专利名称：一种以碳材料作为阳极活性材料的锂二次电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂二次电池及其制法。
通常，锂二次电池是以金属锂作为阳极材料，以含锂金属氧化物为阴极材料，以高氯酸锂溶液为电解液制成锂二次电池。
由于金属锂操作时不安全，相继发展以合金和以一定结构的碳材料作为阳极材料，因此研制成本低廉、工艺简单和性能良好的阳极活性材料是这类电池的关键。
J.ElectroChem.Soc.1993(140)315报导了以石油焦为原料，经700-2500℃热处理来制得阳极活性材料，该方法消耗大量的能源，制成的锂二次电池成本高。
本发明克服了成本高，消耗能源的缺点而提供一种用结晶性碳材料作为阳极活性材料制得的锂二次电池。
本发明的锂二次电池包括阳极活性材料，阴极和电解液。
本发明阳极活性材料是以石墨，无定形碳黑为原料，经机械混合后得到的一种具有混合晶型的碳材料。
当采用石墨为阳极活性材料时，由于石墨具有层状晶体结构，锂离子在晶层中扩散系数小使得锂离子“嵌入”和“脱嵌”困难，制得的锂电池比容量低。当采用比表面积大的无定形碳黑为阳极活性材料时，虽然锂离子扩散速度快，但“脱嵌”和“嵌入”锂离子可逆性差，制得的锂电池比容量也低。为了提高锂电池比容量，根据上述两种结构各自特点，本发明采用一种介于石墨晶体结构和无定形碳黑结构之间的一种混合晶型的碳材料作为阳极。以含锂和锰的金属氧化物为阴极，以聚丙烯无纺布作隔膜，高氯酸锂溶液为电解液，制作成模型电池。上述的阳极是将石墨和无定形碳黑按重量比100∶1～1∶100进行球墨4-10小时制得。含锂和锰金属氧化物阴极为锂离子源，充电后，锂离子嵌入阳极，形成可工作电池，连续放电测定容量。以阳极活性物含量计，不同电池的比容量，从100～209mAhr./g。
所述的石墨包括土石墨和磷石墨等，所述的无定形碳黑包括乙炔黑和木炭，所述的电解液为丙烯碳酸酯和乙二醇二甲醚溶解的高氯酸锂溶液。
本发明的锂二次电池具有高的比容量，能耗低，成本低。
实施例1、将土石墨100克与乙炔黑1克混合，球磨4-10小时，用此混合物作成阳极片，以丙烯碳酸酯和乙二醇二甲醚的混合溶剂溶解的高氯酸锂为电解液，以锂和锰的氧化物为阴极，作成模型电池。电池充电后开路电压为3伏，放电终止电压为2伏，放电容量以阳极材料计为100mAhr./g。实施例2、土石墨1克，乙炔黑100克，用实例1的方法处理，以同样的条件制成模型电池。进行充放电实验和测量比容量。开路电压3伏，比容量为136mAhr./g。实施例3、
土石墨20克，乙炔黑50克，以实例1方法处理，作同样的模型电池进行充放电实验，开路电压3伏，比容量195mAhr./g。实施例4、土石墨50克，乙炔黑50克，用实例1方法处理并制成同样的模型电池，进行充放电实验，开路电压3伏，比容量112mAhr./g。实施例5、土石墨30克，乙炔黑50克，用实例1的方法处理，制成相同模型电池，进行充放电实验，开路电压3伏，比容量209mAhr./g。
权利要求
1.一种锂二次电池包括阳极活性材料、阴极和电解液，其特征在于所述的锂二次电池的比容量为100-209mAhr./g，所述的阳极活性材料为介于石墨晶体结构和无定形碳黑结构之间的一种混合晶型的碳材料，所述的阴极为含锂和锰的金属氧化物，所述的电解液为高氯酸锂溶液。
2.根据权利要求1所述的锂二次电池，其特征在于所述的石墨为土石墨。
3.根据权利要求1所述的锂二次电池，其特征在于所述的石墨活性材料为磷石墨。
4.根据权利要求1所述的锂二次电池，其特征在于所述的无定型碳黑为乙炔黑或木炭。
5.根据权利要求1所述的锂二次电池，其特征在于所述的高氯酸锂溶液的溶剂为丙烯碳酸酯和乙二醇二甲醚混合溶剂。
全文摘要
一种以碳材料作为阳极活性材料的锂二次电池属于锂二次电池领域，该电池以介于石墨晶体结构和无定型碳黑结构之间的一种混合晶型的碳材料作为阳极活性材料，以含锂和锰的金属氧化物作阴极，以聚丙烯无纺布作隔膜和高氯酸锂溶液为电解液，本发明的锂二次电池具有高的比容量，能耗低，成本低的优良特性。
文档编号H01M4/96GK1151618SQ95118399
公开日1997年6月11日 申请日期1995年12月1日 优先权日1995年12月1日
发明者刘昌炎 申请人:中国科学院化学研究所