CN105576188A - 一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极及其制备方法 - Google Patents

一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105576188A
CN105576188A CN201510949206.3A CN201510949206A CN105576188A CN 105576188 A CN105576188 A CN 105576188A CN 201510949206 A CN201510949206 A CN 201510949206A CN 105576188 A CN105576188 A CN 105576188A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
graphene
conductive agent
ketjen black
chloride battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510949206.3A
Other languages
English (en)
Inventor
魏俊华
谭思平
钱顺友
陈铤
王庆杰
赵洪楷
万伟华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Meiling Power Supply Co Ltd
Original Assignee
Guizhou Meiling Power Supply Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guizhou Meiling Power Supply Co Ltd filed Critical Guizhou Meiling Power Supply Co Ltd
Priority to CN201510949206.3A priority Critical patent/CN105576188A/zh
Publication of CN105576188A publication Critical patent/CN105576188A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/06—Electrodes for primary cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/06—Electrodes for primary cells
    • H01M4/08—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池的正极及其制备方法。本发明通过在正极材料中加入一定比例的科琴黑和石墨烯，从而提高电池的工作电压和容量。作为较佳的实施方式，正极由乙炔黑、科琴黑、石墨烯和聚四氟乙烯乳液组成，且乙炔黑、科琴黑、石墨烯和聚四氟乙烯乳液的质量比为：63：30：2：5，经过和膏，烘膏，破乳和滚膜等流程制备出符合要求的锂/亚硫酰氯电池正极。

Description

一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池的正极及其制备方法。
背景技术
锂/亚硫酰氯电池是实际应用电池系列中工作电压最高（3.6V）和实际输出比能量最高的一种电池（比能量590W·h/Kg），并广泛应用在民用以及军事航天领域中。随着电池技术的发展，在一些高比功率的场合，如水下航行器、浮标、声纳等平台，需要兼备容量性能和功率性能的锂/亚硫酰氯电池。目前，锂/亚硫酰氯电池的锂负电极多采用高纯度锂制备成的锂带（99.9%纯锂），难以从方面负极对电池的能量和功率进行改进，因此限制锂亚硫酰氯电池能量和功率性能的主要因素为乙炔黑材料所组成的正极。此外锂/亚硫酰氯电池大电流工作时其发热量也随之增大，保证其高倍率下的安全性也是电池研究的重要方向。
因此研究高性能导电材料对碳正极的掺杂改性，从而制备出具备高功率特性的锂/亚硫酰氯电池，是目前研究的重点。而碳基导电剂相比于金属导电剂，质量更轻，同时在电解液中的稳定性更好，是碳正极掺杂材料的首选。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：对现有锂/亚硫酰氯电池的正极材料及制备方法进行改进优化，确定科琴黑和石墨烯导电剂的比例，从而设计制备出更高功率的锂/亚硫酰氯电池，确保电极的强度要求，并且具有最少的步骤和最低的生产成本损耗。
为了解决上述技术问题，本发明选用科琴黑和石墨烯导电剂作为掺杂材料。
一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极，包含科琴黑和石墨烯，且科琴黑与石墨烯的质量比为20～30：2～12。
所述电池正极还包含聚四氟乙烯乳液，且聚四氟乙烯乳液，科琴黑和石墨烯三者的质量比为5：20～30：2～12。
所述电池正极还包含乙炔黑，且乙炔黑，科琴黑，石墨烯和聚四氟乙烯乳液的质量比为：≤63：20～30：2～12：5。乙炔黑可以根据产品的经济性加以选择，可以不添加，但添加的最高限量不超过63。
作为选择之一，锂/亚硫酰氯电池正极中科琴黑和石墨烯的质量比为30：2。
进一步，上述正极还包含聚四氟乙烯乳液，且聚四氟乙烯乳液，科琴黑和石墨烯三者的质量比为5：30：2。
再进一步，上述正极还包含乙炔黑，且乙炔黑，科琴黑，石墨烯和聚四氟乙烯乳液的质量比为：63：30：2：5。
针对上述正极材料，本发明设计了以下制备复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极的方法，包括如下步骤：
1）和膏：将科琴黑和石墨烯混合后球磨，之后将球磨后的混合物与聚四氟乙烯乳液混合均匀成膏状物；
2）烘膏：将步骤1）得到的膏状物烘干，烘干温度为60℃～70℃，时间≥48小时；
3）破乳：将步骤2）烘干后得到的干粉中加入酒精和纯水，搅拌均匀；
4）滚膜：用热炼机将步骤3）的混合物热辊压到设计厚度，即得含复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池的碳膜。
作为另一种选择，所述步骤1）中，将科琴黑和石墨烯混合后球磨所得混合物与乙炔黑和聚四氟乙烯乳液混合均匀成膏状物。
上述制备过程中，科琴黑和石墨烯混合后球磨的时间为20min～60min。
本发明与现有技术相比，锂/亚硫酰氯电池的正极材料中加入了科琴黑和石墨烯导电剂作为掺杂材料，由于科琴黑和石墨烯均有良好的导电性，石墨烯对提升电池电压有着明显的优势，科琴黑对提升电池容量有着明显的优势，以上两种导电剂的复合同时提升了电池的工作电压和容量。
另外，科琴黑是支链状结构，采用科琴黑的电极会在浸泡电解液后发生膨胀，导致电池外壳形变，科琴黑在电极中的比例越多膨胀就越明显，而石墨烯为微片状结构，将科琴黑和乙炔黑混合后，在加入由乙炔黑组成的基底材料中，先后通过机械搅拌和热辊压的方式组成复合电极后，微片状石墨烯可以有效地阻止科琴黑的膨胀效应，使得电池碳电极的强度增大。
此外，采用本发明的制备方法，能够显著降低锂/亚硫酰氯电池的生产成本损耗，简化生产流程。
附图说明
图1为本发明复合导电剂后的电极和普通乙炔黑电极的放电曲线对比。
具体实施方式
将30g科琴黑和2g石墨烯混合后球磨1h，之后将球磨后的混合物加入720ml纯水中，并再加入5g聚四氟乙烯（PTFE）乳液，在搅拌机中搅拌10min，之后将乙炔黑63g加入搅拌液中，在搅拌机中搅拌1h。之后将混合后的浆料在65℃的环境下加热48h后取出。加入600ml酒精和150ml纯水进行破乳，并用热炼机进行辊压制备出电池所需厚度的碳膜并压制在泡沫镍网上，采用玻璃纤维和PTFE复合隔膜以增加电池安全性，与锂负极一起装配成极板组。装入方型不锈钢电池壳体，注入1.8MLiAlCl4／SOCl2电解液，对注液孔进行焊接密封。
下面结合附图对本发明的效果做进一步详细说明：
如图1所示，由于科琴黑和石墨烯均有良好的导电性，而石墨烯对提升电池电压有着明显的优势，科琴黑对提升电池容量有着明显的优势，所以以上两种导电剂的复合同时提升了电池的工作电压和容量。

Claims (6)

1.一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极，其特征在于：包含科琴黑和石墨烯，且科琴黑与石墨烯的质量比为20～30：2～12。
2.根据权利要求1所述的一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极，其特征在于：所述电池正极还包含聚四氟乙烯乳液，且聚四氟乙烯乳液，科琴黑和石墨烯三者的质量比为5：20～30：2～12。
3.根据权利要求1所述的一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极，其特征在于：所述电池正极还包含乙炔黑，且乙炔黑，科琴黑，石墨烯和聚四氟乙烯乳液的质量比为：≤63：20～30：2～12：5。
4.一种制备权利要求2所述复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极的方法，其特征在于包括如下步骤：
和膏：将科琴黑和石墨烯混合后球磨，之后将球磨后的混合物与聚四氟乙烯乳液混合均匀成膏状物；
烘膏：将步骤1）得到的膏状物烘干，烘干温度为60℃～70℃，时间≥48小时；
破乳：将步骤2）烘干后得到的干粉中加入酒精和纯水，搅拌均匀；
滚膜：用热炼机将步骤3）的混合物热辊压到设计厚度，即得含复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池的碳膜。
5.根据权利要求4所述的制备复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极的方法，其特征在于：所述步骤1）中，将科琴黑和石墨烯混合后球磨球的混合物与乙炔黑和聚四氟乙烯乳液混合均匀成膏状物。
6.根据权利要求4或5所述的制备复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极的方法，其特征在于：科琴黑和石墨烯混合后球磨的时间为20min～60min。
CN201510949206.3A 2015-12-18 2015-12-18 一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极及其制备方法 Pending CN105576188A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510949206.3A CN105576188A (zh) 2015-12-18 2015-12-18 一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510949206.3A CN105576188A (zh) 2015-12-18 2015-12-18 一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105576188A true CN105576188A (zh) 2016-05-11

Family

ID=55886088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510949206.3A Pending CN105576188A (zh) 2015-12-18 2015-12-18 一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105576188A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106328883A (zh) * 2016-10-24 2017-01-11 贵州梅岭电源有限公司 一种锂亚硫酰氯电池正极及其制备方法
CN108232106A (zh) * 2018-01-09 2018-06-29 广西大学 一种高容量三维石墨烯锂亚电池正极载体及其制备方法
CN109285990A (zh) * 2018-11-12 2019-01-29 武汉中原长江科技发展有限公司 一种锂-亚硫酰氯能量型电池的正极及其制备方法与锂-亚硫酰氯能量型电池
CN109378473A (zh) * 2018-08-20 2019-02-22 中国科学院兰州化学物理研究所 氮改性的碳担载铜催化剂及其在电池正极材料方面的应用
CN110690450A (zh) * 2019-10-24 2020-01-14 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种碳电极及其成型方法和用途
CN115548246A (zh) * 2022-08-30 2022-12-30 哈尔滨工程大学 一种锂亚硫酰氯电池正极反应载体材料的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103560248A (zh) * 2013-09-27 2014-02-05 清华大学深圳研究生院 石墨烯基复合导电剂，其制备方法及其在锂离子电池中的应用
CN104505488A (zh) * 2014-12-25 2015-04-08 贵州梅岭电源有限公司 一种添加催化金属铜粉末的Li/SOCl2电池碳电极及其制备方法
US20150288001A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Positive electrode for lithium air battery, method of preparing same and lithium air battery including same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103560248A (zh) * 2013-09-27 2014-02-05 清华大学深圳研究生院 石墨烯基复合导电剂，其制备方法及其在锂离子电池中的应用
US20150288001A1 (en) * 2014-04-08 2015-10-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Positive electrode for lithium air battery, method of preparing same and lithium air battery including same
CN104505488A (zh) * 2014-12-25 2015-04-08 贵州梅岭电源有限公司 一种添加催化金属铜粉末的Li/SOCl2电池碳电极及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨中发等: "锂亚硫酰氯电池的高温性能研究", 《电池》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106328883A (zh) * 2016-10-24 2017-01-11 贵州梅岭电源有限公司 一种锂亚硫酰氯电池正极及其制备方法
CN108232106A (zh) * 2018-01-09 2018-06-29 广西大学 一种高容量三维石墨烯锂亚电池正极载体及其制备方法
CN109378473A (zh) * 2018-08-20 2019-02-22 中国科学院兰州化学物理研究所 氮改性的碳担载铜催化剂及其在电池正极材料方面的应用
CN109285990A (zh) * 2018-11-12 2019-01-29 武汉中原长江科技发展有限公司 一种锂-亚硫酰氯能量型电池的正极及其制备方法与锂-亚硫酰氯能量型电池
CN109285990B (zh) * 2018-11-12 2021-11-16 武汉中原长江科技发展有限公司 一种锂-亚硫酰氯能量型电池的正极及其制备方法与锂-亚硫酰氯能量型电池
CN110690450A (zh) * 2019-10-24 2020-01-14 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种碳电极及其成型方法和用途
CN110690450B (zh) * 2019-10-24 2023-03-31 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种碳电极及其成型方法和用途
CN115548246A (zh) * 2022-08-30 2022-12-30 哈尔滨工程大学 一种锂亚硫酰氯电池正极反应载体材料的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105576188A (zh) 一种复合导电剂的锂/亚硫酰氯电池正极及其制备方法
CN109755557A (zh) 一种安全的高电压高能量密度锂离子电池及其制备方法
CN107910521A (zh) 一种钌修饰的氟化碳材料、制备及应用
CN107565170B (zh) 一种锂离子电池的化成方法
CN109546105A (zh) 一种功率型锂氟化碳电池及其制造方法
CN107293733A (zh) 一种双离子电池
CN103594687A (zh) 锂氟化碳电池正极的制备方法
CN109119686A (zh) 磷酸铁锂电池
CN101814613B (zh) 一种锂亚硫酰氯电池及其制造方法
CN110061285A (zh) 一种全固态锂电池及其制备方法
CN109768218A (zh) 一种氮掺杂的硬碳锂离子电池负极材料及其制备方法及锂离子电池负极片和锂离子电池
CN107681130A (zh) 一种固体电解质的锂硫电池正极材料的制备方法
CN105355843A (zh) 一种高比能锂离子电池正极材料改性方法
CN103545491A (zh) 一种锂离子电池负极材料用石墨烯/二氧化钛复合材料的制备方法
CN107195885A (zh) 一种碳纳米管聚合物锂离子电池及其制备方法
CN109873138A (zh) 一种v2o5-氟化碳混合正极材料及其制备方法
Chen et al. A novel membrane electrode assembly for improving the efficiency of the unitized regenerative fuel cell
CN109659562A (zh) 用于锂离子电池的粘结剂、电极片和锂离子电池
CN104269552B (zh) 一种纳米钴酸镍及其制备方法
CN106549148B (zh) 一种高温稳定的尖晶石锰酸锂-泡沫铝电极材料及制备方法
CN108808177A (zh) 一种离子液体-超临界二氧化碳混合电解质、制备及电池
CN105655588B (zh) 一种二氧化硅改性的氟化碳材料及制备方法
CN106298273A (zh) 一种高能量的水系锂离子型流体电容器正负极浆料配方
CN101859895A (zh) 一种提高锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4电化学性能的方法
CN106992290A (zh) 高比能正极复合材料及其制备方法、锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160511

RJ01 Rejection of invention patent application after publication