CN112786866A - 一种固态锂离子蓄电池负极及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固态锂离子蓄电池负极，所述固态锂离子蓄电池负极由以下成分按照重量百分比组成：碳化锂71％‑86％；石墨10％‑20％；石墨烯1％‑3％；聚偏二氟乙烯1.5％‑3％；N‑甲基吡咯烷酮1.5％‑3％；本发明还提供一种固态锂离子蓄电池负极的制备方法。本发明采用碳化锂作为固态锂离子电池负极，制造为电池，在充电过程中，让锂离子得到电子还原成为锂金属和碳，成为锂金属负极，确保了锂金属的稳定性；能有效的提升蓄电池容量、延长蓄电池寿命、增强蓄电池的稳定性。

Description

一种固态锂离子蓄电池负极及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种固态锂离子蓄电池负极及其制备方法，属于蓄电池技术领域。
背景技术
目前，锂金属由于其超高的比容量(3860mA h g-1)和最低的氧化还原电位(-3.040V)，一直以来被人们视为锂电池电极材料中的圣杯。然而不稳定的SEI和不可控的锂枝晶的生长，导致锂金属负极库伦效率低、循环性能差，甚至带来安全隐患，这也严重阻碍了锂金属负极的实际应用。
因此有必要设计一种新的固态锂离子蓄电池负极及其制备方法，以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种固态锂离子蓄电池负极及其制备方法，能有效的提升蓄电池容量、延长蓄电池寿命、增强蓄电池的稳定性。
本发明是这样实现的：
本发明提供一种固态锂离子蓄电池负极，所述固态锂离子蓄电池负极由以下成分按照重量百分比组成：
Figure BDA0002929046350000011
Figure BDA0002929046350000021
进一步地，所述固态锂离子蓄电池负极由以下成分按照重量百分比组成：
Figure BDA0002929046350000022
进一步地，所述固态锂离子蓄电池负极由以下成分按照重量百分比组成：
Figure BDA0002929046350000023
在本较佳实施例中，本发明还提供了一种固态锂离子蓄电池负极的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：将碳化锂、石墨、石墨烯按照上述重量百分比例充分混合均匀，使粒子之间紧密结合；
步骤二：借助聚偏二氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮，将上述混合材料与负极铜箔结合，即可得到所述固态锂离子蓄电池负极。
进一步地，在步骤一中，将碳化锂、石墨、石墨烯的混合物在真空环境下的纳米球磨机中进行充分搅拌，混合7-9小时。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的技术方案中采用碳化锂作为固态锂离子电池负极，制造为电池，在充电过程中，让锂离子得到电子还原成为锂金属和碳，成为锂金属负极，确保了锂金属的稳定性；能有效的提升蓄电池容量、延长蓄电池寿命、增强蓄电池的稳定性。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种固态锂离子蓄电池负极，所述固态锂离子蓄电池负极由以下成分按照重量百分比组成：
Figure BDA0002929046350000031
具体的，碳化锂是无色或白色质脆晶体，为离子型碳化物。具很强的还原性，冷时可在氟气和氯气中燃烧；强热时，可在氧、硫、硒的气氛中着火。熔点时可被氯酸钾或硝酸钾氧化。与浓酸缓慢反应。与氢氧化钾共熔融时，发生放热分解反应。与水作用，产生乙炔和氢氧化锂。锂与碳可形成一系列的二元化合物以及石墨层间化合物。
由于锂金属在加工过程中，或者环境中很容易被氧化，尤其是在制造电池过程中很难保证质量稳定性，为了克服这个问题，首先把锂做成稳定的化合物，再做成电池后，在电池内部再还原成锂金属，确保锂金属稳定。本发明采用碳化锂作为固态锂离子电池负极，制造为电池，在充电过程中，让锂离子得到电子还原成为锂金属和碳，成为锂金属负极。
在本较佳实施例中，所述固态锂离子蓄电池负极由以下成分按照重量百分比组成：
Figure BDA0002929046350000041
具体地，所述固态锂离子蓄电池负极由以下成分按照重量百分比组成：
Figure BDA0002929046350000042
在本较佳实施例中，本发明还提供了一种固态锂离子蓄电池负极的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一：将碳化锂、石墨、石墨烯按照上述重量百分比例充分混合均匀，使粒子之间紧密结合；具体的，将碳化锂、石墨、石墨烯的混合物在真空环境下的纳米球磨机中进行充分搅拌，混合7-9小时。
步骤二：借助聚偏二氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮，将上述混合材料与负极铜箔结合，即可得到所述固态锂离子蓄电池负极。
其中，碳化锂作为负极锂金属来源，石墨、石墨烯均具有储存锂离子的作用，石墨烯同时还起到导电的作用；聚偏二氟乙烯(PVDA)起到增稠剂和粘接剂的作用，保证了混合材料与负极铜箔结合的牢固性；N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，用于溶解聚偏二氟乙烯(PVDA)。
以下通过多个具体实施例进行说明：
实施例1，将75g碳化锂、18g石墨、2g石墨烯在纳米球磨机中混合均匀、分散；借助2g聚偏二氟乙烯和2gN-甲基吡咯烷酮，将上述混合材料与负极铜箔结合，即可得到所述固态锂离子蓄电池负极；将上述负极材料做成方型50安时锂离子蓄电池，通过与现有的蓄电池对比，采用本发明实施例提供的固态锂离子蓄电池负极制造的锂离子蓄电池的容量提升了80％，电池寿命延长了20％。
实施例2，将71g碳化锂、20g石墨、3g石墨烯在纳米球磨机中混合均匀、分散；借助3g聚偏二氟乙烯和3gN-甲基吡咯烷酮，将上述混合材料与负极铜箔结合，即可得到所述固态锂离子蓄电池负极；将上述负极材料做成方型50安时锂离子蓄电池，通过与现有的蓄电池对比，采用本发明实施例提供的固态锂离子蓄电池负极制造的锂离子蓄电池的容量提升了78％，电池寿命延长了18％。
实施例3，将86g碳化锂、10g石墨、1g石墨烯在纳米球磨机中混合均匀、分散；借助1.5g聚偏二氟乙烯和1.5gN-甲基吡咯烷酮，将上述混合材料与负极铜箔结合，即可得到所述固态锂离子蓄电池负极；将上述负极材料做成方型50安时锂离子蓄电池，通过与现有的蓄电池对比，采用本发明实施例提供的固态锂离子蓄电池负极制造的锂离子蓄电池的容量提升了79％，电池寿命延长了20％。
实施例4，将81g碳化锂、14g石墨、2g石墨烯在纳米球磨机中混合均匀、分散；借助1.5g聚偏二氟乙烯和1.5gN-甲基吡咯烷酮，将上述混合材料与负极铜箔结合，即可得到所述固态锂离子蓄电池负极；将上述负极材料做成方型50安时锂离子蓄电池，通过与现有的蓄电池对比，采用本发明实施例提供的固态锂离子蓄电池负极制造的锂离子蓄电池的容量提升了80％，电池寿命延长了18％。
本发明提供的技术方案中采用碳化锂作为固态锂离子电池负极，制造为电池，在充电过程中，让锂离子得到电子还原成为锂金属和碳，成为锂金属负极，确保了锂金属的稳定性；能有效的提升蓄电池容量、延长蓄电池寿命、增强蓄电池的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种固态锂离子蓄电池负极，其特征在于，所述固态锂离子蓄电池负极由以下成分按照重量百分比组成：
Figure FDA0002929046340000011
2.如权利要求1所述的固态锂离子蓄电池负极，其特征在于：所述固态锂离子蓄电池负极由以下成分按照重量百分比组成：
Figure FDA0002929046340000012
3.如权利要求2所述的固态锂离子蓄电池负极，其特征在于：所述固态锂离子蓄电池负极由以下成分按照重量百分比组成：
Figure FDA0002929046340000013
4.一种如权利要求1-3任一项所述的固态锂离子蓄电池负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将碳化锂、石墨、石墨烯按照上述重量百分比例充分混合均匀，使粒子之间紧密结合；
步骤二：借助聚偏二氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮，将上述混合材料与负极铜箔结合，即可得到所述固态锂离子蓄电池负极。
5.如权利要求4所述的固态锂离子蓄电池负极的制备方法，其特征在于：在步骤一中，将碳化锂、石墨、石墨烯的混合物在真空环境下的纳米球磨机中进行充分搅拌，混合7-9小时。
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