一种活性物质原位生长电极片及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106159204A(43)申请公布日2016.11.23(21)申请号201610577249.8(22)申请日2016.07.21(71)申请人三峡大学地址443002湖北省宜昌市大学路8号(72)发明人张露露李振杨学林孙华斌丁晓凯周英贤(74)专利代理机构宜昌市三峡专利事务所42103代理人蒋悦(51)Int.Cl.H01M4/136(2010.01)H01M4/66(2006.01)H01M4/1397(2010.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种活性物质原位生长电极片及其制备方法(57)摘要本发明提供一种活性物质原位生长电极片，活性材料前驱体均匀浸渍涂覆在普通滤纸上，再通过煅烧后形成的活性材料原位生长在以滤纸碳化后的碳纤维为集流体上，所得活性材料与碳纤维的复合材料即为活性物质原位生长电极片。其方法是前驱体粉末转移至N-甲基吡咯烷酮（NMP）介质中搅拌成浆料，然后将滤纸浸渍于浆料中超声、干燥、冲片得圆片，圆片在管式炉中惰性气氛下，在500-800℃下烧结5-24h，得到正极材料原位生长在碳纤维上的电极片，即活性物质原位生长电极片。相比一般的电极片制备方法，本发明以滤纸碳化后所得碳纤维为集流体，利用活性材料的烧结过程直接完成电极片的制作，大大简化了电池制作工艺，降低了电池制作成本。CN106159204ACN106159204A权利要求书1/1页1.一种活性物质原位生长电极片，其特征在于，活性材料前驱体均匀浸渍涂覆在普通滤纸上，再通过煅烧后形成的活性材料原位生长在以滤纸碳化后的碳纤维为集流体上，所得活性材料与碳纤维的复合材料即为活性物质原位生长电极片。2.权利要求1所述的活性物质原位生长电极片，其特征在于，所述的滤纸由纤维素构成，经高温碳化后形成具有多孔碳纤维结构的碳纤维。3.权利要求1所述的活性物质原位生长电极片，其特征在于，所述的活性材料前驱体为正极材料前驱体，包括制备磷酸钒锂的前驱体、制备磷酸铁锂的前驱体，具体为锂源Li2CO3，铁源Fe2O3和/或钒源NH4VO3，磷源NH4H2PO4。4.权利要求1-3任一项所述的活性物质原位生长电极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将滤纸经盐酸试剂浸泡1-24h进行除杂，漂洗后得到纯净的纤维素组织；将锂源Li2CO3，铁源Fe2O3和/或钒源NH4VO3，磷源NH4H2PO4在无水乙醇介质中球磨10h后，转移到50°C的烘箱中干燥12h，所得粉末于管式炉中在250-400℃下预烧3-12h，得到预烧产物；(2)在预烧产物中加入碳源，以无水乙醇为介质球磨6h，烘干后得到前驱体粉末；将前驱体粉末转移至N-甲基吡咯烷酮（NMP）介质中搅拌成浆料，然后将滤纸浸渍于浆料中超声、干燥、冲片得圆片；(3)圆片在管式炉中惰性气氛下，在500-800℃下烧结5-24h，得到正极材料原位生长在碳纤维上的电极片，即活性物质原位生长电极片。5.权利要求4所述的活性物质原位生长电极片的制备方法，其特征在于，步骤（2）中锂源Li2CO3，铁源Fe2O3和/或钒源NH4VO3，磷源NH4H2PO4的摩尔比为1.5：2：3。6.权利要求4所述的活性物质原位生长电极片的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的碳源为有机碳源或者无机碳源，其添加量占原料总质量的1~20%，具体包括葡萄糖、蔗糖、抗坏血酸、柠檬酸、草酸、乙炔黑、碳纳米管、SuperP、聚乙烯醇、聚乙二醇、淀粉中的一种或几种；所述的介质为丙酮、乙醇或水溶剂。7.权利要求4所述的活性物质原位生长电极片的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述的惰性气氛包括氮气、氩气或氩氢混合气。2CN106159204A说明书1/3页一种活性物质原位生长电极片及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及原位生长制备的电极片及其制备方法，属于电池正极材料的制备领域。背景技术[0002]随着人们对能源需求的日益增长以及社会和经济可持续发展的不断提高，具有高性能低成本的绿色能源引起了人们原来越多的关注。[0003]锂离子电池由于具有工作电压高、比能量大、自放电小、循环寿命长和环境友好等优点，已成为二十世纪后最为理想的能量存储装置。近年来，锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备，如笔记本电脑、移动电话等电子产品方面，未来将进一步成为于电动汽车、国防工业等电源的有力竞争者。随着锂离子电池在不同领域的应用越来越广泛，各个领域对锂离子电池的性能也提出了不同的要求。[0004]现有的锂离子电池可分为卷绕式和层叠式两类，其结构主要包括正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电极引线。其中，正极和负极都是将正、负极活性材料涂覆在相应的正、负极集流体上。集流体的功用主要是将电池活性物质产生的电