一种锂电池正极材料及其制备方法与流程

文档序号:17580157发布日期:2019-05-03 20:52阅读:191来源:国知局

本发明涉及电池材料技术领域,尤其是一种锂电池正极材料及其制备方法。



背景技术:

当前,锂电池由于其能量密度高、工作温度宽、寿命长等优点,被广泛应用。而对于锂电池来说,其最为重要的组成部分是正极材料,正极材料决定着锂电池的特性,其电极材料性能的好坏,将会影响着锂电池的品质。

现有技术中,锂电池的正极材料大多为钴酸锂、锰酸锂或三元材料等,其组分主要是采用活性材料加导电剂,再加粘接剂,使得获得的锂电池具有容量高、循环寿命长的特点,但是锰、钴等资源较为匮乏,价格昂贵,并且具有毒性,容易造成环境的污染;除此之外,现有技术中采用的大多数正极材料,在放电后期,其电压下降速度非常快,使得锂电池在后续难以满足生产应用的需求,极大阻碍了锂电池向前发展。



技术实现要素:

为了解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明提供一种锂电池正极材料及其制备方法。

具体是通过以下技术方案得以实现的:

一种锂电池正极材料,以磷酸铁锂、硝酸铁锂、硫化亚铁、稀土金属、粘接剂为原料,按照重量份计为磷酸铁锂5-10份、硝酸铁锂2-3份、硫化亚铁1-3份、稀土金属0.00001-0.00005份、粘接剂4-8份。

所述的原料,按照重量份计为磷酸铁锂8份、硝酸铁锂2.5份、硫化亚铁2份、稀土金属0.00003份、粘接剂6份。

上述的锂电池正极材料制备方法,将硫化亚铁与磷酸铁锂混合后,在惰性气体中采用温度为200-270℃加热处理2-4h,再将其置于硝酸铁锂中,搅拌均匀后,加入稀土金属和粘接剂,混合搅拌3-7h,获得。

所述的惰性气体为氮气、氦气、氩气中的一种。

所述的粘接剂为聚偏氟乙烯与n-甲基吡咯烷酮按照质量比为1∶0.15-0.31混合而成的混合物。

一种锂电池正极材料制备方法,是将磷酸铁锂与硫化亚铁按照质量比为5-10∶2-3混合后,置于温度为180-250℃中,加热处理1-3h后,再将其采用质量浓度为3-7%的硫酸溶液浸泡0.5-1.3h,再将其过滤干燥后,加入硝酸铁锂,硝酸铁锂与硫化亚铁的质量比为2-3∶1-3,搅拌10-20min,加入占硫化亚铁质量0.2-0.5%的稀土金属和与硫化亚铁质量比为4-8∶1-3的粘接剂,搅拌混合2-3h,获得。

与现有技术相比,本发明的技术效果体现在:

通过采用磷酸铁锂、硝酸铁锂、硫化亚铁、稀土金属、粘接剂为原料,制作成锂电池正极材料,其制备工艺简单,能耗低,成本低,而且能够有效的提高电池的电化学性能,延长电池的使用寿命。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

下面结合实施例对本发明作进一步描述,但本发明的保护范围不仅仅局限于实施例。

实施例1

一种锂电池正极材料,以磷酸铁锂、硝酸铁锂、硫化亚铁、稀土金属、粘接剂为原料,按照重量计为磷酸铁锂5kg、硝酸铁锂2kg、硫化亚铁1kg、稀土金属0.00001kg、粘接剂4kg。

上述的锂电池正极材料制备方法,将硫化亚铁与磷酸铁锂混合后,在惰性气体中采用温度为200℃加热处理2h,再将其置于硝酸铁锂中,搅拌均匀后,加入稀土金属和粘接剂,混合搅拌3h,获得。所述的惰性气体为氮气、氦气、氩气中的一种。本实施例采用氮气。所述的粘接剂为聚偏氟乙烯与n-甲基吡咯烷酮按照质量比为1∶0.15混合而成的混合物。

将该正极材料制作成2025扣式电池,并将其循环充放电性能检测,得出放电比容量为213mah·g-1,并进行100次循环放电处理后,其放电比容量为198mah·g-1。

实施例2

一种锂电池正极材料,以磷酸铁锂、硝酸铁锂、硫化亚铁、稀土金属、粘接剂为原料,按照重量计为磷酸铁锂10kg、硝酸铁锂3kg、硫化亚铁3kg、稀土金属0.00005kg、粘接剂8kg。

上述的锂电池正极材料制备方法,将硫化亚铁与磷酸铁锂混合后,在惰性气体中采用温度为270℃加热处理4h,再将其置于硝酸铁锂中,搅拌均匀后,加入稀土金属和粘接剂,混合搅拌7h,获得。所述的惰性气体为氮气、氦气、氩气中的一种。本实施例采用的氦气。

所述的粘接剂为聚偏氟乙烯与n-甲基吡咯烷酮按照质量比为1∶0.31混合而成的混合物。

将该正极材料制作成2025扣式电池,并将其循环充放电性能检测,得出放电比容量为208mah·g-1,并进行100次循环放电处理后,其放电比容量为199mah·g-1。

实施例3

一种锂电池正极材料,以磷酸铁锂、硝酸铁锂、硫化亚铁、稀土金属、粘接剂为原料,按照重量计为磷酸铁锂8kg、硝酸铁锂2.5kg、硫化亚铁2kg、稀土金属0.00003kg、粘接剂6kg。

上述的锂电池正极材料制备方法,将硫化亚铁与磷酸铁锂混合后,在惰性气体中采用温度为250℃加热处理3h,再将其置于硝酸铁锂中,搅拌均匀后,加入稀土金属和粘接剂,混合搅拌5h,获得。所述的惰性气体为氮气、氦气、氩气中的一种。本实施例采用的是氩气。

所述的粘接剂为聚偏氟乙烯与n-甲基吡咯烷酮按照质量比为1∶0.23混合而成的混合物。

将该正极材料制作成2025扣式电池,并将其循环充放电性能检测,得出放电比容量为215mah·g-1,并进行100次循环放电处理后,其放电比容量为201mah·g-1。

对比例1

仅仅采用磷酸铁锂为原料,并按照实施例1的配比,将磷酸铁锂与稀土金属、粘接剂按照实施例1的制备方法进行加工制作成正极材料,再将其制作成2025扣式电池,并将其循环充放电性能检测,得出放电比容量为165mah·g-1,并进行100次循环放电处理后,其放电比容量为148mah·g-1。

对比例2

仅仅采用二硫化亚铁作为原料,按照实施例2中的配比,将二硫化亚铁与稀土金属、粘接剂按照实施例2的制备方法进行加工制作成正极材料,再将其制作成2025扣式电池,并将其循环充放电性能检测,得出放电比容量为200mah·g-1,并进行100次循环放电处理后,其放电比容量为150mah·g-1。

对比例3

仅仅采用磷酸铁锂、硫化亚铁为原料,按照实施例3的配比,将硫化亚铁、磷酸铁锂、稀土金属、粘接剂混合,按照实施例3的制备方法进行加工制作成正极材料,再将其制作成2025扣式电池,并将其循环充放电性能检测,得出放电比容量为209mah·g-1,并进行100次循环放电处理后,其放电比容量为167mah·g-1。

综上,由对比例1-3与实施例1-3对正极材料进行制作成扣式电池后,再将其进行循环充放电性能检测,其结果显示,本发明创造能够显著的提高初始放电比容量,而且在循环100次后,其充放电比容量的变化率明显低于对比例1-3,可见,其能够显著延长电池的使用寿命,改善锂电池正极材料的性能。

除此之外,本研究者还对本发明创造中采用的原料成分,按照以下制备方法进行处理后,获得锂电池正极材料。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案,因此,尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

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