專利名稱：基于空心碳納米籠負(fù)極材料的高性能鋰離子電池的組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及一種利用空心碳納米籠(CNCs)作為負(fù)極材料，金屬鋰片為對(duì)電極的鋰離子電池模型。
背景技術(shù)：
隨著鋰離子電池在小功率電子設(shè)備中的成功應(yīng)用，以及化石能源和環(huán)境的雙重壓力下，人們開(kāi)始了對(duì)鋰離子電池在混合電動(dòng)汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用中的探索(Nature 2008,451,652 ；Chem. Rev. 2011，111,3577 ；Nano Lett. 2011，11,3785)。然而，現(xiàn)有的鋰離子電池負(fù)極采用石墨碳材料，很難達(dá)到動(dòng)力汽車(chē)所需要的高的能量密度和功率密度。因此， 應(yīng)用于動(dòng)力電池的負(fù)極材料研究得到了廣泛的關(guān)注。盡管最近大量報(bào)道了關(guān)于硅基和金屬氧化物負(fù)極材料的研究，但是由于它們存在著充放電過(guò)程中大的體積膨脹原因，以致具有差的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能和安全性。(Nature 2001，414，3559 ;Science 2010，330，1515) 碳材料具有高的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性、低價(jià)和環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，因此目前很難再找到一種比碳材料更好的負(fù)極材料。(Chem. Mater. 2010，22，587)目前為止，有許多類型的碳納米材料被研究作為鋰離子電池電極材料，例如碳納米管、(Electrochim. Acta 2005, 51, 23 ；Carbon 2002，40，1775)碳納米纖維、(J. Phys. Chem. C2009,113，13438)碳納米洋蔥(J. Phys. Chem. C2011,115,8923)等等；尤其是最近研究很熱的石墨稀，它可以達(dá)到很聞的容量密度和功率密度，但仍存在著較差的穩(wěn)定性和復(fù)雜的合成過(guò)程。(Acs Nano 2011，5，3831 ;J. Am. Chem. Soc. 2010，132，12556 ；Carbon 2009，47，2049)另外，相關(guān)文章報(bào)道了，超臨界流體方法合成出來(lái)的碳納米籠用在鋰離子電池負(fù)極材料上，電化學(xué)性能上有了一定的提高但材料合成方法復(fù)雜(J. Mater. Chem. 2010, 20,9748 ;Chem. Mater. 2007，19，3349)。申請(qǐng)人前期以具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的化學(xué)氣相沉積的方法(ZL200810023448. X)制備的具有多級(jí)結(jié)構(gòu)和大比表面的碳納米籠為鋰離子電池的負(fù)極材料，在純碳材料中電化學(xué)性能上取得了突破性進(jìn)展，其具有很高的比容量和很好的循環(huán)穩(wěn)定性，并且在大電流下具有與超級(jí)電容器相媲美的大功率密度，其能量密度遠(yuǎn)高于超級(jí)電容器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于空心碳納米籠負(fù)極材料的高性能鋰離子電池的組裝方法，采用該方法得到的鋰離子電池具有高的容量性能、倍率性能、穩(wěn)定性和更低的成本。本發(fā)明所述基于空心碳納米籠負(fù)極材料的高性能鋰離子電池組裝方法包括如下步驟I)配置空心碳納米籠漿液將在670-1100°C下合成的空心碳納米籠和粘結(jié)劑PVDF按4 I的質(zhì)量比加料，磁力攪拌分散于N-甲基吡咯烷酮溶液中，制成空心碳納米籠漿液；
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2)制備空心碳納米籠電極極片取步驟I)中配置的空心碳納米籠漿液均勻涂抹于集流體之上，110°C真空干燥， 即制得碳納米籠電極極片，將此極片打孔備用；3)將依步驟2)中得到的電極極片放入手套箱里，利用電解液、金屬鋰片、隔膜、墊片、彈片和電池殼，組裝成為鋰離子電池。上述步驟I)中，磁力攪的拌時(shí)間不少于I小時(shí)，以利于空心碳納米籠負(fù)極材料的充分分散形成均與漿料。上述步驟I)配制空心碳納米籠漿液時(shí)，每毫升N-甲基吡咯烷酮中空心碳納米籠與的質(zhì)量加入量為O. 5-10mg，這樣可使?jié){液不太稠也不太稀，因?yàn)樘『吞砭焕诰c成膜。上述步驟2)中所述的集流體是紐扣型商業(yè)鋰離子電池常用的銅箔或鋁箔。上述步驟2)中將碳納米籠漿液涂抹于集流體之上經(jīng)干燥后所形成的涂覆層薄膜的厚度為2-100 μ m。上述步驟2)中，真空干燥時(shí)間不少于12小時(shí)。如果鋰離子電池中有水或氧氣，將使鋰片氧化為無(wú)用的氫氧化鋰或氧化鋰，劣化其性能，因此步驟3)中手套箱的氣氛中氧含量和水含量均應(yīng)小于O. lppm。上述步驟3)中，所用鋰片的尺寸為直徑10mm。上述步驟3)中，所用電解液是濃度為lmol/L的LiPF6溶液，該溶液的溶劑由碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)按體積比I : I配制而成。上述步驟3)，所用隔膜型號(hào)是Celgard 2500。上述步驟3)中，鋰離子電池組裝后要經(jīng)過(guò)至少12小時(shí)活化過(guò)程，以確保電池的性能達(dá)到穩(wěn)定。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)I、采用本發(fā)明得到的鋰離子電池充放電電壓范圍是O. 01 3.0V，在小電流 O. IAg-1時(shí)比容量高達(dá)IOOOmAh g'2、采用本發(fā)明得到的鋰離子電池還具有很好的穩(wěn)定性，在不同電流(1.0、10、20、 25A/g)下充放電1400圈時(shí)，比容量都沒(méi)有下降。3、采用本發(fā)明得到的鋰離子電池在很大電流下具有高能量密度的同時(shí)具有高的功率密度。例如30A/g下具有200-300Wh kg+。^^1能量密度的同時(shí)具有45_85kW
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的大功率密度。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I以670°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和IOOmg 670°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°c真空干燥箱中至少干燥12h后，將涂覆層薄膜厚度為100 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g時(shí)，首次放電比容量為4500mAh g4，可逆充電比容量為llSlmAhg—1，循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到755mAh g'穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)，比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有SOOWhkg-J1能量密度的同時(shí)具有65kW Icgeleetrode-1的大功率密度。實(shí)施例2以700°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和IOOmg 700°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°c真空干燥箱中至少干燥12h后，將涂覆層薄膜厚度為100 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g時(shí)，首次放電比容量為4300mAh g4，可逆充電比容量為IOSTmAhg-1，循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到780mAh g'穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)，比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有SSOWhkg-:能量密度的同時(shí)具有69kW Icgeleetrode-1的大功率密度。實(shí)施例3以750°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和IOOmg 750°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°c真空干燥箱中至少干燥12h后，將涂覆層薄膜厚度為100 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g時(shí)，首次放電比容量為4150mAh g4，可逆充電比容量為IOSemAhg-1,循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到887mAh g'穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)，比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有260Whkg—:能量密度的同時(shí)具有75kW Iigeleetrofe1的大功率密度。實(shí)施例4以800°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和IOOmg 800°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°c真空干燥箱中至少干燥12h后，將涂覆層薄膜厚度為100 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g時(shí)，首次放電比容量為4000mAh g4，可逆充電比容量為102ImAhg-1，循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到952mAh g'穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)，比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有SOOWhkgeleetrode-1能量密度的同時(shí)具有83kW Icgeleetrode-1的大功率密度。實(shí)施例5以850°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和IOOmg 850°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°c真空干燥箱中至少干燥12h后，將涂覆層薄膜厚度為50 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g時(shí)，首次放電比容量為3600mAh g4，可逆充電比容量為101 ImAhg-1，循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到932mAh g'穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)，比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有SSOWhkg-:能量密度的同時(shí)具有79kW Iigeleetrofe1的大功率密度。實(shí)施例6以900°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和IOOmg 900°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°c真空干燥箱中至少干燥12h后，將涂覆層薄膜厚度為50 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g時(shí)，首次放電比容量為3300mAh g'可逆充電比容量為990-1 -1,循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到905mAh g'穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)，比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有260Whkg—:能量密度的同時(shí)具有72kW Iigeleetrofe1的大功率密度。實(shí)施例7以950°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和IOOmg 950°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°c真空干燥箱中至少干燥12h后，將涂覆層薄膜厚度為30 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g時(shí)，首次放電比容量為2950mAh g'可逆充電比容量為gTlmAhg—1，循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到856mAh g'穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)，比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有SSOWhkg-:能量密度的同時(shí)具有64kW Icgeleetrode-1的大功率密度。實(shí)施例8以1000°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和IOOmg 1000°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°c真空干燥箱中至少干燥12h后，將涂覆層薄膜厚度為20 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。 最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g時(shí)，首次放電比容量為2640mAh g'可逆充電比容量為WOmAhg-1，循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到813mAh g'穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)，比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有ZOOWhkgeleetrode-1能量密度的同時(shí)具有57kW Iigeleetrofe1的大功率密度。實(shí)施例9以1100°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和IOOmg 1100°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°c真空干燥箱中至少干燥12h后，將涂覆層薄膜厚度為IOym的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。 最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g時(shí)，首次放電比容量為21 IOmAh g_\可逆充電比容量為SSSmAhg—1，循環(huán)35圈后，可逆比容量仍能達(dá)到723mAh g'穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)，比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有ISSWhkg-J1能量密度的同時(shí)具有47kW Icgeleetrode-1的大功率密度。實(shí)施例10以700°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和IOOmg 700°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°C真空干燥箱中至少干燥12h 后，將涂覆層薄膜厚度為2 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g時(shí)， 首次放電比容量為4000mAh g'可逆充電比容量為987mAh g'循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到700mAh g'穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)， 比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有能量密度的同時(shí)具有66kW
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的大功率密度。實(shí)施例11以700°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和IOOmg 700°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°C真空干燥箱中至少干燥12h 后，將涂覆層薄膜厚度為200 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC) 和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g 時(shí)，首次放電比容量為4200mAh g4，可逆充電比容量為1020mAh g'循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到760mAh g—1。穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)， 比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有能量密度的同時(shí)具有68kW
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的大功率密度。實(shí)施例12以700°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和30mg 700°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°c真空干燥箱中至少干燥12h后，將涂覆層薄膜厚度為100 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g時(shí)，首次放電比容量為4000mAh g4，可逆充電比容量為K^OmAhg-1，循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到750mAh g'穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)，比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有2201111^—:能量密度的同時(shí)具有67kW Icgeleetrode-1的大功率密度。實(shí)施例13以700°C合成的碳納米籠為活性材料的鋰離子電池安裝及性能測(cè)試。稱取25mg粘結(jié)劑PVDF和600mg 700°C合成的碳納米籠分散于I. 5mL的N-甲基吡咯烷酮溶液中磁力攪拌至少I(mǎi)小時(shí)，均勻涂抹到銅箔集流體之上，在110°C真空干燥箱中至少干燥12h 后，將涂覆層薄膜厚度為200 μ m的極片放在2032紐扣電池的正極殼上，放入手套箱中。先向極片滴兩滴lmol/L的LiPF6電解液，該電解液的溶劑是體積比I : I的碳酸乙烯酯(EC) 和碳酸二甲酯(DMC)。再依次加隔膜、鋰片、墊片、彈片和負(fù)極紐扣電池殼。最后在封裝機(jī)上封口，即得到鋰離子紐扣電池。依據(jù)此法得到的鋰離子電池，在充放電電流密度為O. lA/g 時(shí)，首次放電比容量為4400mAh g4，可逆充電比容量為1080mAh g'循環(huán)30圈后，可逆比容量仍能達(dá)到790mAh g—1。穩(wěn)定性方面，在不同電流(1.0、10、20、25A/g)下充放電1400圈時(shí)， 比容量都沒(méi)有下降。在很大電流30A/g下具有SSOWhkgeleetajde-1能量密度的同時(shí)具有70kW
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1的大功率密度。
權(quán)利要求
1.一種基于空心碳納米籠負(fù)極材料的高性能鋰離子電池的組裝方法，其特征在于包括如下步驟1)配置空心碳納米籠漿液將在670-1100°C下合成的空心碳納米籠和粘結(jié)劑PVDF按4 I的質(zhì)量比加料，磁力攪拌分散于N-甲基吡咯烷酮溶液中，制成空心碳納米籠漿液；2)制備空心碳納米籠電極極片取步驟I)中配置的空心碳納米籠漿液均勻涂抹于集流體之上，110°C真空干燥，即制得碳納米籠電極極片，將此極片打孔備用；3)將依步驟2)中得到的電極極片放入手套箱里，利用電解液、金屬鋰片、隔膜、墊片、 彈片和電池殼，組裝成為鋰離子電池。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟I)中的磁力攪的拌時(shí)間不少于I小時(shí)。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟I)配制空心碳納米籠漿液時(shí)，每毫升 N-甲基吡咯烷酮中空心碳納米籠與的質(zhì)量加入量為O. 5-10mg。
4.如權(quán)利要求I所述的的組裝方法，其特征在于步驟2)中所述的集流體是銅箔或鋁箔。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟2)中，真空干燥時(shí)間不少于12小時(shí)。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟3)中，手套箱的氣氛是氧含量和水含量均小于O. Ippm0
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟3)中，所用鋰片的尺寸為直徑10_。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟3)中，所用電解液是濃度為lmol/L的 LiPF6溶液，該溶液的溶劑由碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯按體積比I : I配制而成。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟2)中將碳納米籠漿液涂抹于集流體之上經(jīng)干燥后所形成的涂覆層薄膜的厚度為2-100 μ m。
10.如權(quán)利要求I所述的基于空心碳納米籠負(fù)極材料的高性能鋰離子電池的組裝方法，其特征在于步驟3)中，鋰離子電池組裝后要經(jīng)過(guò)至少12小時(shí)活化過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于空心碳納米籠負(fù)極材料的高性能鋰離子電池的組裝方法，包括如下步驟1)將在670-1100℃下合成的空心碳納米籠和粘結(jié)劑PVDF按4∶1的質(zhì)量比加料，磁力攪拌分散于N-甲基吡咯烷酮溶液中，制成空心碳納米籠漿液；2)取步驟1)中配置的空心碳納米籠漿液均勻涂抹于集流體之上，110℃真空干燥，即制得碳納米籠電極極片，將此極片打孔備用；3)將依步驟2)中得到的電極極片放入手套箱里，利用電解液、金屬鋰片、隔膜、墊片、彈片和電池殼，組裝成為鋰離子電池。采用本發(fā)明得到的鋰離子電池充放電電壓范圍是0.01～3.0V，在小電流0.1Ag-1時(shí)比容量高達(dá)1000mAh g-1，同時(shí)還具有很好的穩(wěn)定性，在很大電流下具有高能量密度的同時(shí)具有高的功率密度。
文檔編號(hào)H01M4/139GK102593425SQ20121006228
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者呂之陽(yáng), 吳強(qiáng), 楊立軍, 畢吉玉, 王喜章, 胡征 申請(qǐng)人:南京大學(xué)