一種包含催化劑的電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池，特別是一種包含催化劑的電池。
【背景技術(shù)】
[0002]從1859年普萊得試制成功化成式鉛酸蓄電池以后，化學(xué)電源進人了萌芽狀態(tài)。在100多年的發(fā)展過程中，新系列的化學(xué)電源不斷出現(xiàn)，化學(xué)電源的性能得到不斷改善。特別是二次世界大戰(zhàn)以后，化學(xué)電源的發(fā)展更加迅速。后來產(chǎn)生了 Cd-Ni電池，20世紀80年代產(chǎn)生了 MH-Ni電池，經(jīng)過近20年的探索，終于在20世紀90年代初研制出鋰離子電池和鋰聚合物電池，它們的發(fā)展也到了即將商品化的階段，目前，鋰離子電池以其高比能密度和使用壽命長而受到重視，發(fā)展迅速，美國、日本和臺灣等國家和地區(qū)也重點發(fā)展鋰聚合物電池。鋰聚合物電池發(fā)展迅猛，正在逐步取代鎘鎳和氫鎳電池，采用聚合物作電極和電解質(zhì)材料的研究開發(fā)尤為引人注目。但是，目前的鋰聚合物電池的離子導(dǎo)電性和機械強度較差，制造工藝復(fù)雜，電池體積較大，電池容量不夠，由于正極活性物質(zhì)和負極活性物質(zhì)容易脫落，長時間使用后離子電導(dǎo)率和電化學(xué)穩(wěn)定性差，隔離膜的強度以及穩(wěn)定性也會隨著電池的使用而變化，很容易導(dǎo)致鋰聚合物電池在長時間使用后老化，充放電的壽命受到很大的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種體積小，質(zhì)量輕，使用過程安全穩(wěn)定，電池容量大，電極不易損耗，放電性能優(yōu)異的電池。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明一種包含催化劑的電池，包括設(shè)于電池外殼內(nèi)部的正極片和負極片，所述正極片與負極片之間設(shè)有隔離膜;所述正極片與隔離膜之間依次設(shè)有正極覆膜和正極催化網(wǎng)，所述正極覆膜覆于正極片的表面，所述正極催化網(wǎng)覆于隔離膜的表面;所述隔離膜與負極片之間依次設(shè)有負極催化網(wǎng)和負極覆膜，所述負極催化網(wǎng)覆于隔離膜的表面，所述負極覆膜覆于負極片的表面;所述正極催化網(wǎng)的厚度為ΙΟμπι，所述正極催化網(wǎng)負載有正極催化劑，所述正極催化劑為Cr-二噻吩乙烯基四氮雜卟啉二維共軛聚合物，所述正極催化網(wǎng)上正極催化劑的承載量為0.38mg/cm2;所述負極催化網(wǎng)的厚度為ΙΟμπι，所述負極催化網(wǎng)負載有負極催化劑，所述負極催化劑為低聚籠形倍半硅氧烷-石墨烯，所述負極催化網(wǎng)上負極催化劑的承載量為0.7 lmg/cm2。
[0005]由于采用了上述技術(shù)方案，鋰電池在充放電的過程中，會由于過載而鈍化在在電極上形成氧化物，從而導(dǎo)致電池容量的下降，電極的充放電效率降低，在正極片和負極片表面覆膜，能夠有效改善電極與隔膜之間的親和力，增加離子導(dǎo)電性能，減少氧化物的產(chǎn)生，從而延長的電池的使用壽命。
[0006]在正極和負極上添加適量的催化劑，能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)使電池的容量和工作平臺得到提高，特別是在低溫及大電流放電時，從而有效地避免Li離子在電極鈍化形成氧化物，延長電池的使用壽命，本發(fā)明使用的催化劑能夠保證電池在-50?60°C的范圍內(nèi)均能夠正常工作。
[0007]本發(fā)明的一種包含催化劑的電池，所述正極片為納米Rh-石墨烯復(fù)合電極，所述正極片的厚度為40μηι;所述負極片為納米Co2SnO4聚磺酸萘電極，所述負極片的厚度為50μηι;所述正極片在電流為lA/g時放電比電容為576.3F/g，所述負極片在電流為lA/g時放電比電容為817.6F/g。
[0008]由于采用了上述技術(shù)方案，正極片材料從微觀結(jié)構(gòu)上來看，Rh呈多孔方片狀結(jié)構(gòu)附著于石墨烯納米片上有利于增大銠與電解質(zhì)的接觸面積，提高活性物質(zhì)的利用率，同時石墨烯也有助于提高材料的導(dǎo)電性，改善正極片的電池性能，從而提高電池的工作效率。
[0009]負極片材料從微觀結(jié)構(gòu)上來看，Co2SnO4與聚磺酸萘相互鑲嵌，形成三維空間立體結(jié)構(gòu)，改善了 Co2SnO4顆粒的團聚，形成了一個良好的空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，改善了負極片的電池性能，從而提高了電池的工作效率。
[0010]本發(fā)明的一種包含催化劑的電池，所述隔離膜為聚合物-LiC104_Li4Ti50i2復(fù)合電解質(zhì)，所述聚合物為聚苯乙烯-乙烯吡咯烷酮-苯乙烯三嵌段共聚物，所述隔離膜的厚度為40μπι;所述隔離膜表面覆有涂覆層，所述涂覆層為聚偏氟乙烯-六氟丙烯，所述涂覆層的厚度為I OOnm。
[0011 ]由于采用了上述技術(shù)方案，聚苯乙烯-乙烯吡咯烷酮-苯乙烯三嵌段共聚物作為基質(zhì)，具有較強的極性，并含有易形成氫鍵的基團，能夠結(jié)合一些小分子，提高鋰離子的傳導(dǎo)效率，離子導(dǎo)體Li4Ti5O12納米粒子的加入減小了聚合物的結(jié)晶度，提高了聚合物電解質(zhì)的電導(dǎo)率，增加了聚合物中在流子數(shù)目，從而提高了電池的工作效率；同時聚苯乙烯-乙烯吡咯烷酮-苯乙烯三嵌段共聚物具有良好的彈性，質(zhì)量較輕，從微觀上看，其分子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，表面活化能較大。
[0012]由于采用了上述技術(shù)方案，涂覆后，隔膜的拉伸強度增強，對電子的吸附能力增大，收縮率減小，透氣能力略有降低，內(nèi)阻大幅度降低，從而減小了電池內(nèi)部發(fā)熱的現(xiàn)象產(chǎn)生，增加了電池的安全穩(wěn)定性能。
[0013]本發(fā)明的一種包含催化劑的電池，所述正極覆膜為全氟磺酸質(zhì)子膜，所述負極覆膜為二氧化娃，所述正極覆膜的厚度為300nm，所述負極覆膜的厚度300nmo
[0014]由于采用了上述技術(shù)方案，在正極片和負極片表面的覆膜，能夠有效改善電極與隔膜之間的親和力，增加離子導(dǎo)電性能，減少氧化物的產(chǎn)生，從而延長的電池的使用壽命。
[0015]本發(fā)明的一種包含催化劑的電池，所述電池外殼由軟性塑料制成，所述軟性塑料包括二甲基硅油18.5%，滑石粉7.8%，TPR33%，硬脂酸鋅2.2%，白炭黑10.2%，硼酸1.2%，十溴二苯醚9.5%，抗氧化劑168為0.25%，芥酸酰胺3.3%，有機硅樹脂14.05%。
[0016]由于采用了上述技術(shù)方案，采用柔性塑料可以在電池內(nèi)部出現(xiàn)問題時，及時的體現(xiàn)出來，表現(xiàn)為鼓脹而不會爆炸，本發(fā)明采用的材料性質(zhì)穩(wěn)定，耐老化，使用周期長，提高了電池的安全性及穩(wěn)定性。
[0017]本發(fā)明的一種包含催化劑的電池，所述Cr-二噻吩乙烯基四氮雜卟啉二維共軛聚合物通過以下步驟制備而成，
步驟一:稱取一份I，2-二氰基-1，2-二(2 ’，4 ’，5 ’ -三甲基-3，-噻吩)乙烯，取適量正戊醇作為溶劑攪拌溶解，按照I，2-二氰基-1，2-二(2 ’，4’，5 ’ -三甲基-3 ’ -噻吩)乙烯:醋酸鉻摩爾比1:2向溶液中加入六水和醋酸絡(luò)，加入適量DBU催化劑，加熱回流反應(yīng)20h，自然冷卻至常溫，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將溶劑蒸出，得到Cr-二噻吩乙烯基四氮雜卟啉聚合物；
步驟二:稱取一份Cr-二噻吩乙烯基四氮雜卟啉聚合物，取適量二氯甲烷做溶劑，超聲波分散30min，在5個大氣壓的壓力下，放入反應(yīng)釜中在150°C的條件下加熱5h，自然冷卻至常溫，過濾，用去離子水洗滌，在真空度為0.98的條件下，常溫干燥24h，得到Cr-二噻吩乙烯基四氮雜卟啉二維共軛聚合物。
[0018]本發(fā)明的一種包含催化劑的電池，所述低聚籠形倍半硅氧烷-石墨烯通過以下步驟制備而成，
步驟一:稱取一份γ -氨丙基三乙氧基硅烷，取適量無水乙醇作為溶劑，攪拌均勻，按照γ-氨丙基三乙氧基硅烷:苯基三乙氧基硅烷摩爾比1:1向溶液中加入苯基三乙氧基硅烷，攪拌均勻后，按照γ -氨丙基三乙氧基硅烷:四乙基氫氧化銨摩爾比1: 1.2向溶液中加入四乙基氫氧化銨，加熱回流反應(yīng)48h，自然冷卻至常溫，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將溶劑蒸出，得到石灰乳狀產(chǎn)物，用四氫呋喃與甲醇的混合溶液洗滌產(chǎn)物，真空條件下凍干得到二元胺P0SS;
步驟二:稱取一份石墨粉，在冰浴的條件下加入適量濃硫酸作為溶劑，攪拌，控制反應(yīng)溫度低于20°c的條件下，按照石墨粉:硝酸鈉:高錳酸鉀質(zhì)量比1:0.5: 3向溶液中緩慢加入硝酸鈉和高錳酸鉀，攪拌1min;將溫度升至35°C，攪拌反應(yīng)3h，按照濃硫酸:去離子水體積比1:0.2向溶液中加入去離子水，升溫至98°C，攪拌30min，再按照濃硫酸:去離子水體積比1:0.5加入去離子水，停止反應(yīng)，按照石墨粉:雙氧水摩爾比1: 0.2向溶液中加入5%的雙氧水，趁熱離心，分別用適量5%稀鹽酸和蒸餾水洗滌，制得氧化石墨烯；
步驟三:稱取一份氧化石墨烯用超聲波分散于適量的無水乙醇中，攪拌均勻后，按照氧化石墨稀:二元胺POSS摩爾比1:12向溶液中加入二元胺POSS，按照氧化石墨稀:二氯二茂鈦摩爾比1:0.5向溶液中加入二氯二茂鈦，室溫攪拌30min后，將溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，通入氬氣作為保護氣密封，在210°C反應(yīng)36h，停止反應(yīng)，將產(chǎn)物過濾后，用蒸餾水洗滌，再在真空