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CN108767245B - 一种混合型正极材料及其制作方法 - Google Patents

一种混合型正极材料及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合型正极材料及其制作方法，包括活性材料为73%‑85%，导电剂3%‑18%，氧化物5%‑7%，粘结剂5%‑12%；活性材料包含钴酸锂和磷酸铁锂，本发明通过对氧化物及活性材料进行合理研磨优化后，有效地改善了正极材料压实密度，通过添加多种氧化物，显著提高了电池的导电性、导热性、高温存储性能、循环性能以及安全性能，大大延长正极材料的使用寿命，解决了在高电压下的循环性能、高温存储以及安全特性。

Description

一种混合型正极材料及其制作方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种混合型正极材料及其制作方法。
背景技术
目前，锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂及磷酸亚铁锂，其中，钴酸锂仍是市场主流，但是钴资源有限、价格昂贵，且钴有毒及安全性差等缺点限制了钴酸锂在未来的大规模应用。镍酸锂的实际容量较钴酸锂高，镍的价格较钴便宜，但是镍酸锂制备困难、热稳定性差。锰酸锂具有原料丰富、价格低廉、环境友好、热稳定性好的优势，但锰酸锂的容量低、循环性能差；镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂能量密度高，但热稳定性较差；磷酸亚铁锂价格低廉、资源丰富、循环性能良好、热稳定性优、环境友好，但导电性差、密度低，这些材料自身都存在不足，不能满足人们使用的要求，制约了其在锂离子电池正极材料领域的进一步应用。
发明内容
针对现有技术的不足，提高电池的容量、高温存储性能、循环性能以及安全性能，本发明的目的在于提供一种混合型正极材料及其制作方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
混合型正极材料，包括活性材料为73%-85%，导电剂3%-18%，氧化物5%-7%，粘结剂5%-12%；所述的活性材料包含钴酸锂和磷酸铁锂，钴酸锂和磷酸铁锂的摩尔比为（1-11）：（2-9）。
所述的导电剂的组成原料为石墨烯60-75份、活性炭30-35份、单乙醇胺2-5份、聚乙烯吡咯烷酮4-5份、黄原胶8-10份和苯乙烯35-40份；制作方法如下：先将黄原胶和苯乙烯混合，置于温度40-45℃的条件下混合均匀，得到有机载体；然后再向其中加入其它剩余组成原料，加热至50-55℃，并调节ph至中性，机械搅拌均匀；然后再在三辊研磨机上进行混合，研磨浆料粒度至10-15微米，即得成品。
所述的氧化物为氧化锰、二氧化钌、三氧化二镓的混合物，所述的氧化锰、二氧化钌、三氧化二镓的混合比例为6-9:2-3:4-6。
所述的粘结剂由羧甲基纤维素钠、海藻酸钠按照8-10:1比例混合制成。
混合型正极材料的制作方法，包括以下内容：
（1）氧化物制作：按照氧化锰、二氧化钌、三氧化二镓的混合比例称取各氧化物，送入回转炉预烧，在室温下经过1-2小时，升温至700-800℃，保温混料2-3小时；取出冷却，然后采用研磨介质为丙酮溶液，研磨8-10小时，控制混合料粒径为50-100μm；
（2）活性材料的制作：按照钴酸锂、磷酸铁锂的摩尔比称取原料，将称量好的材料放入球磨罐中球磨1-2小时，球磨转速为 100-120rpm；
（3）将上述步骤（1）氧化物倒入步骤（2）活性材料中，搅拌混匀后倒入导电剂、粘结剂，继续搅拌或球磨至少1.5h，制作成浆料；
（4）将步骤（3）中制备的浆料喷涂或溅射到集流体上，再置于80-105℃温度下干燥制得正极材料。
所述的步骤（2）球磨采用无水乙醇溶液，所述的无水乙醇溶液中加入相当于无水乙醇质量5%-10%二茂铁。
所述的浆料制成后送入超声波中分散处理10-15min，所述的超声波功率为280-350W。
本发明的有益效果：
相对于现有技术，本发明至少具有以下优点：本发明通过对氧化物及活性材料进行合理研磨优化后，有效地改善了正极材料压实密度，通过添加多种氧化物，显著提高了电池的导电性、导热性、高温存储性能、循环性能以及安全性能，大大延长正极材料的使用寿命，解决了在高电压下的循环性能、高温存储以及安全特性。
本发明的导电剂中引入石墨烯、活性炭，利用石墨烯、活性炭优良的导电性，提高电极材料的容量，降低电池内阻，提高导电剂的导电性的同时，也提高了电池的循环寿命。
具体实施方式
实施例1：混合型正极材料，包括活性材料为76%，导电剂10%，氧化物6%，粘结剂8%；所述的活性材料包含钴酸锂和磷酸铁锂，钴酸锂和磷酸铁锂的摩尔比为5：8。
所述的导电剂的组成原料为石墨烯65g、活性炭32g、单乙醇胺3g、聚乙烯吡咯烷酮5g、黄原胶8g和苯乙烯35g；制作方法如下：先将黄原胶和苯乙烯混合，置于温度40-45℃的条件下混合均匀，得到有机载体；然后再向其中加入其它剩余组成原料，加热至50-55℃，并调节ph至中性，机械搅拌均匀；然后再在三辊研磨机上进行混合，研磨浆料粒度至15微米，即得成品。
所述的氧化物为氧化锰、二氧化钌、三氧化二镓的混合物，所述的氧化锰、二氧化钌、三氧化二镓的混合比例为7:2:5。
所述的粘结剂由羧甲基纤维素钠、海藻酸钠按照10:1比例混合制成。
混合型正极材料的制作方法，包括以下内容：
（1）氧化物制作：按照氧化锰、二氧化钌、三氧化二镓的混合比例称取各氧化物，送入回转炉预烧，在室温下经过1.5小时，升温至750℃，保温混料2-3小时；取出冷却，然后采用研磨介质为丙酮溶液，研磨10小时，控制混合料粒径为100μm；
（2）活性材料的制作：按照钴酸锂、磷酸铁锂的摩尔比称取原料，将称量好的材料放入球磨罐中球磨1.5小时，球磨转速为 100rpm，球磨采用无水乙醇溶液，所述的无水乙醇溶液中加入相当于无水乙醇质量8%二茂铁；
（3）将上述步骤（1）氧化物倒入步骤（2）活性材料中，搅拌混匀后倒入导电剂、粘结剂，继续搅拌或球磨至少1.5h，制作成浆料，接着送入超声波中分散处理12min，所述的超声波功率为300W；
（4）将步骤（3）中制备的浆料喷涂或溅射到集流体上，再置于100℃温度下干燥制得正极材料。
实施例2：本实施例中除正极活性物质采用钴酸锂和磷酸铁锂的摩尔比为1：9外，其他内容同实施例 1。
实施例3：本实施例中除正极活性物质采用钴酸锂和磷酸铁锂的摩尔比为11：2外，其他内容同实施例 1。
经过测试本实施例1与传统电池相比：
在工作电压高(2.75V～4.2V)，本发明正极材料导电性能，高温存储性能均优于传统电池；本发明的正极材料压实密度在2.5-3.2g/cc之间，其安全性秉承了传统电池的特性，尤其是在耐过充方面。

Claims (5)

1.一种混合型正极材料的制作方法，其特征在于，混合型正极材料包括活性材料为73%-85%，导电剂3%-18%，氧化物5%-7%，粘结剂5%-12%；所述的活性材料包含钴酸锂和磷酸铁锂，钴酸锂和磷酸铁锂的摩尔比为（1-11）：（2-9）；
所述的导电剂的组成原料为石墨烯60-75份、活性炭30-35份、单乙醇胺2-5份、聚乙烯吡咯烷酮4-5份、黄原胶8-10份和苯乙烯35-40份；制作方法如下：先将黄原胶和苯乙烯混合，置于温度40-45℃的条件下混合均匀，得到有机载体；然后再向其中加入其它剩余组成原料，加热至50-55℃，并调节ph至中性，机械搅拌均匀；然后再在三辊研磨机上进行混合，研磨浆料粒度至10-15微米，即得成品；
制作方法包括以下内容：
（1）氧化物制作：按照氧化锰、二氧化钌、三氧化二镓的混合比例称取各氧化物，送入回转炉预烧，预烧为在室温下经过1-2小时升温至700-800℃，保温混料2-3小时；取出冷却，然后采用研磨介质为丙酮溶液，研磨8-10小时，控制混合料粒径为50-100μm；
（2）活性材料的制作：按照钴酸锂、磷酸铁锂的摩尔比称取原料，将称量好的材料放入球磨罐中球磨1-2小时，球磨转速为 100-120rpm；
（3）将上述步骤（1）氧化物倒入步骤（2）活性材料中，搅拌混匀后倒入导电剂、粘结剂，继续搅拌或球磨至少1.5h，制作成浆料；
（4）将步骤（3）中制备的浆料喷涂或溅射到集流体上，再置于80-105℃温度下干燥制得正极材料。
2.根据权利要求1所述的混合型正极材料的制作方法，其特征在于，所述的步骤（2）球磨采用无水乙醇溶液，所述的无水乙醇溶液中加入相当于无水乙醇质量5%-10%二茂铁。
3.根据权利要求1所述的混合型正极材料的制作方法，其特征在于，所述的浆料制成后送入超声波中分散处理10-15min，所述的超声波功率为280-350W。
4.根据权利要求1所述的混合型正极材料的制作方法，其特征在于，所述的氧化物为氧化锰、二氧化钌、三氧化二镓的混合物，所述的氧化锰、二氧化钌、三氧化二镓的混合比例为6-9:2-3:4-6。
5.根据权利要求1所述的混合型正极材料的制作方法，其特征在于，所述的粘结剂由羧甲基纤维素钠、海藻酸钠按照8-10:1比例混合制成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111224058A (zh) * 2018-11-24 2020-06-02 深圳市三奇科技有限公司 超低温锂离子电池正极浆料配料的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101752549A (zh) * 2008-12-02 2010-06-23 Tcl集团股份有限公司 一种聚合物锂电池正极片的制备方法及锂电池
CN102244264A (zh) * 2011-05-19 2011-11-16 江苏乐能电池股份有限公司 一种磷酸铁锂电池用的石墨烯复合导电剂及其制备方法
US20130252105A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Samsung Corning Precision Materials Co., Ltd. Positive electrode active material, method of preparing positive electrode active material, and lithium secondary battery using positive electrode active material
CN105390700A (zh) * 2015-11-16 2016-03-09 哈尔滨工业大学 一种通过添加金属氧化物/碳复合材料改性锂离子电池正极的方法
CN106340640A (zh) * 2016-11-01 2017-01-18 上海电力学院 一种提升锰酸锂正极材料的高温电化学性能的方法
CN107528054A (zh) * 2017-08-27 2017-12-29 长沙小新新能源科技有限公司 一种石墨烯高能锂电池复合正极浆料及其制备方法
CN107611402A (zh) * 2017-09-13 2018-01-19 天津理工大学 复合富锂层状正极材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101752549A (zh) * 2008-12-02 2010-06-23 Tcl集团股份有限公司 一种聚合物锂电池正极片的制备方法及锂电池
CN102244264A (zh) * 2011-05-19 2011-11-16 江苏乐能电池股份有限公司 一种磷酸铁锂电池用的石墨烯复合导电剂及其制备方法
US20130252105A1 (en) * 2012-03-23 2013-09-26 Samsung Corning Precision Materials Co., Ltd. Positive electrode active material, method of preparing positive electrode active material, and lithium secondary battery using positive electrode active material
CN105390700A (zh) * 2015-11-16 2016-03-09 哈尔滨工业大学 一种通过添加金属氧化物/碳复合材料改性锂离子电池正极的方法
CN106340640A (zh) * 2016-11-01 2017-01-18 上海电力学院 一种提升锰酸锂正极材料的高温电化学性能的方法
CN107528054A (zh) * 2017-08-27 2017-12-29 长沙小新新能源科技有限公司 一种石墨烯高能锂电池复合正极浆料及其制备方法
CN107611402A (zh) * 2017-09-13 2018-01-19 天津理工大学 复合富锂层状正极材料及其制备方法

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