CN102130358B - 一种锂电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种锂电池及其制备方法，涉及一次电池，其正极材料由质量百分比为65～90％的正极材料活性物质CuFeS2和质量百分比为35～10％的含碳导电剂混合组成，负极材料为金属锂，电解质为混合溶剂型有机电解液；所述的正极材料活性物质CuFeS2为纯度≥95％的纳米级晶体，所述混合型有机电解液为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，用上述正极材料制成的电池正极片与锂材料制成的负极和电解液装配成电池。本发明克服了Li/FeS2电池实际放电容量较低的缺点，制备方法简单，易于推广。

Description

一种锂电池及其制备方法
技术领域
本发明的技术方案涉及一次电池，具体地说是一种锂电池及其制备方法。
背景技术
随着电子工业的发展以及人们环保意识的加强，对化学电源提出了更高的要求。以FeS2为正极材料的Li/FeS2电池则是近年来发展起来的一种新型高能环保电池的代表，它可与碱锰电池、镍氢电池、锌银电池互换使用，具有放电平台稳定、储存寿命长、安全性能优良等特点，单只AA电池的容量在2900mAh以上，绝对容量是碱锰电池的两倍。
对于大容量一次电池，目前的主要研究工作是对Li/FeS2电池中FeS2正极材料的化学改性处理。CN101615673A公开了一种天然二硫化铁锂化正极材料及生产方法，该方法是通过在天然黄铁矿FeS2中插入一部分锂，该专利说明书中并未给出有关该发明的一些具体数据。CN101521279A披露了一种锂-二硫化铁电池正极材料、正极片及制备方法，该方法则是利用化学反应法制备纳米晶FeS2，由此制得的电池最大放电容量约为700mAh/g，距离FeS2的理论放电容量(893mAh/g)仍有较大差距，造成了材料的巨大浪费。在“云南大学学报(自然科学版)27(3A)(2005)”中，何向明等人以改性的天然高纯黄铁矿FeS2为正极活性物质，在电流密度较低(0.2mA/cm2)时使电池的放电容量达到了880mAh/g，十分接近FeS2的理论容量。但是，由该天然高纯黄铁矿FeS2为正极活性物质构成的电池随着电流密度增加，电池的放电电压下降，容量显著降低。当电流密度为1.5mA/cm2时，该电池的放电容量仅有164mAh/g，使得这种电池在一些要求一次长时间稳定工作的电器中的应用受了极大限制。总之，现有Li/FeS2电池还存在实际放电容量仍然较低的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种锂电池及其制备方法，其中的正极材料活性物质为CuFeS2，克服了现有Li/FeS2电池存在的实际放电容量仍然较低的缺点。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种锂电池，其正极材料由质量百分比为65～90％的正极材料活性物质CuFeS2和质量百分比为35～10％的含碳导电剂混合组成，负极材料为金属锂，电解质为混合溶剂型有机电解液；所述的正极材料活性物质CuFeS2为纯度≥95％的纳米级晶体，所述混合型有机电解液为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，用上述正极材料制成的电池正极片与锂材料制成的负极和电解液装配成电池。
上述一种锂电池，所述的含碳导电剂为碳纳米管、科琴黑、石墨、碳黑、乙炔黑中的一种、两种或两种以上的混合物。
上述一种锂电池，所述的含碳导电剂优选碳纳米管、科琴黑、乙炔黑中的一种或其中两种的混合物。
一种锂电池的制备方法，其制备方法是：
第一步，制备CuFeS2纳米晶体
制备CuFeS2纳米晶体选用以下两种方法中的任意一种：
第一种方法，用天然黄铜矿制备CuFeS2纳米晶体
将天然的CuFeS2纯度≥95％的块状黄铜矿经机械捣碎成小颗粒后放入球磨罐中，加入直径10毫米的不锈钢钢球，料球比为1∶15～1∶30，在惰性气氛中将球磨罐密封，在100～300rpm转速下进行机械研磨直至材料的晶粒尺寸至纳米级为止，即制得CuFeS2纳米晶体；
第二种方法，用化学合成法制备CuFeS2纳米晶体
将纯度为98.5％的Fe(NO3)3·9H2O、纯度≥98.5％的Cu(NO3)2·9H2O和纯度≥99.0％的SC(NH2)2按摩尔比Fe(NO3)3·9H2O∶Cu(NO3)2·9H2O∶SC(NH2)2＝0.5～1.5∶0.5～1.5∶3～6溶于乙二胺中，搅拌，配制成浓度为20～30克/升的透明溶液，将该溶液倒入密闭容器内，在温度230℃反应36小时生成沉淀物，待自然冷却至室温后依次用CS2、稀硫酸、无水乙醇和去离子水清洗所生成的沉淀物至滤液澄清为止，最后将清洗好的沉淀物在温度100℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘干20小时，即制得CuFeS2纳米晶体；
第二步，Li/CuFeS2电池正极片的制备
由质量百分比为65～90％的第一步制得的CuFeS2纳米晶体和质量百分比为35～10％的含碳导电剂混合组成正极材料，所述的含碳导电剂为碳纳米管、科琴黑、石墨、碳黑、乙炔黑中的一种、两种或两种以上的混合物，将上述正极材料放入球磨罐中在惰性气氛中进行机械研磨，混合均匀并用300目以上的筛子过筛，然后在由此得到的正极材料中加入粘结剂和分散剂乙醇，搅拌成粘稠状浆料，再将该粘稠状浆料碾压成厚度为0.1毫米的片状，在温度100～150℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘烤10～30小时形成基片，将该基片分切成相应所需规格的小片，即制成Li/CuFeS2电池正极片；
第三步，Li/CuFeS2电池的制备
将第二步制得的Li/CuFeS2电池正极片与锂负极和电解液装配成电池，其中电解液为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂。
上述一种锂电池的制备方法，第一步和第二步中所述惰性气氛是纯度≥99.99％的氮气气氛或纯度≥99.99％的氩气气氛。
上述一种锂电池的制备方法，第二步中所述粘结剂是聚四氟乙烯，加入量占正极材料总质量百分比的10～40％。
上述一种锂电池的制备方法，第三步中所述的机械研磨是用直径10毫米的不锈钢钢球，采用料球比为1∶15～1∶30的球磨机在100～300rpm的转速下进行，时间为3～5小时。
上述一种锂电池的制备方法，其中所用到的原料、设备均是通过商购或其他途径容易得到的，所用到的工艺均是本技术领域所熟知的。
本发明的有益效果是：与现有的Li/FeS2电池相比，本发明一种锂电池及其制备方法的显著进步在于：
(1)本发明的一种锂电池的正极材料采用CuFeS2纳米晶体为活性物质，它的主要放电平台与Li/FeS2电池的相同，但放电容量却优于FeS2电池的实际放电容量(见具体实施方式中对附图的叙述)。本发明的一种锂电池的一次放电容量大于1100mAh/g。本发明一种锂电池的正极材料含碳导电剂优选碳纳米管、科琴黑、乙炔黑或其中两种的混合物组成，进一步提高锂电池的正极材料的导电性，整体上改善放电平台的平稳性和电池放电容量。
(2)CuFeS2是一种多元金属硫化物，在自然界以黄铜矿的形式存在，而且其分布很广。这种矿物原只作为炼铜的主要原料，后来在二次谐波振荡器、光学参量振荡器、LED以及太阳能电池等方面也得到应用，但还未曾见有关CuFeS2用作锂电池正极材料的报道。本发明的一种锂电池的正极材料活性物质采用CuFeS2，进一步拓展了CuFeS2材料的应用领域。
(3)本发明一种锂电池的制备方法中的正极材料活性物质，无论是采用天然黄铜矿还是化学合成的CuFeS2，均无需高温焙烧处理即可保持良好的放电性能，减少了能耗，降低了生产成本。
(4)本发明一种锂电池的制备方法操作简单，易于在工业上推广应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一种锂电池的制备方法中采用的CuFeS2纳米晶体的X射线衍射谱。
图2是本发明实施例1制成的Li/CuFeS2一次电池与现有技术的Li/FeS2一次电池在常温下恒流放电电压与容量的关系对照曲线。
图3是本发明实施例4制成的Li/CuFeS2一次电池与现有技术的Li/FeS2一次电池在常温下恒流放电电压与容量的关系对照曲线。
具体实施方式
图1可见，在天然黄铜矿的X射线衍射谱中可以看到杂质存在引起的衍射峰，表明天然黄铜矿中含有少量杂质，而化学合成CuFeS2的X射线衍射谱中几乎看不到杂质存在引起的衍射峰，说明其纯度比天然黄铜矿材料的纯度高。
实施例1
一种锂电池，其正极材料为纯度≥95％的CuFeS2纳米晶活性物质与碳纳米管和乙炔黑按质量百分比为65％∶15％∶20％混合组成，负极材料为金属锂，电解质为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的混合型有机电解液溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，用上述正极材料制成的电池正极片与锂材料制成的负极和电解液装配成电池。
上述一种锂电池的制备方法是：
第一步，制备CuFeS2纳米晶体
将天然的块状CuFeS2黄铜矿经机械捣碎成小颗粒后放入球磨罐中，加入直径10毫米的不锈钢钢球，料球比为1∶15，在纯度≥99.99％的氮气气氛中将球磨罐密封，在300rpm转速下进行机械研磨直至材料的晶粒尺寸至纳米级为止，即制得CuFeS2纳米晶体；
第二步，Li/CuFeS2电池正极片的制备
由第一步制得的CuFeS2纳米晶体与碳纳米管和乙炔黑按质量百分比65％∶15％∶20％混合组成正极材料，将上述正极材料放入加有直径为10毫米的不锈钢钢球和料球比为1∶15的球磨罐中，在纯度≥99.99％的氮气气氛下将球磨罐密封，以200rpm的转速进行机械研磨5小时，并用300目以上的筛子过筛，然后在由此得到的正极材料中加入为正极材料总质量百分比30％的聚四氟乙烯作为粘结剂，乙醇为分散剂，搅拌成粘稠状浆料，再将该粘稠状浆料碾压成厚度为0.1毫米的片状，在温度100℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘烤30小时形成基片，将该基片分切成直径为10毫米的圆片，即制成Li/CuFeS2电池正极片；
第三步，Li/CuFeS2电池的制备
将第二步制得的Li/CuFeS2电池正极片与锂负极装配成电池，电解液为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，由此制得上述的锂电池。
图2说明，本实施例采用天然CuFeS2制备的Li/CuFeS2一次电池分别在1.8V和1.5V存在两个明显的放电平台，且1.5V的放电平台与Li/FeS2一次电池的基本相同。即使在放电切断电压相同的条件下，本实施例制得的电池的放电容量也不低于Li/FeS2一次电池的放电容量。图2中，1为本实施例制成的以CuFeS2为正极材料的Li/CuFeS2电池，2为使用改性的高纯天然FeS2为正极材料的Li/FeS2电池(引自“云南大学学报(自然科学版)27(3A)(2005)”)，3为使用纳米晶FeS2为正极材料的Li/FeS2电池(引自CN01521279A)。
实施例2
一种锂电池，其正极材料为纯度≥95％的CuFeS2纳米晶活性物质与科琴黑、碳纳米管和碳黑按质量百分比85％∶5％∶4％∶6％混合组成，负极材料为金属锂，电解质为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的混合型有机电解液溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，用上述正极材料制成的电池正极片与锂材料制成的负极和电解液装配成电池。
上述一种锂电池的制备方法是：
第一步，制备CuFeS2纳米晶体
将天然的块状CuFeS2黄铜矿经机械捣碎成小颗粒后放入球磨罐中，加入直径10毫米的不锈钢钢球，料球比为1∶20，在纯度≥99.99％的氮气气氛中将球磨罐密封，在200rpm转速下进行机械研磨直至材料的晶粒尺寸至纳米级为止，即制得CuFeS2纳米晶体；
第二步，Li/CuFeS2电池正极片的制备
由第一步制得的CuFeS2纳米晶体与科琴黑、碳纳米管和碳黑按质量百分比85％∶5％∶4％∶6％混合组成正极材料，将上述正极材料放入加有直径为10毫米的不锈钢钢球和料球比为1∶25的球磨罐中，在纯度≥99.99％的氮气气氛下将球磨罐密封，以250rpm的转速进行机械研磨4小时，并用300目以上的筛子过筛，然后在由此得到的正极材料中加入为正极材料总质量百分比20％的聚四氟乙烯作为粘结剂，乙醇为分散剂，搅拌成粘稠状浆料，再将该粘稠状浆料碾压成厚度为0.1毫米的片状，在温度150℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘烤10小时形成基片，将该基片分切成直径为10毫米的圆片，即制成Li/CuFeS2电池正极片。
第三步，Li/CuFeS2电池的制备
将第二步制得的Li/CuFeS2电池正极片与锂负极装配成电池，电解液为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，由此制得上述的锂电池。
实施例3
一种锂电池，其正极材料为纯度≥95％的CuFeS2纳米晶活性物质与碳纳米管按质量百分比90％∶10％混合组成，负极材料为金属锂，电解质为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的混合型有机电解液溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，用上述正极材料制成的电池正极片与锂材料制成的负极和电解液装配成电池。
上述一种锂电池的制备方法是：
第一步，制备CuFeS2纳米晶体
将天然的块状CuFeS2黄铜矿经机械捣碎成小颗粒后放入球磨罐中，加入直径10毫米的不锈钢钢球，料球比为1∶30，在纯度≥99.99％的氩气气氛中将球磨罐密封，在100rpm转速下进行机械研磨直至材料的晶粒尺寸至纳米级为止，即制得CuFeS2纳米晶体；
第二步，Li/CuFeS2电池正极片的制备
由第一步制得的CuFeS2纳米晶体与碳纳米管按质量百分比90％∶10％混合组成正极材料，将上述正极材料放入加有直径为10毫米的不锈钢钢球和料球比为1∶20的球磨罐中，在纯度≥99.99％的氩气气氛下将球磨罐密封，以250rpm的转速进行机械研磨3小时，并用300目以上的筛子过筛，然后在由此得到的正极材料中加入为正极材料总质量百分比15％的聚四氟乙烯作为粘结剂，乙醇为分散剂，搅拌成粘稠状浆料，再将该粘稠状浆料碾压成厚度为0.1毫米的片状，在温度120℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘烤20小时形成基片，将该基片分切成直径为10毫米的圆片，即制成Li/CuFeS2电池正极片。
第三步，Li/CuFeS2电池的制备
将第二步制得的Li/CuFeS2电池正极片与锂负极装配成模拟电池，电解液为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，由此制得上述的锂电池。
实施例4
一种锂电池，其正极材料为纯度≥95％的CuFeS2纳米晶活性物质与科琴黑和乙炔黑按质量百分比70％∶15％∶15％混合组成，负极材料为金属锂，电解质为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的混合型有机电解液溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，用上述正极材料制成的电池正极片与锂材料制成的负极和电解液装配成电池。
上述一种锂电池的制备方法是：
第一步，制备CuFeS2纳米晶体
将纯度为98.5％的Fe(NO3)3·9H2O、纯度≥99.5％的Cu(NO3)2·9H2O和纯度≥99.0％的SC(NH2)2按摩尔比Fe(NO3)3·9H2O∶Cu(NO3)2·9H2O∶SC(NH2)2＝0.5∶0.5∶3，溶于乙二胺中，搅拌，配制成浓度为20克/升的透明溶液，倒入密闭容器内，在230℃反应36小时生成沉淀物，待自然冷却至室温后依次用CS2、稀硫酸、无水乙醇和去离子水清洗所生成的沉淀物至滤液澄清为止，最后将清洗好的沉淀物在温度100℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘干20小时，即制得CuFeS2纳米晶体；
第二步，Li/CuFeS2电池正极片的制备
由第一步制得的CuFeS2纳米晶体与科琴黑和乙炔黑按质量百分比70％∶15％∶15％混合组成正极材料，将上述正极材料放入加有直径为10毫米的不锈钢钢球和料球比为1∶20的球磨罐中，在纯度≥99.99％的氩气气氛下将球磨罐密封，以300rpm的转速进行机械研磨3小时，并用300目以上的筛子过筛，然后在由此得到的正极材料中加入为正极材料总质量百分比40％的聚四氟乙烯作为粘结剂，乙醇为分散剂，搅拌成粘稠状浆料，再将该粘稠状浆料碾压成厚度为0.1毫米的片状，在温度100℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘烤30小时形成基片，将该基片分切成直径为10毫米的圆片，即制成Li/CuFeS2电池正极片。
第三步，Li/CuFeS2电池的制备
将第二步制得的Li/CuFeS2电池正极片与锂负极装配成电池，电解液为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，由此制得上述的锂电池。
图3表明，本实施例采用化学合成的CuFeS2制备的Li/CuFeS2一次电池的放电容量明显大于Li/FeS2一次电池的放电容量。图3中，1为本实施例制成的以CuFeS2为正极材料的Li/CuFeS2电池，2为使用改性的高纯天然FeS2为正极材料的Li/FeS2电池(引自“云南大学学报(自然科学版)27(3A)(2005)”)，3为使用纳米晶FeS2为正极材料的Li/FeS2电池(引自CN01521279A)。
实施例5
一种锂电池，其正极材料为纯度≥95％的CuFeS2纳米晶活性物质与碳纳米管、乙炔黑、石墨和碳黑按质量百分比70％∶5％∶10％∶5％∶10％混合组成，负极材料为金属锂，电解质为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的混合型有机电解液溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，用上述正极材料制成的电池正极片与锂材料制成的负极和电解液装配成电池。
上述一种锂电池的制备方法是：
第一步，制备CuFeS2纳米晶体
将纯度为98.5％的Fe(NO3)3·9H2O、纯度≥99.5％的Cu(NO3)2·9H2O和纯度≥99.0％的SC(NH2)2按摩尔比Fe(NO3)3·9H2O∶Cu(NO3)2·9H2O∶SC(NH2)2＝1.0∶1.0∶4.5，溶于乙二胺中，搅拌，配制成浓度为25克/升的透明溶液，倒入密闭容器内，在230℃反应36小时生成沉淀物，待自然冷却至室温后依次用CS2、稀硫酸、无水乙醇和去离子水清洗所生成的沉淀物至滤液澄清为止，最后将清洗好的沉淀物在温度100℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘干20小时，即制得CuFeS2纳米晶体；
第二步，Li/CuFeS2电池正极片的制备
由第一步制得的CuFeS2纳米晶体与碳纳米管、乙炔黑、石墨和碳黑按质量百分比70％∶5％∶10％∶5％∶10％混合组成正极材料，将上述正极材料放入加有直径为10毫米的不锈钢钢球和料球比为1∶15的球磨罐中，在纯度≥99.99％的氮气气氛下将球磨罐密封，以200rpm的转速进行机械研磨5小时，并用300目以上的筛子过筛，然后在由此得到的正极材料中加入为正极材料总质量百分比30％的聚四氟乙烯作为粘结剂，乙醇为分散剂，搅拌成粘稠状浆料，再将该粘稠状浆料碾压成厚度为0.1毫米的片状，在温度120℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘烤15小时形成基片，将该基片分切成直径为10毫米的圆片，即制成Li/CuFeS2电池正极片。
第三步，Li/CuFeS2电池的制备
将第二步制得的Li/CuFeS2电池正极片与锂负极装配成电池，电解液为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，由此制得上述的锂电池。
实施例6
一种锂电池，其正极材料为纯度≥95％的CuFeS2纳米晶活性物质与科琴黑、碳纳米管、乙炔黑、石墨和碳黑按质量百分比70％∶5％∶5％∶5％∶5％∶5％混合组成，负极材料为金属锂，电解质为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的混合型有机电解液溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，用上述正极材料制成的电池正极片与锂材料制成的负极和电解液装配成电池。
上述一种锂电池的制备方法是：
第一步，制备CuFeS2纳米晶体
将纯度为98.5％的Fe(NO3)3·9H2O、纯度≥99.5％的Cu(NO3)2·9H2O和纯度≥99.0％的SC(NH2)2按摩尔比Fe(NO3)3·9H2O∶Cu(NO3)2·9H2O∶SC(NH2)2＝1.5∶1.5∶6，溶于乙二胺中，搅拌，配制成浓度为30克/升的透明溶液，倒入密闭容器内，在230℃反应36小时生成沉淀物，待自然冷却至室温后依次用CS2、稀硫酸、无水乙醇和去离子水清洗所生成的沉淀物至滤液澄清为止，最后将清洗好的沉淀物在温度100℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘干20小时，即制得CuFeS2纳米晶体；
第二步，Li/CuFeS2电池正极片的制备
由第一步制得的CuFeS2纳米晶体与科琴黑、碳纳米管、乙炔黑、石墨和碳黑按质量百分比70％∶5％∶5％∶5％∶5％∶5％混合组成正极材料，将上述正极材料放入加有直径为10毫米的不锈钢钢球和料球比为1∶30的球磨罐中，在纯度≥99.99％的氩气气氛下将球磨罐密封，以250rpm的转速进行机械研磨3小时，并用300目以上的筛子过筛，然后在由此得到的正极材料中加入为正极材料总质量百分比30％的聚四氟乙烯作为粘结剂，乙醇为分散剂，搅拌成粘稠状浆料，再将该粘稠状浆料碾压成厚度为0.1毫米的片状，在温度120℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘烤15小时形成基片，将该基片分切成直径为10毫米的圆片，即制成Li/CuFeS2电池正极片；
第三步，Li/CuFeS2电池的制备
将第二步制得的Li/CuFeS2电池正极片与锂负极装配成电池，电解液为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，由此制得上述的锂电池。
实施例7
一种锂电池，其正极材料为纯度≥95％的CuFeS2纳米晶活性物质与碳纳米管和乙炔黑按质量百分比80％∶10％∶10％混合组成，负极材料为金属锂，电解质为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的混合型有机电解液溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，用上述正极材料制成的电池正极片与锂材料制成的负极和电解液装配成电池。
上述一种锂电池的制备方法是：
第一步，制备CuFeS2纳米晶体
将纯度为98.5％的Fe(NO3)3·9H2O、纯度≥99.5％的Cu(NO3)2·9H2O和纯度≥99.0％的SC(NH2)2按摩尔比Fe(NO3)3·9H2O∶Cu(NO3)2·9H2O∶SC(NH2)2＝1.0∶1.0∶6，溶于乙二胺中，搅拌，配制成浓度为30克/升的透明溶液，倒入密闭容器内，在230℃反应36小时生成沉淀物，待自然冷却至室温后依次用CS2、稀硫酸、无水乙醇和去离子水清洗所生成的沉淀物至滤液澄清为止，最后将清洗好的沉淀物在温度100℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘干20小时，即制得CuFeS2纳米晶体；
第二步，Li/CuFeS2电池正极片的制备
由第一步制得的CuFeS2纳米晶体与碳纳米管和乙炔黑按质量百分比80％∶10％∶10％混合组成正极材料，将上述正极材料放入加有直径为10毫米的不锈钢钢球和料球比为1∶30的球磨罐中，在纯度≥99.99％的氮气气氛下将球磨罐密封，以100rpm的转速进行机械研磨5小时，并用300目以上的筛子过筛，然后在由此得到的正极材料中加入为正极材料总质量百分比10％的聚四氟乙烯作为粘结剂，乙醇为分散剂，搅拌成粘稠状浆料，再将该粘稠状浆料碾压成厚度为0.1毫米的片状，在温度100℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘烤25小时形成基片，将该基片分切成直径为10毫米的圆片，即制成Li/CuFeS2电池正极片；
第三步，Li/CuFeS2电池的制备
将第二步制得的Li/CuFeS2电池正极片与锂负极装配成电池，电解液为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂，由此制得上述的锂电池。
上述实施例中所用到的球磨罐均为45ml的球磨罐。
上述实施例中所用到的原料、设备均是通过商购或其他途径容易得到的，所用到的工艺均是本技术领域所熟知的。

Claims (4)

1.一种锂电池的制备方法，其特征在于其制备方法是：
第一步，制备CuFeS2纳米晶体
将纯度为98.5％的Fe(NO3)3·9H2O、纯度≥98.5％的Cu(NO3)2·9H2O和纯度≥99.0％的SC(NH2)2按摩尔比Fe(NO3)3·9H2O∶Cu(NO3)2·9H2O∶SC(NH2)2＝0.5～1.5∶0.5～1.5∶3～6溶于乙二胺中，搅拌，配制成浓度为20～30克/升的透明溶液，将该溶液倒入密闭容器内，在温度230℃反应36小时生成沉淀物，待自然冷却至室温后依次用CS2、稀硫酸、无水乙醇和去离子水清洗所生成的沉淀物至滤液澄清为止，最后将清洗好的沉淀物在温度100℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘干20小时，即制得CuFeS2纳米晶体；
第二步，Li/CuFeS2电池正极片的制备
由质量百分比为65～90％的第一步制得的CuFeS2纳米晶体和质量百分比为35～10％的含碳导电剂混合组成正极材料，所述的含碳导电剂为碳纳米管、科琴黑、石墨、碳黑、乙炔黑中的一种、两种或两种以上的混合物，将上述正极材料放入球磨罐中在惰性气氛中进行机械研磨，混合均匀并用300目以上的筛子过筛，然后在由此得到的正极材料中加入粘结剂和分散剂乙醇，搅拌成粘稠状浆料，再将该粘稠状浆料碾压成厚度为0.1毫米的片状，在温度100～150℃和相对压力为-0.1MPa的真空条件下烘烤10～30小时形成基片，将该基片分切成相应所需规格的小片，即制成Li/CuFeS2电池正极片；
第三步，Li/CuFeS2电池的制备
将第二步制得的Li/CuFeS2电池正极片与锂负极和电解液装配成电池，其中电解液为浓度为1M的六氟磷锂溶质在碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯混合体系溶剂中形成的溶液，其中碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯按照质量比2∶2∶1配成混合体系溶剂。
2.根据权利要求1所述一种锂电池的制备方法，其特征在于：其中第一步和第二步中所述惰性气氛是纯度≥99.99％的氮气气氛或纯度≥99.99％的氩气气氛。
3.根据权利要求1所述一种锂电池的制备方法，其特征在于：其中第二步中所述粘结剂是聚四氟乙烯，加入量占正极材料总质量百分比的10～40％。
4.根据权利要求1所述一种锂电池的制备方法，其特征在于：其中第二步中所述的机械研磨是用直径10毫米的不锈钢钢球，采用料球比为1∶15～1∶30的球磨机在100～300rpm的转速下进行，时间为3～5小时。
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