專利名稱：一種以碳材料作為陽極活性材料的鋰二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰二次電池及其制法。
通常，鋰二次電池是以金屬鋰作為陽極材料，以含鋰金屬氧化物為陰極材料，以高氯酸鋰溶液為電解液制成鋰二次電池。
由于金屬鋰操作時不安全，相繼發(fā)展以合金和以一定結(jié)構(gòu)的碳材料作為陽極材料，因此研制成本低廉、工藝簡單和性能良好的陽極活性材料是這類電池的關(guān)鍵。
J.ElectroChem.Soc.1993(140)315報導(dǎo)了以石油焦為原料，經(jīng)700-2500℃熱處理來制得陽極活性材料，該方法消耗大量的能源，制成的鋰二次電池成本高。
本發(fā)明克服了成本高，消耗能源的缺點(diǎn)而提供一種用結(jié)晶性碳材料作為陽極活性材料制得的鋰二次電池。
本發(fā)明的鋰二次電池包括陽極活性材料，陰極和電解液。
本發(fā)明陽極活性材料是以石墨，無定形碳黑為原料，經(jīng)機(jī)械混合后得到的一種具有混合晶型的碳材料。
當(dāng)采用石墨為陽極活性材料時，由于石墨具有層狀晶體結(jié)構(gòu)，鋰離子在晶層中擴(kuò)散系數(shù)小使得鋰離子“嵌入”和“脫嵌”困難，制得的鋰電池比容量低。當(dāng)采用比表面積大的無定形碳黑為陽極活性材料時，雖然鋰離子擴(kuò)散速度快，但“脫嵌”和“嵌入”鋰離子可逆性差，制得的鋰電池比容量也低。為了提高鋰電池比容量，根據(jù)上述兩種結(jié)構(gòu)各自特點(diǎn)，本發(fā)明采用一種介于石墨晶體結(jié)構(gòu)和無定形碳黑結(jié)構(gòu)之間的一種混合晶型的碳材料作為陽極。以含鋰和錳的金屬氧化物為陰極，以聚丙烯無紡布作隔膜，高氯酸鋰溶液為電解液，制作成模型電池。上述的陽極是將石墨和無定形碳黑按重量比100∶1～1∶100進(jìn)行球墨4-10小時制得。含鋰和錳金屬氧化物陰極為鋰離子源，充電后，鋰離子嵌入陽極，形成可工作電池，連續(xù)放電測定容量。以陽極活性物含量計，不同電池的比容量，從100～209mAhr./g。
所述的石墨包括土石墨和磷石墨等，所述的無定形碳黑包括乙炔黑和木炭，所述的電解液為丙烯碳酸酯和乙二醇二甲醚溶解的高氯酸鋰溶液。
本發(fā)明的鋰二次電池具有高的比容量，能耗低，成本低。
實(shí)施例1、將土石墨100克與乙炔黑1克混合，球磨4-10小時，用此混合物作成陽極片，以丙烯碳酸酯和乙二醇二甲醚的混合溶劑溶解的高氯酸鋰為電解液，以鋰和錳的氧化物為陰極，作成模型電池。電池充電后開路電壓為3伏，放電終止電壓為2伏，放電容量以陽極材料計為100mAhr./g。實(shí)施例2、土石墨1克，乙炔黑100克，用實(shí)例1的方法處理，以同樣的條件制成模型電池。進(jìn)行充放電實(shí)驗和測量比容量。開路電壓3伏，比容量為136mAhr./g。實(shí)施例3、
土石墨20克，乙炔黑50克，以實(shí)例1方法處理，作同樣的模型電池進(jìn)行充放電實(shí)驗，開路電壓3伏，比容量195mAhr./g。實(shí)施例4、土石墨50克，乙炔黑50克，用實(shí)例1方法處理并制成同樣的模型電池，進(jìn)行充放電實(shí)驗，開路電壓3伏，比容量112mAhr./g。實(shí)施例5、土石墨30克，乙炔黑50克，用實(shí)例1的方法處理，制成相同模型電池，進(jìn)行充放電實(shí)驗，開路電壓3伏，比容量209mAhr./g。
權(quán)利要求
1.一種鋰二次電池包括陽極活性材料、陰極和電解液，其特征在于所述的鋰二次電池的比容量為100-209mAhr./g，所述的陽極活性材料為介于石墨晶體結(jié)構(gòu)和無定形碳黑結(jié)構(gòu)之間的一種混合晶型的碳材料，所述的陰極為含鋰和錳的金屬氧化物，所述的電解液為高氯酸鋰溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其特征在于所述的石墨為土石墨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其特征在于所述的石墨活性材料為磷石墨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其特征在于所述的無定型碳黑為乙炔黑或木炭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰二次電池，其特征在于所述的高氯酸鋰溶液的溶劑為丙烯碳酸酯和乙二醇二甲醚混合溶劑。
全文摘要
一種以碳材料作為陽極活性材料的鋰二次電池屬于鋰二次電池領(lǐng)域，該電池以介于石墨晶體結(jié)構(gòu)和無定型碳黑結(jié)構(gòu)之間的一種混合晶型的碳材料作為陽極活性材料，以含鋰和錳的金屬氧化物作陰極，以聚丙烯無紡布作隔膜和高氯酸鋰溶液為電解液，本發(fā)明的鋰二次電池具有高的比容量，能耗低，成本低的優(yōu)良特性。
文檔編號H01M4/96GK1151618SQ95118399
公開日1997年6月11日 申請日期1995年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月1日
發(fā)明者劉昌炎 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所