正极材料及其制备方法和应用_2

文档序号:9378457阅读:来源:国知局
般为 60-120°C,优选80-1KTC,干燥时间为0. 5-5小时。
[0047] 本发明所提供的电池的极芯结构为本领域常用的极芯结构,一般来说,极芯可以 采用卷绕或叠置正极片、隔膜和负极片的方式制得,卷绕或叠置的方式为本领域技术人员 所共知。
[0048] 本发明公开的锂离子电池中,正电极材料包括正极材料、粘结剂以及导电剂,其 中,正极材料为本发明公开的正极材料。粘结剂可以采用本领域所公知的任何粘结剂,例如 可以采用聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯或丁苯橡胶中的一种或几种。粘结剂的含量为所述正 电极材料的〇. l-15wt%,优选为l_7wt%。导电剂可以采用本领域所公知的任何导电剂,例 如可以采用石墨、乙炔黑、碳纤维、碳黑、金属粉末和纤维中的一种或几种。所述导电剂的含 量为所述正电极材料的〇. l_20wt%,优选为2-10wt%。正极的制备方法可以采用本领域常 用的各种方法,例如用溶剂将正极材料、粘结剂和导电剂制备成正极浆液,溶剂的加入量为 本领域技术人员所公知的,可根据所要制备的正极浆液的拉浆涂布的粘度和可操作性的要 求进行灵活调整。然后将所制得的正极浆液拉浆涂覆在正极集电体上干燥压片,再裁片得 到正极。所述干燥的温度通常为120°C,干燥时间通常为5个小时。正极浆液所用的溶剂可 以是现有技术中的各种溶剂,如可以选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二 乙基甲酰胺(DEF)、二甲基亚砜(DMSO)、四氢呋喃(THF)以及水和醇类中的一种或几种。溶 剂的用量使所述浆料能够涂覆到所述导电基体上即可。一般来说,溶剂的用量使浆液中正 极材料的含量为40-90重量%,优选为50-85重量%。
[0049] 本发明的电池的隔膜具有电绝缘性能和液体保持性能。隔膜可以选自本领域技术 人员公知的锂离子二次电池中所用的各种隔膜,例如聚烯烃微多孔膜、聚乙烯毡、玻璃纤维 毡或超细玻璃纤维纸。
[0050] 形成本发明的锂离子电池的负极可以为本领域常规使用的负极。
[0051] 例如,所述负极包括集电体及涂覆和/或填充于集电体上的负电极材料,所述负 电极材料包括负极材料和粘合剂。
[0052] 所述的负极材料没有特别限制,可以使用本领域常规的可嵌入释出锂的负极材 料,比如天然石墨、人造石墨、石油焦、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金、硅合金 中的一种或几种,优选人工石墨。
[0053] 所述负电极材料还可以包括导电剂,所述导电剂没有特别限制,可以为本领域 常规的负极导电剂,比如ketjen碳黑、乙炔黑、炉黑、碳纤维VGCF、导电碳黑和导电石墨 中的一种或几种。以负电极材料的重量为基准,所述导电剂的含量为l_15wt%,优选为 2-lOwt%。
[0054] 所述粘合剂的种类和含量为本领域技术人员所公知,例如含氟树脂和聚烯烃 化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种; 一般来说,根据所用粘合剂种类的不同,以负电极材料的重量为基准,粘合剂的含量为 0· 01-8wt%,优选为 0· 02-5wt%。
[0055] 优选情况下,所述负极粘合剂采用纤维素基聚合物与橡胶胶乳的混合物,如纤维 素基聚合物与丁苯橡胶(SBR)的混合物。所述纤维素基聚合物与丁苯橡胶的用量为本领域 技术人员所公知。
[0056] 负极集电体可以为锂离子电池中常规的负极集电体,如冲压金属,金属箔,网状金 属,泡沫状金属,在本发明的具体实施方案中使用铜箔作为负极集电体。
[0057] 本发明的电池的电解液为非水电解液。非水电解液为电解质锂盐在非水溶剂中 形成的溶液,可以使用本领域技术人员已知的常规的非水电解液。比如电解质锂盐可以选 自六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF 6)、六 氟硅酸锂(LiSiF6)、四苯基硼酸锂(LiB(C6H5)4)、氯化锂(LiCl)、溴化锂(LiBr)、氯铝酸锂 (LiAlCl4)及氟烃基磺酸锂(LiC (SO2CF3) 3)、LiCH3S03、LiN(S02CF 3)2 中的一种或几种。非水 溶剂可以选自链状酸酯和环状酸酯混合溶液,其中链状酸酯可以为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸 二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二丙酯(DPC)以及其它含氟、含硫 或含不饱和键的链状有机酯类中的一种或几种。环状酸酯可以为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙 烯酯(PC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、Y-丁内酯(Y-BL)、磺内酯以及其它含氟、含硫或含不饱和 键的环状有机酯类中的一种或几种。在非水电解液中,电解质锂盐的浓度一般为〇. 1-2摩 尔/升,优选为〇. 8-1. 2摩尔/升。
[0058] 本发明的电池的制备方法为本领域的技术人员所公知的,一般来说,该电池的制 备方法包括将极芯置入电池壳中,加入电解液,然后密封,得到电池。其中,密封的方法,电 解液的用量为本领域技术人员所公知。
[0059] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合 附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0060] 实施例1
[0061] 将40111〇1正极材料前驱体附。.8(:〇。.2(0!1) 2,40111〇11^0!1,2(^纯水,加入到高压反应 藎中,然后再升温至375°C,在该温度下恒温2h后,用增压泵加入30mol双氧水,再恒温5h 后;降温至室温,经过压滤洗涤后将待烧结产物。
[0062] 将该产物送入马弗炉中,在纯氧流量为0. 8m3/h下,以5°C /min的速率升温,然后 50°C恒温烧结2h,100°C恒温烧结2h,迅速升温到500°C恒温烧结4h,780°C恒温烧结16h。
[0063] 制成的正极材料记作Al。
[0064] 实施例2
[0065] 将40!11〇1正极材料前驱体附。.8〇)。.2(0!1)2,40111〇11^0!1,2(^纯水,0.04111〇11^卩加 入到高压反应釜中,然后再升温至375°C,在该温度下恒温2h后,用增压泵加入30mol双氧 水,再恒温5h后;降温至室温,经过压滤洗涤后将待烧结产物。
[0066] 将该产物送入马弗炉中,在纯氧流量为0. 8m3/h下,以5°C /min的速率升温,然后 50°C恒温烧结2h,100°C恒温烧结2h,迅速升温到500°C恒温烧结4h,780°C恒温烧结16h。
[0067] 制成的正极材料记作A2。
[0068] 实施例3
[0069] 将 40mol 正极材料前驱体 NiasCoa2 (OH)2,40mol Li0H,20L 纯水,0· 04mol Li2S 加 入到高压反应釜中,然后再升温至375°C,在该温度下恒温2h后,用增压泵加入30mol双氧 水,再恒温5h后;降温至室温,经过压滤洗涤后将待烧结产物。
[0070] 将该产物送入马弗炉中,在纯氧流量为0. 8m3/h下,以5°C /min的速率升温,然后 50°C恒温烧结2h,100°C恒温烧结2h,迅速升温到500°C恒温烧结4h,780°C恒温烧结16h。
[0071] 制成的正极材料记作A3。
[0072] 实施例4
[0073] 将40mol正极材料前驱体NiasCoa2(OH) 2,40mol Li0H,20L纯水加入到高压反应釜 中,然后再升温至500°C,在该温度下恒温2h后,用增压泵加入30mol双氧水,再恒温5h后; 降温至室温,经过压滤洗涤后将待烧结产物。
[0074] 将该产物送入马弗炉中,在纯氧流量为0. 8m3/h下,以5°C /min的速率升温,然后 50°C恒温烧结2h,100°C恒温烧结2h,迅速升温到500°C恒温烧结4h,780°C恒温烧结16h。
[0075] 制成的正极材料记作A4。
[0076] 实施例5
[0077] 将40mol正极材
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