CN109411755A - 苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用以及锂离子电池负极、锂离子电池 - Google Patents

苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用以及锂离子电池负极、锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN109411755A
CN109411755A CN201811068816.2A CN201811068816A CN109411755A CN 109411755 A CN109411755 A CN 109411755A CN 201811068816 A CN201811068816 A CN 201811068816A CN 109411755 A CN109411755 A CN 109411755A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ion battery
lithium ion
nigrosine
negative electrode
application
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
CN201811068816.2A
Other languages
English (en)
Inventor
陶新永
孙国元
袁华栋
夏阳
梁初
黄辉
张俊
甘永平
张文魁
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.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
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 Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN201811068816.2A priority Critical patent/CN109411755A/zh
Publication of CN109411755A publication Critical patent/CN109411755A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/60Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/66Selection of materials
    • H01M4/663Selection of materials containing carbon or carbonaceous materials as conductive part, e.g. graphite, carbon fibres
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用以及锂离子电池负极、锂离子电池。本发明提供的苯胺黑用作锂离子电池负极材料,具有成本低、容量高的特点。本发明提供了一种以苯胺黑作为锂离子电池负极材料的锂离子电池负极,改善了有机物导电性差的问题,进一步提高了容量。本发明还提供了一种以苯胺黑作为锂离子电池负极材料的锂离子电池,具有良好的循环性能和优异的倍率特性。

Description

苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用以及锂离子电池负 极、锂离子电池
(一)技术领域
本发明属于锂电池领域,涉及苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用以及以苯胺黑作为负极材料的锂离子电池负极和锂离子电池。
(二)背景技术
目前,锂离子电池已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多便携式电子产品领域,并且成为了未来电动汽车(EV)、电动和机械动力并用的混合电动汽车(HEV)等领域的可再充式电源的主要选择对象。因而,锂离子电池的性能优化吸引了了社会的极大关注。
在锂离子电池发展的过程中,传统锂离子电池负极材料为无机材料,而无机材料由于理论比容量和结构稳定性所限,能量密度很难进一步提高。并且随着锂离子电池的大规模生产和使用,人们开始担忧无机电极材料带来的资源与环境问题。而有机电极材料具备结构多样性、柔韧性、易加工性以及环保等多项优点,因而有机电极材料在锂离子电池电极材料领域占有越来越重要的地位。但是,传统的有机电极材料的制备工艺过程通常都比较复杂,制备得到的电极材料的分子结构在充放电时会遭到一定的破坏,从而使得电极的电导率下降,机械性能遭到破坏。因此传统的有机电极锂离子电池负极材料的比电容、能量密度较低,循环性也不佳。
醌类化合物具有良好的电化学氧化还原活性,人们很早就对它们展开了电化学方面的研究。但是醌类有机化合物如菲醌、苯醌及苯醌衍生物作为电极材料的利用率很低,实际比容量并不高,也难以进行充放电循环。因此,得到一种性能优异的有机电极材料是目前研究者们迫切需要解决的问题。
(三)发明内容
本发明的首要目的是提供苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用,其具有成本低、容量高的特点。
本发明的第二个目的是提供一种以苯胺黑作为锂离子电池负极材料的锂离子电池负极,改善了有机物导电性差的问题,进一步提高了容量。
本发明的第三个目的是提供一种以苯胺黑作为锂离子电池负极材料的锂离子电池,具有良好的循环性能和优异的倍率特性。
下面具体说明本发明的技术方案。
一方面,本发明提供了苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用,所述的苯胺黑为醇溶性苯胺黑或水溶性苯胺黑。
进一步,所述的苯胺黑为水溶性苯胺黑。
本发明使用的苯胺黑可以使用市售商品,也可以根据文献报道的方法进行制备。
本发明所述苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用,可按照常规方法将苯胺黑作为锂离子电池负极活性材料来制备锂离子电池负极,即将苯胺黑、导电碳材料、粘结剂材料和溶剂混合得到的浆料涂布在铜箔上得到锂离子电池负极。
第二方面,本发明提供了一种锂离子电池负极,其是通过将苯胺黑、导电碳材料、粘结剂材料和溶剂混合得到的浆料涂布在碳布上得到。
进一步,所述的导电碳材料为导电炭黑。
进一步,所述的粘结剂材料为聚偏氟乙烯,所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。更进一步,所述的聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:10。
进一步,以苯胺黑、导电碳材料和粘结剂材料的总质量为100%计,所述的苯胺黑、导电碳材料、粘结剂材料的质量百分比分别为80%、10%和10%。
第三方面,本发明提供了一种锂离子电池,其使用上述锂离子电池负极作为负极。
与现有技术相比,本发明的有益效果主要体现在:
(1)本发明提供的苯胺黑作为锂离子电池负极材料,其具有成本低、容量高的特点。
(2)本发明中锂离子电池负极的制备方法简单,利用碳布作为集流体,改善了有机物导电性差的问题,进一步提高了容量,使得到锂离子电池具有良好的循环性能和优异的倍率特性,从而满足使用要求。
(四)附图说明
图1是实施例1所制备的有机电极材料的锂离子电池循环性能图。
图2是实施例2所制备的有机电极材料的锂离子电池循环性能图。
图3是实施例3所制备的有机电极材料的锂离子电池循环性能图。
(五)具体实施方法
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明,但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
取0.1g水溶性苯胺黑(麦克林试剂,CAS:8005-03-6)到烧杯中,依次加入0.0125g的导电炭黑和0.0125g聚偏氟乙烯,以N-甲基吡咯烷酮作为溶剂,聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比例为1:10。搅拌均匀后涂在用酒精清洗过的碳布上,制成锂离子电池负极。金属锂片为对电极,电解液为1mol/L LiPF6/EC:DMC(1:1),聚丙烯微孔薄膜为隔膜,组装成模拟锂离子电池。图1为相应电池在100mA/g电流密度下,0.01–3.0V的电压范围内的循环性能曲线,表明所测电池在100mA/g电流密度下具有较高的容量,良好的循环性能和高的库伦效率。
实施例2
取0.1g醇溶苯胺黑(麦克林试剂,CAS:11099-03-9)到烧杯中,依次加入0.0125g的导电炭黑和0.0125g聚偏氟乙烯,以N-甲基吡咯烷酮为溶剂,其中聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比例为1:10。搅拌均匀后涂在用酒精清洗过的碳布上,制成锂离子电池负极。金属锂片为对电极,电解液为1mol/L LiPF6/EC:DMC(1:1),聚丙烯微孔薄膜为隔膜,组装成模拟锂离子电池。图2为相应电池在500mA/g电流密度下,0.01–3.0V的电压范围内的循环性能曲线,表明所测电池在500mA/g电流密度下具有较高的容量,良好的循环性能和高的库伦效率。
实施例3
以80:10:10的质量比分别称取醇溶苯胺黑(麦克林试剂,CAS:11099-03-9)材料:super-P:PVDF,溶剂采用N-甲基吡咯烷酮,聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比例为1:10,研磨均匀后涂在铜箔上,制成电极,金属锂片为对电极,电解液为1mol/L LiPF6/EC:DMC(1:1),聚丙烯微孔薄膜为隔膜,组装成模拟锂离子电池。图3为相应电池在10mA/g电流密度下,0.01–3.0V的电压范围内的循环性能曲线,表明所测电池在10mA/g电流密度下具有较高的容量,良好的循环性能和高的库伦效率。

Claims (8)

1.苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用,所述的苯胺黑为醇溶性苯胺黑或水溶性苯胺黑。
2.如权利要求1所述的应用,其特征在于:所述的苯胺黑为水溶性苯胺黑。
3.一种锂离子电池负极,其是通过将苯胺黑、导电碳材料、粘结剂材料和溶剂混合得到的浆料涂布在碳布上得到。
4.如权利要求3所述的锂离子电池负极,其特征在于:所述的导电碳材料为导电炭黑。
5.如权利要求3或4所述的锂离子电池负极,其特征在于:所述的粘结剂材料为聚偏氟乙烯,所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
6.如权利要求5所述的锂离子电池负极,其特征在于:所述的聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:10。
7.如权利要求3或6所述的锂离子电池负极,其特征在于:以苯胺黑、导电碳材料和粘结剂材料的总质量为100%计,所述的苯胺黑、导电碳材料、粘结剂材料的质量百分比分别为80%、10%和10%。
8.一种锂离子电池,其使用如权利要求3所述的锂离子电池负极作为负极。
CN201811068816.2A 2018-09-13 2018-09-13 苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用以及锂离子电池负极、锂离子电池 Pending CN109411755A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811068816.2A CN109411755A (zh) 2018-09-13 2018-09-13 苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用以及锂离子电池负极、锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811068816.2A CN109411755A (zh) 2018-09-13 2018-09-13 苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用以及锂离子电池负极、锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109411755A true CN109411755A (zh) 2019-03-01

Family

ID=65464887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811068816.2A Pending CN109411755A (zh) 2018-09-13 2018-09-13 苯胺黑作为锂离子电池负极材料的应用以及锂离子电池负极、锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109411755A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61271744A (ja) * 1985-05-27 1986-12-02 Furukawa Electric Co Ltd:The 電池
CN1192292A (zh) * 1995-07-31 1998-09-02 瓦尔达电池股份公司 锂离子电池
CN107210410A (zh) * 2014-12-10 2017-09-26 布鲁技术公司 有机锂电池
CN107293749A (zh) * 2017-08-04 2017-10-24 威海天鲲新能源科技有限公司 石墨烯‑聚苯胺二次电池及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61271744A (ja) * 1985-05-27 1986-12-02 Furukawa Electric Co Ltd:The 電池
CN1192292A (zh) * 1995-07-31 1998-09-02 瓦尔达电池股份公司 锂离子电池
CN107210410A (zh) * 2014-12-10 2017-09-26 布鲁技术公司 有机锂电池
CN107293749A (zh) * 2017-08-04 2017-10-24 威海天鲲新能源科技有限公司 石墨烯‑聚苯胺二次电池及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107221716B (zh) 一种可充电水系锌离子电池
CN110120496A (zh) 一种锂离子电池负极及其预锂化方法和应用
CN102969548B (zh) 一种锂离子储能器件及其制备方法
CN102903917B (zh) 一种水溶液电解液可充电锌离子电池
WO2014134967A1 (zh) 一种锂离子电池正极膜及其制备和应用
CN102427123B (zh) 锂离子二次电池及其正极片
CN112885985B (zh) 一种正极极片及其制备方法、电化学储能装置及电化学储能装置的预金属化方法
CN101262078A (zh) 可快速充电的锂离子电池及其制备方法
CN113113605B (zh) 一种网络结构离子导电粘合剂及其制备方法和应用
CN103367791B (zh) 一种新型锂离子电池
CN104916825A (zh) 一种锂电池高电压改性负极材料的制备方法
CN102280640A (zh) 一种用于锂离子二次电池的新型负极材料
CN102916195A (zh) 一种石墨烯包覆氧化铜复合负极材料及其制备方法
CN108461712B (zh) 一种钾/铁酸钾/普鲁士蓝固态电池及其制备方法
CN105742695A (zh) 一种锂离子电池及其制备方法
CN107785537A (zh) 一种新型锂离子电池正极极片、其用途及极片的修饰方法
CN103198935B (zh) 一种石墨烯片改性尖晶石型锰酸锂或α型二氧化锰电极的制备方法
CN116864624A (zh) 一种一体化硫化物全固态电池电极极片及其制备方法
CN105390690A (zh) 一种表面活性剂辅助的超薄Li4Ti5O12纳米片的制备方法及其在锂电池和钠电池中的使用方法
CN106654276A (zh) 一种以peo为粘结剂的固态锂电池电极制备方法
CN110556537B (zh) 一种改善阴离子嵌入型电极材料电化学性能的方法
CN108878893A (zh) 一种快充锂离子电池负极用改性集流体及其制备方法
CN111883765A (zh) 锂电池正极活性材料及其制备方法和锂电池
CN104882631A (zh) 一种提高锂离子电池极片均匀散热性能的方法
CN113735174B (zh) 一种基于一价阳离子掺杂锰基化合物的水系锌离子电池正极材料及其制备方法和应用

Legal Events

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

Application publication date: 20190301

RJ01 Rejection of invention patent application after publication