專利名稱：一種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是ー種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池及其制作方法。
背景技術(shù)：
化石類能源儲量有限，解決的途經(jīng)之ー是新能源的開發(fā)與利用。新能源包括潮汐能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿鹊?，它們的ー個共同特點是地域分布不均勻、發(fā)電功率不穩(wěn)定， 因此，在利用這些能源發(fā)電時，需要ー個能量儲存裝置來鏈接發(fā)電與用電兩個環(huán)節(jié)。儲能裝置以二次電池為主，包括鎳氫電池、液流電池、鋰離子電池和鉛酸電池等等，其中鋰離子電池更加吸引研究者的注意。市場的需要和研究者的好奇心是推動鋰離子電池研究的主要動力，人們不斷地探索新型鋰離子電池體系以提高電池的能量密度、循環(huán)壽命等性能。其中，橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰LiFePO4以其3. 5V的放電平臺、接近170mAh/g的放電比容量以及長循環(huán)壽命、低原材料成本而吸引廣大研究者的注意。很多因素影響LiFePO4材料的電極性能，研究證實該材料與電解液界面性質(zhì)是決定其電極性能的一個至關(guān)重要的因素，穩(wěn)定的電解液/電極界面結(jié)構(gòu)是保證其電化學(xué)活性的必要前提條件。改進該材料與電解液界面的方法很多，如被廣大研究者廣泛使用的包覆碳的方法。一般認為碳的作用主要有兩點，ー是提高電子導(dǎo)電率，ニ是降低顆粒大小。碳也有負面作用，含量過高會明顯的降低材料的電極容量。雖然還沒有定論但是一般認為碳的含量以2%左右最佳。實際上，成品鋰離子電池中隔膜是與電極緊密接觸的。因此，存在著利用隔膜表面修飾的方法改進電極性能的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述技術(shù)現(xiàn)狀，而提供電池隔膜含有EO基團、 加工方便、兼顧隔膜的可加工性、機械性能與電性能以及電化學(xué)性能的ー種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池及其制作方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為
ー種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池，包括電池隔膜，其中，電池隔膜包括有EO基團隔膜，EO基團隔膜表面接枝有EO基團。ー種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池的制作方法,其中，
包括以下步驟
步驟一，將洗凈干燥的電極隔膜采用輝光放電法用等離子體處理儀進行功率為5瓦至 10瓦、時間為10分鐘至30分鐘的等離子體處理，且電極隔膜與等離子體處理儀的線圈距離為8厘米至10厘米，處理氣氛為E0，氣體流量為每分鐘20毫升；處理完畢后獲得EO基團隔膜；步驟ニ，以金屬鋰為負極、以EO基團隔膜或EO基團隔膜與電極隔膜組合作為電池隔膜、以磷酸鐵鋰電極為正極、以lmol/L的六氟磷酸鋰有機溶液為電解液，按金屬鋰、電池隔膜、磷酸鐵鋰電極的順序依次組裝成改進電極性能的磷酸鐵鋰電池。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為
步驟I中電極隔膜為聚こ烯隔膜或聚丙烯隔膜或聚こ烯與聚丙烯混合隔膜。步驟I中電極隔膜通過等離子體處理儀處理時的壓カ為30Pa至50Pa。步驟2中六氟磷酸鋰有機溶液中的有機溶劑為體積比為I: I的碳酸こ烯酯和碳酸 ニこ酷。步驟2中六氟磷酸鋰有機溶液中的有機溶劑為體積比為I: I的碳酸こ烯酯和碳酸
丙烯酷。步驟2中磷酸鐵鋰電極為無碳純LiFeP04電極或LiFeP04/C復(fù)合電極。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的ー種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池，包括電池隔膜，其中，電池隔膜包括有EO基團隔膜，EO基團隔膜表面接枝有EO基團。這種磷酸鐵鋰電池的制作方法包括以下步驟步驟一，將洗凈干燥的電極隔膜采用輝光放電法用等離子體處理儀進行功率為5瓦至10瓦、時間為10分鐘至30分鐘的等離子體處理，且電極隔膜與等離子體處理儀的線圈距離為8厘米至10厘米，處理氣氛為E0，氣體流量為每分鐘20毫升；處理完畢后獲得EO基團隔膜；
步驟ニ，以金屬鋰為負極、以EO基團隔膜或EO基團隔膜與電極隔膜組合作為電池隔膜、以磷酸鐵鋰電極為正極、以lmol/L的六氟磷酸鋰有機溶液為電解液，按金屬鋰、電池隔膜、磷酸鐵鋰電極的順序依次組裝成改進電極性能的磷酸鐵鋰電池。EO為環(huán)氧こ烷。通過等離子體處理的方法在隔膜表面接枝上EO官能團，再將接枝了該官能團的隔膜與磷酸鐵鋰電極組裝成電池，由于隔膜表面EO官能團的修飾作用，從而改進磷酸鐵鋰電極的電化學(xué)性能。本發(fā)明的優(yōu)點在于不需要重新加工、制備新型的含有EO基團的隔膜，只需要在現(xiàn)有商業(yè)化隔膜表面改性接枝上EO基團就可以了?？朔诵滦透裟さ难邪l(fā)中的缺點，例如要兼顧隔膜的可加工性、機械性能與電性能以及電化學(xué)性能的缺點。在現(xiàn)有的商業(yè)化隔膜表面接枝EO基團，在基本不影響原隔膜的機械強度、厚度的基礎(chǔ)上，直接開發(fā)出多功能隔膜。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的實施例作進ー步詳細描述。第一實施例
將聚丙烯隔膜清洗干凈，干燥后采用輝光放電的方法用等離子體處理儀進行功率為 5W、時間為30分鐘的等離子體處理，隔膜與等離子體處理儀的線圈距離8cm，處理氣氛為 E0，氣體流量為20mL/分鐘，壓カ為30Pa ;處理完畢后獲得EO基團隔膜。以金屬鋰為負扱，以LiFeP04/C復(fù)合電極為正扱，以EO基團隔膜為電池隔膜，以 lmol/L的六氟磷酸鋰有機溶液為電解液，按金屬鋰、電池隔膜、LiFeP04/C復(fù)合電極的順序依次組裝成改進電極性能的磷酸鐵鋰電池。六氟磷酸鋰有機溶液中的有機溶劑為體積比為 1:1的碳酸こ烯酯和碳酸ニこ酷。恒流充放電結(jié)果證實，使用未處理的原始隔膜時0. IC倍率下電極容量為120mAh/g，使用處理的隔膜后容量達到130mAh/g。第二實施例將聚こ烯隔膜清洗干凈，干燥后采用輝光放電的方法用等離子體處理儀在功率為IOW 條件下等離子體處理隔膜10分鐘，隔膜與等離子體處理儀的線圈距離10cm，隔膜一側(cè)覆蓋保護隔膜，另ー側(cè)朝向等離子體處理儀的線圈，先用氧氣處理5分鐘，而后關(guān)掉氧氣，處理氣氛改為E0，氣體流量為20mL/分鐘，壓カ為50Pa。處理結(jié)束后用無水こ醇清洗隔膜，而后真空50°C干燥；處理完畢后獲得EO基團隔膜。以金屬鋰為負扱，以LiFeP04/C復(fù)合電極為正扱，以EO基團隔膜與電極隔膜組合為電池隔膜，以lmol/L的六氟磷酸鋰有機溶液為電解液，按金屬鋰、電池隔膜、LiFeP04/C 復(fù)合電極的順序依次組裝成改進電極性能的磷酸鐵鋰電池。六氟磷酸鋰有機溶液中的有機溶劑為體積比為1:1的碳酸こ烯酯和碳酸丙烯酷。恒流充放電結(jié)果證實，使用未處理的原始隔膜時0. IC倍率下電極容量為135mAh/g，使用處理的隔膜后容量達到150mAh/g。第三實施例
將商業(yè)化多層結(jié)構(gòu)的聚こ烯與聚丙烯混合隔膜清洗干凈，干燥后采用輝光放電的方法用等離子體處理儀在功率為IOW條件下等離子體處理隔膜10分鐘，隔膜與等離子體處理儀的線圈距離10cm，隔膜ー側(cè)覆蓋保護隔膜，另ー側(cè)朝向等離子體處理儀的線圈，先用氧氣處理5分鐘,而后關(guān)掉氧氣,處理氣氛改為E0,氣體流量為20mL/分鐘,壓カ為50Pa。處理結(jié)束后用無水こ醇清洗隔膜，而后真空50°C干燥；處理完畢后獲得EO基團隔膜。以金屬鋰為負扱，以無碳純LiFePCM電極為正極，以EO基團隔膜與電極隔膜組合為電池隔膜，以lmol/L的六氟磷酸鋰有機溶液為電解液，按金屬鋰、電池隔膜、無碳純 LiFePCM電極的順序依次組裝成改進電極性能的磷酸鐵鋰電池。六氟磷酸鋰有機溶液中的有機溶劑為體積比為1:1的碳酸こ烯酯和碳酸丙烯酷。恒流充放電結(jié)果證實，使用未處理的原始隔膜時0. IC倍率下電極容量為35mAh/g，使用處理的隔膜后容量達到45mAh/g。通過等離子體處理的方法在隔膜表面接枝上EO官能團，再將接枝了該官能團的隔膜與磷酸鐵鋰電極組裝成電池，由于隔膜表面EO官能團的修飾作用，從而改進磷酸鐵鋰電極的電化學(xué)性能。本發(fā)明的優(yōu)點在于不需要重新加工、制備新型的含有EO基團的隔膜，只需要在現(xiàn)有商業(yè)化隔膜表面改性接枝上EO基團就可以了。克服了新型隔膜的研發(fā)中的缺點，例如要兼顧隔膜的可加工性、機械性能與電性能以及電化學(xué)性能的缺點。在現(xiàn)有的商業(yè)化隔膜表面接枝EO基團，在基本不影響原隔膜的機械強度、厚度的基礎(chǔ)上，直接開發(fā)出多功能隔膜。
權(quán)利要求
1.ー種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池，包括電池隔膜，其特征是所述的電池隔膜包括有EO基團隔膜，所述的EO基團隔膜表面接枝有EO基團。
2.一種如權(quán)利要求I所述的改進電極性能的磷酸鐵鋰電池的制作方法，其特征是包括以下步驟步驟一，將洗凈干燥的電極隔膜采用輝光放電法用等離子體處理儀進行功率為5瓦至 10瓦、時間為10分鐘至30分鐘的等離子體處理，且所述的電極隔膜與等離子體處理儀的線圈距離為8厘米至10厘米，處理氣氛為E0，氣體流量為每分鐘20毫升；處理完畢后獲得 EO基團隔膜；步驟ニ，以金屬鋰為負極、以EO基團隔膜或EO基團隔膜與所述的電極隔膜組合作為電池隔膜、以磷酸鐵鋰電極為正極、以lmol/L的六氟磷酸鋰有機溶液為電解液，按金屬鋰、電池隔膜、磷酸鐵鋰電極的順序依次組裝成改進電極性能的磷酸鐵鋰電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池的制作方法，其特征是 所述的步驟I中電極隔膜為聚こ烯隔膜或聚丙烯隔膜或聚こ烯與聚丙烯混合隔膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池的制作方法，其特征是 所述的步驟I中電極隔膜通過等離子體處理儀處理時的壓カ為30Pa至50Pa。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池的制作方法，其特征是 所述的步驟2中六氟磷酸鋰有機溶液中的有機溶劑為體積比為1:1的碳酸こ烯酯和碳酸ニ こ酷。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池的制作方法，其特征是 所述的步驟2中六氟磷酸鋰有機溶液中的有機溶劑為體積比為1:1的碳酸こ烯酯和碳酸丙烯酯。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池的制作方法，其特征是 所述的步驟2中磷酸鐵鋰電極為無碳純LiFeP04電極或LiFeP04/C復(fù)合電極。
全文摘要
本發(fā)明的一種改進電極性能的磷酸鐵鋰電池，包括電池隔膜，其中，電池隔膜包括有EO基團隔膜，EO基團隔膜表面接枝有EO基團。通過等離子體處理的方法在隔膜表面接枝上EO官能團，再將接枝了該官能團的隔膜與磷酸鐵鋰電極組裝成電池，由于隔膜表面EO官能團的修飾作用，從而改進磷酸鐵鋰電極的電化學(xué)性能。本發(fā)明具有電池隔膜含有EO基團、加工方便、兼顧隔膜的可加工性、機械性能與電性能以及電化學(xué)性能的優(yōu)點。
文檔編號H01M2/16GK102610855SQ20121009898
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者徐艷輝, 鞠蘭, 鞠華 申請人:浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院