子电池,可以大大提高成品率。
本发明提供了一种锂离子电池正极用导电粘结剂,该粘结剂包括含氟磺酰亚胺锂离子聚合物。该导电粘结剂的离子聚合物主链含有-SO2N-Li+SO2-超强酸结构,能够有效解离出锂离子,一方面提高了锂离子电导率,另一方面提高了大电流充放电下的电池容量和电池充放电循环的倍率;同时,以该粘结剂作为正极粘结剂的锂离子电池的电化学性能稳定,不易随着电池充放电循环而降解,从而有效延长了电池使用寿命。
本发明提供一种新能源汽车锂电池组保护膜的制备方法,包括如下步骤:(一)对苯二甲酸乙二醇酯预聚体的制备,(二)咪唑‑4,5‑二羧酸1,4‑金刚烷二醇酯预聚物的制备,(三)阻燃PET膜材料的制备,(四)N‑(3‑酞酸亚胺基‑2‑(R)羟基丙基)‑3‑氟‑4‑(吗啉基)苯胺修饰环氧基POSS,(五)膜的成型。本发明还公开了根据所述新能源汽车锂电池组用保护膜的制备方法制备得到的新能源汽车锂电池组用保护膜。本发明公开的制备方法简单易行,对设备依赖性不高,制造成本低廉,适合规模化生产;制备得到的新能源汽车锂电池组用保护膜具有制造成本低廉,机械力学性能、抗穿刺性能、耐腐性能、绝缘性能、耐候性和阻燃性能优异,使用寿命长的优点。
本发明揭示了一种掺锂磷酸硼修饰的碳包覆磷酸锰铁锂正极材料,所述磷酸锰铁锂一次颗粒粒径小于80纳米,在所述磷酸锰铁锂一次颗粒的表面形成0.1‑2纳米厚度的碳包覆层,由所述磷酸锰铁锂一次颗粒团聚形成粒径10‑50微米的碳包覆磷酸锰铁锂二次颗粒,所述碳包覆磷酸锰铁锂二次颗粒内部的一次颗粒之间的间隙中填充有掺锂磷酸硼。由于掺锂磷酸硼是一种锂离子导体,因此可以为在二次颗粒内部的磷酸锰铁锂一次颗粒提供锂离子传输通道,保证了二次颗粒内部活性材料容量的发挥;同时进行掺锂磷酸硼修饰也是对磷酸锰铁锂的一次颗粒进行了表面包覆,可以抑制锰离子的溶出,提高了磷酸锰铁锂材料的循环稳定性。
本发明提供了一种锂金属二次电池用铜集流体,包括铜箔和引入到铜箔表面的聚合物层;所述聚合物层为带有氰基、羟基、氨基、醛基和羧基中一种或几种基团的功能性聚合物;所述聚合物层内分散有无机纳米粒子;所述无机纳米粒子为烷基化氧化铝纳米粒子、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米磷酸钙和氧化铁纳米粒子中的一种或几种;所述无机纳米粒子在所述聚合物层中的质量分数为0~5%。本发明在铜集流体表面引入一层功能聚合物层,该聚合物层可改变电流密度,稳定金属锂的沉积,从而抑制锂枝晶的产生,稳定SEI膜,提高锂金属电池的效率和安全性。本发明还提供了一种锂金属二次电池用铜集流体的制备方法及锂金属二次电池。
本发明公开了一种网状多孔富锂锰基锂离子电池正极材料的制备方法,包括:将锂盐、镍盐、锰盐和钴盐按一定比例溶于去离子水中,形成透明的溶液。再根据加入的金属盐加入适量的蔗糖作为络合剂配成透明的溶液。将溶液加热蒸发除去水份得到溶胶最后至凝胶。将该凝胶在400~600℃煅烧1~6h,再在700~950℃煅烧10~30h,形成网状多孔富锂锰基锂离子电池正极材料,该制备方法过程简单,所制得的网状多孔富锂锰基锂离子电池正极材料具有良好的颗粒间接触和高的比表面积,从而提高了材料的倍率性能。
本发明公开了锂电池负极片,包括连接有负极极耳的负极片本体,负极片本体在卷绕体中与负极极耳所对应的不同圈数位置分别贴上第一隔膜片,第一隔膜片的面积超过负极极耳在负极片本体上所占区域面积;第一隔膜片可减缓锂离子的迁移速度;增设的隔膜片可减缓负极片上的锂电子的迁移速度,避免该部位的加速反应,防止锂金属块的脱落,可改善锂电池的容量和性能。
本发明一种锂离子电池磷酸铁锂/碳复合正极材料的制备方法,特点是包括以下步骤:(1)将硬碳球加入到蒸馏水和丙三醇的混合溶液中,在室温下搅拌2小时,将硫酸亚铁和磷酸溶于含硬碳球溶液中,在室温下搅拌2小时得到溶液A;(2)将氢氧化锂加入到蒸馏水和丙三醇的混合溶液中,在室温下搅拌2小时得溶液B;(3)将溶液B缓慢滴加到溶液A中,形成溶液C,边搅拌边升温到115℃,在氩气保护下回流反应5小时,再过滤得到沉淀物;(4)将沉淀物用蒸馏水洗涤多次,烘干后即得到锂离子电池磷酸铁锂/碳复合正极材料,优点是该方法可控性好、重现性高,合成的材料的颗粒细小、粒径分布均匀、电导率高、结晶度好,具有优异的电化学性能。
本发明公开了一种用于固态锂电池的补锂功能电解质膜,电解质膜由骨架层、增强层和补锂电解质层组成,骨架层具有三维多孔结构,补锂电解质层的部分填充于骨架层的多孔结构内。本发明公开的用于固态锂电池的补锂功能电解质膜取代了传统锂离子电池隔膜,组装电池后可实现首圈充电补充锂离子,提高电池的循环性能,而且首圈充电不会对电池的性能产生损害。补锂电解质层填充于骨架层内部及增强层之间,能实现良好补锂,又能避免补锂剂脱落至电解液中,导致的补锂效率降低。同时补锂电解质层具有可控的厚度,进而根据正负极体系调节补锂的量。补锂电解质层中无机固态电解质颗粒不仅能增加锂离子传导,还能增强隔膜的耐热性,降低隔膜的热收缩和热穿刺。
本发明提供了一种低温锂离子电池正极材料的制备方法和锂离子电池,制备方法包括:将锂源、导电剂和粘结剂混合均匀,再加入碳酸类物料,得到低温锂离子电池正极材料;所述碳酸类物料占锂源的质量含量大于0且小于40%。本发明提供的制备方法制备的正极材料中碳酸锂在高电压下分解产生CO2并在低温下液化,与电解液混合之后降低其凝固点,而且还能够作为锂补充添加剂。本发明制备的正极材料比容量高,首次充放电的库伦效率高、低温性能优异。在高电压平台下,正极材料的低温循环性能要优于正常的电池的循环性能。该正极材料制备工艺简单,原料来源广泛,适合大规模产业化应用,能够满足寒冷区域对于锂离子低温性能的要求。
本发明公开了一种用于锂离子电池的硅酸钴锂正极材料的制备方法,其包括以下步骤:将氢氧化锂加入到咪唑类离子液体中,搅拌20~50分钟后加入二氧化硅,再搅拌2~7小时后加入乙酸钴,再搅拌1~5小时,使其均匀混合;将混合物质倒入高压反应釜中,在120~200℃下反应5小时到7天,待高压反应釜自然冷却至室温后,取出产物;用蒸馏水或/和乙醇清洗产物;将清洗后的产物放入烘箱内以80~100℃进行干燥,得到硅酸钴锂正极材料;优点在于本发明方法无需惰性气体的保护,无烧结工艺,使得操作更为简便,同时使得制备得到的正极材料的纯度高、重现性高;本发明方法能够实现正极材料的物相、形貌的可控,同时制备得到的正极材料具有良好的电化学性能。
本发明提供了一种锂金属负极、其制备方法及金属锂二次电池。本发明提供的锂金属负极包括:锂金属负极片和复合于所述锂金属负极片表面的保护层;所述保护层包括主料;所述主料选自式(Ⅰ)环状化合物和其光学异构体中的一种或几种。该环状结构能够有效促进锂离子穿越,诱导锂离子沉积在金属锂表面,从而抑制锂枝晶;且上述物质在电解液中不溶解,能够很好的抑制电解液与金属锂在电池充电状态下的副反应;通过上述作用能够明显提升电池的循环性能。
本发明公开了一种锂金属界面保护,主要由氟化碳材料、基体材料和功能性添加材料组成;所述氟化碳材料的化学式可表示为CFx,其中,x为氟碳比,0<x<4;所述氟化碳材料为氟化石墨烯、氟化碳纳米管、氟化富勒烯、氟化乙炔黑、氟化科琴黑、氟化碳纤维、氟化碳布、氟化碳纸中的一种或多种;本发明作为锂金属负极的界面保护,起到均匀化界面锂离子流、抑制锂枝晶生长、阻挡电解液持续与锂金属接触的作用,使锂金属负极的循环稳定性和使用寿命大大提升。
本发明公开了一种能够实现安全充电的锂电池包充电方法及锂电池包,该方法中过充检测切换电路在默认状态输出第二锂电池组中第1节锂电池的正极电压至充电器,过充检测切换电路实时检测第一锂电池组中是否存在任意一节锂电池过充,当第一锂电池组中任意一节锂电池存在过充时,如果当前充电器对第一锂电池组进行过充检测,此时过充检测切换电路才进行切换,输出代表第一锂电池组存在任意一节锂电池过充的电压至充电器,充电器停止对锂电池包充电,实现过充保护;优点是在兼容原有充电器的基础上,仅在第一锂电池组存在过充时才进行开关切换,不会频繁进行开关切换,充电噪音较小,且使用寿命较长,降低发生安全事故的风险。
本申请公开了一种石墨烯/磷酸钛锂复合材料,包括:磷酸钛锂;以及包覆在所述磷酸钛锂表面上的石墨烯,所述石墨烯中含有多孔结构,所述多孔结构的孔径介于1~10μm的范围内。本申请还提供了一种石墨烯/磷酸钛锂复合材料的制备方法和一种锂离子电池。本申请提供了一种高效、简单的合成海绵状石墨烯/磷酸钛锂复合材料的方法,合成的海绵状石墨烯/磷酸钛锂复合材料可作为负极用于水系锂离子电池。该合成的负极材料涵盖各种海绵状石墨烯/磷酸钛锂。该水系电池具有绝对安全、不起火、不爆炸、环境友好、成本可控等优点。
本申请公开了一种核壳材料及其制备方法,所述核壳材料包括核和至少一层壳;所述核包括钛酸锂类材料;所述壳包括含锂氧化物中的至少一种和/或其他金属氧化物中的至少一种;该核壳材料作为锂离子电池的负极材料能提高电极材料的导电性;用于锂离子电池中有效抑制电极表面与电解液的副反应,具有循环性好、倍率性好、安全性高等优点,且制备工艺简单,适合大规模生产应用。
本实用新型公开了锂锰扣式电池负极顶和锂锰扣式电池,锂锰扣式电池包括正极杯、负极顶、密封圈、锂金属、正极饼、隔膜和电解液,正极饼与锂金属之间通过隔膜隔开,正极杯与负极顶之间通过密封圈绝缘,电解液填充在负极顶与正极杯形成的腔体内,负极顶包括顶部和周侧部,周侧部包括一体连接的环形内壁和翻边壁;将具有环形下压面的压块对翻边壁施加向下的作用力,使负极顶的周侧部呈由上往下呈向外倾斜扩张的结构,周侧部的外扩角为5‑6度,且使环形内壁与翻边壁紧密贴合;然后在负极顶内依次放入锂金属、隔膜、电解液、正极饼和正极杯,折弯正极杯,正极杯上边沿将密封圈折弯包住负极顶,完成锂锰扣式电池组装。
本发明公开了一种锂离子电池正极材料锂过渡金属复合氧化物的制备方法,具体步骤为:将符合化学计量比的混合过渡金属M盐与掺杂金属M’盐通过机械方式混合均匀,然后高温煅烧形成过渡金属复合氧化物,再将过渡金属复合氧化物与锂盐进行二次机械混合,然后高温煅烧即可制得锂过渡金属复合氧化物。本发明采用二次机械混合-固相烧结工艺,解决传统的干法混料固相烧结工艺无法合成纯相四元锂过渡金属复合氧化物以及改进的湿法混料-固相烧结无法带来锂与过渡金属原子的排布均匀有序的问题;利用本发明制备的锂离子电池正极材料锂过渡金属复合氧化物,无杂相,且产品平均粒径均匀,循环性能优异;本发明制备方法简单,生产成本低,适合于工业化生产。
本发明公开了一种锂离子电池用碳包覆硅酸锰锂复合材料的制备方法,本发明制备的锂离子电池用碳包覆的硅酸锰锂复合材料,采用了特定工艺制备的高比表面碳对湿法制备的硅酸锰锂材料进行包覆,使得硅酸锰锂均匀分布,并且紧密的包覆与高比表面碳中,因此该复合材料在用于锂离子电池时,具有较高的导电性能和良好的循环稳定性,使得锂离子电池具有高的比容量以及较长的使用寿命。
本发明公开了一种复合锂金属负极的制备方法,首先对骨架材料的内外表面进行改性制得亲锂性骨架材料,然后在惰性气体保护下将亲锂性骨架材料浸入液态金属锂中填充金属锂制得复合锂金属负极;可以通过简单的电化学沉积方法获得具有亲锂特性的骨架材料,再通过高温熔锂注入骨架材料获得复合锂金属负极。该锂金属负极具有抑制锂枝晶生长、改性固态电解质界面膜成分的作用,同时还具有为锂金属沉积提供空间、降低锂沉积的成核势垒的作用,显著提高了锂金属负极的循环稳定性、循环寿命。
本发明公开了一种改性预锂化硅氧材料及其制备方法、应用和锂离子电池。该改性预锂化硅氧材料,其包括预锂化硅氧材料及包覆在预锂化硅氧材料表面的包覆层,包覆层包括烷基磷酸化合物。本发明制备改性预锂化硅氧材料的方法可无需对预锂化硅氧材料进行高温热处理,即能实现对烷基磷酸层的包覆;制备方法简单,成本低廉,适用范围广,利于工业化生产;本发明制备的改性预锂化硅氧材料在制备锂离子电池时,具有首次充放电效率高、容量高、循环性能好的优点;同时该改性预锂化硅氧材料的耐水性好,在制造极片时包含该改性预锂化硅氧材料的浆料稳定性好,产气少。
本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域,且公开了一种纳米锆酸锂包覆钾掺杂镍钴锰酸锂的正极材料,包括以下配方原料及组分:纳米Li1.185‑1.195K0.005‑0.015Ni0.13Co0.13Mn0.54O2、硝酸氧锆、硝酸锂、柠檬酸、尿素。该一种纳米锆酸锂包覆钾掺杂镍钴锰酸锂的正极材料,纳米Li1.185‑1.195K0.005‑0.015Ni0.13Co0.13Mn0.54O2中K+取代了部分Li+的晶格,增大的晶体的层间距,产生了丰富的晶格缺陷,拓宽了Li+的传输路径,提高了Li+的扩散系数,通过原位生长法在纳米Li1.185‑1.195K0.005‑0.015Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的外侧形成一层纳米Li2ZrO3包覆层,Li2ZrO3具有良好的导电性能,并且Li2ZrO3晶粒中具有三维Li+扩散通道,促进锂离子进而电子的传输和迁移,同时纳米Li2ZrO3的包覆作用,有利于促进电极材料和电解液的界面稳定性,减少电解液对活性材料的腐蚀。
本发明提供了一种改善锂离子电池高压性能的电解液,其采用紫外分光光度法测定在221nm‑240nm和271nm‑302nm存在吸收峰;该电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂;所述添加剂为硫单质;所述添加剂的质量浓度为0.1~2mg/mL。单质硫的添加,使得电池充电时氧化分解生成的电解质界面膜改善了电极与电解液界面,使界面保护膜更加致密,抑制了电解液的持续分解以及正极材料中的过渡金属的溶解,最终使得含有该电解液的电池性能较稳定,制备的锂离子电池在3‑4.5V下的高压循环性能得到提高。本发明还提供一种改善锂离子电池高压性能的电解液的制备方法。
本发明提供了一种金属锂复合材料的制备方法,包括:S1)将第一大孔材料浸泡于溶液中,得到浸泡后的大孔材料;所述溶液中含有多孔碳材料和/或多孔碳材料前驱体;S2)将所述浸泡后的大孔材料干燥后,进行退火处理,得到处理后的材料;S3)将金属锂负载于所述处理后的材料的内部和/或表面,得到金属锂复合材料。与现有技术相比,本发明利用多孔碳材料在大孔材料的孔隙内构建多级孔道结构,从而构筑多级的电解液与金属锂接触界面,同时将金属锂分割并束缚在微米尺度的空间内,利于金属锂的充分反应和沉积;多级结构为电子的传导提供了三维通路,抑制金属锂枝晶的生长,使金属锂复合材料具有较高的比容量、较好的倍率性能和较好的循环稳定性。
本发明公开了一种废旧三元锂电池正极材料回收碳酸锂的方法,涉及废旧三元锂电池正极材料回收技术领域,包括以下制备步骤:破碎分离、硫酸一次浸出、硫酸二次浸出:将碳粉渣置于水中,加入硫酸反应溶解得到碳粉渣溶解液、一次浸出液除铝铁、过滤、萃取、沉锂;制备得到的碳酸钠具有较高的回收率,同时杂质元素含量低,工序安全环保,适合工业化生产。
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