CN106299459A - 一种全碳气凝胶锂电池及其制备方法 - Google Patents
一种全碳气凝胶锂电池及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106299459A CN106299459A CN201610733214.9A CN201610733214A CN106299459A CN 106299459 A CN106299459 A CN 106299459A CN 201610733214 A CN201610733214 A CN 201610733214A CN 106299459 A CN106299459 A CN 106299459A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- full carbon
- eakleite
- carbon aerogels
- nanometer
- lithium 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.)
- Granted
Links
- 239000004966 Carbon aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 134
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 24
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 159000000002 lithium salts Chemical group 0.000 claims description 14
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 12
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 10
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 9
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 claims description 9
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 claims description 4
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000001741 organic sulfur group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 claims description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000552 LiCF3SO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 3
- 229910001540 lithium hexafluoroarsenate(V) Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- WZRRRFSJFQTGGB-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-triazinane-2,4,6-trithione Chemical compound S=C1NC(=S)NC(=S)N1 WZRRRFSJFQTGGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910007003 Li(C2F5SO2)2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001560 Li(CF3SO2)2N Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910013454 LiC4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WTKZEGDFNFYCGP-UHFFFAOYSA-N Pyrazole Chemical compound C=1C=NNC=1 WTKZEGDFNFYCGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 2
- 125000002228 disulfide group Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- BIHJEIFLAWVSQP-UHFFFAOYSA-N n-(anilinodisulfanyl)aniline Chemical compound C=1C=CC=CC=1NSSNC1=CC=CC=C1 BIHJEIFLAWVSQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 206010011224 Cough Diseases 0.000 claims 1
- 229910013406 LiN(SO2CF3)2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical group CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 3
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 abstract description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JKJWYKGYGWOAHT-UHFFFAOYSA-N bis(prop-2-enyl) carbonate Chemical group C=CCOC(=O)OCC=C JKJWYKGYGWOAHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- UGGQKDBXXFIWJD-UHFFFAOYSA-N calcium;dihydroxy(oxo)silane;hydrate Chemical compound O.[Ca].O[Si](O)=O UGGQKDBXXFIWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- MJEMIOXXNCZZFK-UHFFFAOYSA-N ethylone Chemical compound CCNC(C)C(=O)C1=CC=C2OCOC2=C1 MJEMIOXXNCZZFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
一种全碳气凝胶锂电池及其制备方法，属于锂电池电解质技术领域。全碳气凝胶锂电池包括全碳气凝胶电解质、正极材料、负极材料、正极集流体、负极集流体和外包装。其制备方法，包括如下步骤：(1)纳米硬硅钙石‑全碳气凝胶复合材料的制备；(2)将纳米硬硅钙石‑全碳气凝胶复合材料、正极材料、负极材料、正极集流体、负极集流体、外包装进行组装，并注入电解液，制得全碳气凝胶锂电池；该锂电池采用具有高的孔隙率、比表面积和低密度的全碳气凝胶作为锂电池电解质的基质，加入有机电解液制得全碳气凝胶锂电池。该发明的制备方法，不要求严格的干燥环境，易于规模化生产。
Description
技术领域
本发明的一种全碳气凝胶锂电池及其制备方法，属于锂电池电解质技术领域。
背景技术
锂离子电池是近几年出现的金属锂蓄电池的替代产品。在锂离子电池充电式，正极中的锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向负极运动与电子合成锂原子；放电时，锂离子从负极表面电离成锂离子和电子，并在正极处合成锂原子。锂离子电池具有重量轻、储能大、功率大、循环寿命长、无污染、温度适应范围宽等优点，广泛应用于各种电动车的蓄电池以及各种便携电子设备的电池。
如今能源紧缺、环境污染已经成为全球关注的问题，气凝胶产品，作为一种优异的节能环保产品，迎来了良好的发展机遇。气凝胶具有密度低、孔隙率高、比表面积大等优点，在石油化工、电力输送、民用建筑保温、太阳能热水器、航空航天等多领域都有应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种全碳气凝胶锂电池及其制备方法，该锂电池采用具有高的孔隙率、比表面积和低密度的全碳气凝胶作为锂电池电解质的基质，加入有机电解液制得全碳气凝胶锂电池。
本发明的一种全碳气凝胶锂电池包括全碳气凝胶电解质、正极材料、负极材料、正极集流体、负极集流体和外包装。
所述的全碳气凝胶电解质包括纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、电解液；其中，按质量比，纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料：电解液=70~80：20~30；其中，纳米硬硅钙石与全碳气凝胶的质量比为1:1~1:1.5；其中，电解液为锂盐和增塑剂；锂盐的浓度为1~1.5mol/L；
所述的正极材料为导电高分子或有机硫磺系化合物中的一种；
所述的导电高分子包括聚吡咯、聚噻吩或聚苯胺中的一种；所述的有机硫磺系化合物为聚二硫基二唑、聚二硫代二苯胺或三聚硫氰酸中的一种；
所述的负极材料为活性石墨、焦炭、活性炭、活性炭纳米管、碳纤维或石墨烯中的一种；
所述的负极集流体为铜网；所述的正极集流体为铝网；
所述的外包装为铝塑软包装。
其中，所述的纳米硬硅钙石为直径为80~120nm，其中纳米硬硅钙石内有直径为20~70μm的中空二次粒子。
所述的锂盐为LiPF6，LiAsF6、Li(CF3SO2)2N、LiClO4、LiBF4、LiC4BO8、Li(C2F5SO2)2N、Li[(C2F5)3PF3]、LiCF3SO3、LiCH3SO3或LiN(SO2CF3)2中的一种。
所述的增塑剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或磷酸二丁酯中的一种或几种混合物。
本发明的一种全碳气凝胶锂电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料的制备：
①按纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料配比备料；
②将纳米硬硅钙石放入真空干燥箱中进行脱气处理；
③在真空状态下，将用乙醇溶液配制的全碳气凝胶加入真空干燥箱中，真空状态下静止陈化1~2h，制得全碳气凝胶与硬硅钙石复合物；
④将全碳气凝胶与硬硅钙石复合物放入高压釜中进行超临界干燥1~2h，制得纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料；
(2)将纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、正极材料、负极材料、正极集流体、负极集流体、外包装进行组装，并注入电解液，制得全碳气凝胶锂电池；其中，电解液为锂盐和增塑剂。
其中，所述(1) ②中的脱气处理为真空度为80~100pa，50~200℃脱气1~3h。
所述(1) ③中，全碳气凝胶的乙醇溶液浓度为1×10-3~5×10-3mol/L。
所述(1) ④中，超临界干燥采用的干燥介质为乙醇。
本发明的全碳气凝胶锂电池，锂盐和增塑剂一起固化在基质中，形成了凝胶态电解质。
本发明的优点在于：本发明加入纳米的硬硅钙石二次粒子，可以提高全碳气凝胶的机械强度。该发明的制备方法，不要求严格的干燥环境，易于规模化生产。
具体实施方式
实施例1
一种全碳气凝胶锂电池包括全碳气凝胶电解质、聚吡咯、炭黑、铝网、铜网和铝塑软包装。其中，全碳气凝胶电解质包括直径为100nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、电解液；按质量比，直径为100nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料：电解液=80：20；直径为100nm纳米硬硅钙石与全碳气凝胶的质量比为1:1；电解液：锂盐为LiPF6，其浓度为1mol/L，增塑剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯 (DMC)、碳酸二乙酯(DEC)，其中，按体积比，溶剂：EC：DMC: DEC = 1:1:1。
一种全碳气凝胶锂电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 直径为100nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料的制备：
①按直径为100nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料配比备料；
②将直径为100nm纳米硬硅钙石放入真空干燥箱中，在真空度为80pa， 200℃脱气1h；
③在真空状态下，将用乙醇溶液配制的全碳气凝胶加入真空干燥箱中，真空状态下静止陈化2h，制得全碳气凝胶与硬硅钙石复合物，其中，全碳气凝胶的乙醇溶液浓度为2×10- 3mol/L；
④将全碳气凝胶与硬硅钙石复合物放入高压釜中进行超临界干燥1h，干燥介质为乙醇制得纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料；
(2)将纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、聚吡咯、炭黑、铝网、铜网和铝塑软包装进行组装，并注入电解液，制得全碳气凝胶锂电池。
实施例2
一种全碳气凝胶锂电池包括全碳气凝胶电解质、聚噻吩、石墨烯、铝网、铜网和铝塑软包装。
其中，全碳气凝胶电解质包括直径为80nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、电解液；按质量比，直径为80nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料：电解液=70：30；直径为80nm纳米硬硅钙石与全碳气凝胶的质量比为1:1；电解液：锂盐为LiPF6，其浓度为1mol/L，增塑剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯 (DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)，其中，按体积比，溶剂：EC：DMC: EMC = 1:1:1。
一种全碳气凝胶锂电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 直径为80nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料的制备：
①按直径为80nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料配比备料；
②将直径为80nm纳米硬硅钙石放入真空干燥箱中，在真空度为100pa，50℃脱气3h；
③在真空状态下，将用乙醇溶液配制的全碳气凝胶加入真空干燥箱中，真空状态下静止陈化2h，制得全碳气凝胶与硬硅钙石复合物，其中，全碳气凝胶的乙醇溶液浓度为1×10- 3mol/L；
④将全碳气凝胶与硬硅钙石复合物放入高压釜中进行超临界干燥2h，干燥介质为乙醇制得纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料；
(2)将纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、聚噻吩、石墨烯、铝网、铜网和铝塑软包装进行组装，并注入电解液，制得全碳气凝胶锂电池。
实施例3
一种全碳气凝胶锂电池包括全碳气凝胶电解质、聚吡咯、活性炭纳米管、铝网、铜网和铝塑软包装。
其中，全碳气凝胶电解质包括直径为120nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、电解液；按质量比，直径为120nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料：电解液=70：30；直径为120nm纳米硬硅钙石与全碳气凝胶的质量比为1:1.5；电解液：锂盐为LiAsF6，其浓度为1.5mol/L，增塑剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯 (DMC)，其中，按体积比，溶剂：EC：DMC =1:1。
一种全碳气凝胶锂电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 直径为120nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料的制备：
①按直径为120nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料配比备料；
②将直径为120nm纳米硬硅钙石放入真空干燥箱中，在真空度为90pa，100℃脱气2h；
③在真空状态下，将用乙醇溶液配制的全碳气凝胶加入真空干燥箱中，真空状态下静止陈化1.5h，制得全碳气凝胶与硬硅钙石复合物，其中，全碳气凝胶的乙醇溶液浓度为5×10-3mol/L；
④将全碳气凝胶与硬硅钙石复合物放入高压釜中进行超临界干燥1h，干燥介质为乙醇制得纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料；
(2)将纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、聚吡咯、活性炭纳米管、铝网、铜网和铝塑软包装进行组装，并注入电解液，制得全碳气凝胶锂电池。
实施例4
一种全碳气凝胶锂电池包括全碳气凝胶电解质、聚苯胺、碳纤维、铝网、铜网和铝塑软包装。
其中，全碳气凝胶电解质包括直径为100nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、电解液；按质量比，直径为100nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料：电解液=75：25；直径为100nm纳米硬硅钙石与全碳气凝胶的质量比为1:1.5；电解液：锂盐为LiBF4，其浓度为1mol/L，增塑剂为碳酸丙烯酯。
一种全碳气凝胶锂电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 直径为100nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料的制备：
①按直径为100nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料配比备料；
②将直径为100nm纳米硬硅钙石放入真空干燥箱中，在真空度为80pa，50℃脱气1h；
③在真空状态下，将用乙醇溶液配制的全碳气凝胶加入真空干燥箱中，真空状态下静止陈化2h，制得全碳气凝胶与硬硅钙石复合物，其中，全碳气凝胶的乙醇溶液浓度为3×10- 3mol/L；
④将全碳气凝胶与硬硅钙石复合物放入高压釜中进行超临界干燥2h，干燥介质为乙醇制得纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料；
(2)将纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、聚苯胺、碳纤维、铝网、铜网和铝塑软包装进行组装，并注入电解液，制得全碳气凝胶锂电池。
实施例5
一种全碳气凝胶锂电池包括全碳气凝胶电解质、聚吡咯、活性炭、铝网、铜网和铝塑软包装。
其中，全碳气凝胶电解质包括直径为80nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、电解液；按质量比，直径为80nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料：电解液=70：30；直径为80nm纳米硬硅钙石与全碳气凝胶的质量比为1:1.5；电解液：锂盐为LiCF3SO3，其浓度为1mol/L，增塑剂为磷酸二丁酯。
一种全碳气凝胶锂电池的制备方法，包括如下步骤：
(1) 直径为80nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料的制备：
①按直径为80nm纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料配比备料；
②将直径为80nm纳米硬硅钙石放入真空干燥箱中，在真空度为80pa，50℃脱气3h；
③在真空状态下，将用乙醇溶液配制的全碳气凝胶加入真空干燥箱中，真空状态下静止陈化1h，制得全碳气凝胶与硬硅钙石复合物，其中，全碳气凝胶的乙醇溶液浓度为4×10- 3mol/L；
④将全碳气凝胶与硬硅钙石复合物放入高压釜中进行超临界干燥1.5h，干燥介质为乙醇制得纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料；
(2)将纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、聚吡咯、活性炭、铝网、铜网和铝塑软包装进行组装，并注入电解液，制得全碳气凝胶锂电池。
Claims (9)
1.一种全碳气凝胶锂电池，其特征在于，包括全碳气凝胶电解质、正极材料、负极材料、正极集流体、负极集流体和外包装；
其中，全碳气凝胶电解质包括纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、电解液；按质量比，纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料：电解液=70~80：20~30；其中，纳米硬硅钙石与全碳气凝胶的质量比为1:1~1:1.5；电解液为锂盐和增塑剂；锂盐的浓度为1~1.5mol/L；
正极材料为导电高分子或有机硫磺系化合物中的一种；
负极材料为活性石墨、焦炭、活性炭、活性炭纳米管、碳纤维或石墨烯中的一种；
负极集流体为铜网；正极集流体为铝网；外包装为铝塑软包装。
2.根据权利1要求所述的全碳气凝胶锂电池，其特征在于，所述的导电高分子包括聚吡咯、聚噻吩或聚苯胺中的一种；所述的有机硫磺系化合物为聚二硫基二唑、聚二硫代二苯胺或三聚硫氰酸中的一种。
3.根据权利1要求所述的全碳气凝胶锂电池，其特征在于，所述的纳米硬硅钙石为直径为80~120nm，其中纳米硬硅钙石内有直径为20~70μm的中空二次粒子。
4.根据权利1要求所述的全碳气凝胶锂电池，其特征在于，所述的锂盐为LiPF6，LiAsF6、Li(CF3SO2)2N、LiClO4、LiBF4、LiC4BO8、Li(C2F5SO2)2N、Li[(C2F5)3PF3]、LiCF3SO3、LiCH3SO3或LiN(SO2CF3)2中的一种。
5.根据权利1要求所述的全碳气凝胶锂电池，其特征在于，所述的增塑剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或磷酸二丁酯中的一种或几种混合物。
6.权利要求1的一种全碳气凝胶锂电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料的制备：
①按纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料配比备料；
②将纳米硬硅钙石放入真空干燥箱中进行脱气处理；
③在真空状态下，将用乙醇溶液配制的全碳气凝胶加入真空干燥箱中，真空状态下静止陈化1~2h，制得全碳气凝胶与硬硅钙石复合物；
④将全碳气凝胶与硬硅钙石复合物放入高压釜中进行超临界干燥1~2h，制得纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料；
(2)将纳米硬硅钙石-全碳气凝胶复合材料、正极材料、负极材料、正极集流体、负极集流体、外包装进行组装，并注入电解液，制得全碳气凝胶锂电池；其中，电解液为锂盐和增塑剂。
7.根据权利6要求所述的全碳气凝胶锂电池的制备方法，其特征在于，所述(1) ②中的脱气处理为真空度为80~100pa，50~200℃脱气1~3h。
8.根据权利6要求所述的全碳气凝胶锂电池的制备方法，其特征在于，所述(1) ③中，全碳气凝胶的乙醇溶液浓度为1×10-3~5×10-3mol/L。
9.根据权利6要求所述的全碳气凝胶锂电池的制备方法，其特征在于，所述(1) ④中，超临界干燥采用的干燥介质为乙醇。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610733214.9A CN106299459B (zh) | 2016-08-27 | 2016-08-27 | 一种全碳气凝胶锂电池及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610733214.9A CN106299459B (zh) | 2016-08-27 | 2016-08-27 | 一种全碳气凝胶锂电池及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106299459A true CN106299459A (zh) | 2017-01-04 |
| CN106299459B CN106299459B (zh) | 2019-07-23 |
Family
ID=57676764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610733214.9A Expired - Fee Related CN106299459B (zh) | 2016-08-27 | 2016-08-27 | 一种全碳气凝胶锂电池及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106299459B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109802175A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-24 | 常州天宇宏图电子有限公司 | 一种钠离子电池凝胶态电解质的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101376498A (zh) * | 2008-10-07 | 2009-03-04 | 同济大学 | 一种碳气凝胶及以其作负极的锂离子纽扣电池的制备方法 |
| CN102969487A (zh) * | 2012-11-23 | 2013-03-13 | 南开大学 | 一种用于锂硫电池正极的碳硫复合材料及其制备方法 |
| CN103094573A (zh) * | 2013-01-17 | 2013-05-08 | 东莞新能源科技有限公司 | 一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN103456959A (zh) * | 2012-05-31 | 2013-12-18 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种石墨烯复合材料及其制备方法 |
| US20150093660A1 (en) * | 2012-03-19 | 2015-04-02 | Toyota Motor Europe Nv/Sa | Three-dimensional carbon foam-supported electrode for metal-air batteries |
-
2016
- 2016-08-27 CN CN201610733214.9A patent/CN106299459B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101376498A (zh) * | 2008-10-07 | 2009-03-04 | 同济大学 | 一种碳气凝胶及以其作负极的锂离子纽扣电池的制备方法 |
| US20150093660A1 (en) * | 2012-03-19 | 2015-04-02 | Toyota Motor Europe Nv/Sa | Three-dimensional carbon foam-supported electrode for metal-air batteries |
| CN103456959A (zh) * | 2012-05-31 | 2013-12-18 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 一种石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN102969487A (zh) * | 2012-11-23 | 2013-03-13 | 南开大学 | 一种用于锂硫电池正极的碳硫复合材料及其制备方法 |
| CN103094573A (zh) * | 2013-01-17 | 2013-05-08 | 东莞新能源科技有限公司 | 一种硅基/石墨烯复合材料的制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109802175A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-24 | 常州天宇宏图电子有限公司 | 一种钠离子电池凝胶态电解质的制备方法 |
| CN109802175B (zh) * | 2019-01-22 | 2021-02-26 | 吴海燕 | 一种钠离子电池凝胶态电解质的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106299459B (zh) | 2019-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102290245B (zh) | 一种聚酰亚胺电容电池及其制作方法 | |
| CN103236560B (zh) | 一种锂硫电池的硫/碳复合正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN102412065B (zh) | 基于石墨烯-碳纳米管复合材料超级电容器的制备方法 | |
| CN103794769B (zh) | 锂离子电池负极材料的制备方法 | |
| CN104064735B (zh) | 钛酸锂-石墨烯-碳纳米管复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN101609884B (zh) | 一种锂离子电池负极材料SnS2的制备方法 | |
| CN104134818B (zh) | 一种高比能量锂离子电池及其制备方法 | |
| CN103227324B (zh) | 一种锂离子电池氧化铁负极材料的制备方法 | |
| CN105609720B (zh) | 一种NiPC@CNTs/S复合材料的制备方法与应用 | |
| CN105789584A (zh) | 一种硒化钴/碳钠离子电池复合负极材料及其制备方法与应用 | |
| CN103682327B (zh) | 基于氮掺杂碳层包裹的空心多孔氧化镍复合材料的锂离子电池及其制备方法 | |
| CN108394884A (zh) | 一种壳聚糖基高比表面积氮/磷共掺杂碳纳米片的制备方法 | |
| CN106058312B (zh) | 一种固态化离子液体电解质、其制备方法及应用 | |
| CN104934603A (zh) | 一种石墨烯掺杂与碳包覆改性石墨负极材料的制备方法 | |
| CN103515587A (zh) | 钛酸锂-石墨烯复合材料、锂离子电池的制备方法 | |
| CN102623676A (zh) | 一种锂硫电池正极用复合材料以及由其制成的正极和电池 | |
| CN103515595A (zh) | 硫/聚吡咯-石墨烯复合材料、其制备方法、电池正极以及锂硫电池 | |
| CN104916823A (zh) | 一种用于锂电池的硅/氧化石墨烯负极材料及其制备方法 | |
| CN104022283A (zh) | 应用石墨烯/聚苯胺改善磷酸铁锂电化学性能的方法 | |
| CN104577126A (zh) | 一种形貌均匀的MWCNT@a-C@Co9S8复合电极材料的制备方法及在锂电中的应用 | |
| CN104466110A (zh) | 一种高性能锂离子电池负极材料的制备方法 | |
| CN106298260B (zh) | 一种氟化碳材料超级电容器极片的制备方法 | |
| CN104282894A (zh) | 一种多孔Si/C复合微球的制备方法 | |
| CN105514375A (zh) | 一种碳包覆Na0.55Mn2O4·1.5H2O纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN104064755B (zh) | 四氧化三钴-石墨烯-碳纳米管复合材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20190624 Address after: 321200 No. 113, Building No. 3, Xiaonanmen, Hushan Street, Wuyi County, Jinhua City, Zhejiang Province Applicant after: Yan Jiansi Address before: 314422 Zhejiang, Jiaxing, Haining, Lian hang Economic Development Zone Star Bay Garden Jinsha court 24-4-307 Applicant before: Guo Yunqin |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200131 Address after: 201600 new Songjiang Road, Songjiang District, Songjiang District, Shanghai, No. 3 Patentee after: Shanghai feifuli new material technology development Co.,Ltd. Address before: 321200 No. 113, Building No. 3, Xiaonanmen, Hushan Street, Wuyi County, Jinhua City, Zhejiang Province Patentee before: Yan Jiansi |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190723 |