一种正极材料和一种锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于裡离子电池领域，尤其涉及一种正极材料和采用该正极材料的裡离子 电池。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池由于具有高电压、高能量密度和长循环寿命的优势，成为应用范围最 广的二次电池之一。但随着便携式电子设备微型化、长待机的不断发展，W及电动自行车、 电动汽车等大功率、高能量设备的启用，都对作为储能电源的裡离子电池的能量密度提出 了越来越高的要求。
[0003] 对于负极片来说，在电池的首次充电过程中都会由于固体电解质膜（SEI膜）的形 成而消耗部分裡，由此造成正极材料裡的损失，从而降低了电池的容量，造成首次效率的降 低。
[0004] 为了减少由于电池在首次充放电过程中的不可逆容量带来的电池容量的降低，现 有技术中有通过干粉添加的方式，具体通过向负极片表面添加裡粉，但由于裡粉在空气中 容易漂浮，会对操作人员造成较大的安全隐患。另外，还通过在惰性气氛中，将有机裡溶液 喷洒或滴加于负极片表面，使有机裡溶液中的裡离子被还原成金属裡并嵌入负极片中，然 后干燥负极片；或者在金属裡粉表面涂上石蜡来保护裡粉不被空气快速氧化。但送些方法 均存在很多缺点，一方面由于金属裡过于活泼，整个操作环境对于水分的要求极为苛刻，导 致嵌裡负极片不能长时间暴露在空气中，但是在整个电池的制备工序如调浆、涂布、烘干、 分切、漉压、卷烧等操作在短时间根本不足W完成。而喷洒或滴加有机裡时采用的有机溶剂 又为易燃易爆的化学试剂，操作过程存在安全隐患。
【发明内容】
[0005] 本发明解决了现有技术中裡离子电池负极SEI膜消耗而补裡存在的工艺复杂、条 件苛刻且存在安全隐患技术问题。
[0006] 本发明提供了一种正极材料，所述正极材料中含有正极活性物质和添加剂，所述 添加剂为LisFei xA1x〇4,其中0. 05《X《0. 3。
[0007] 本发明还提供了一种裡离子电池，该裡离子电池包括电池壳、极芯和电解液，所述 极芯和电解液密封在电池壳内，所述极芯包括正极、负极、W及位于正极和负极之间的隔 膜，所述正极包括正极集流体和位于正极集流体上的正极材料，所述正极材料为本发明提 供的正极材料。
[000引本发明中，在正极材料中采用特定种类的添加剂为LisFei ,A1,04,其中 0. 05《X《0. 3,该材料在充电脱裡时，材料结构被破坏，导致放电嵌裡时，裡离子不能嵌 入，因此其具有极高的充电容量和极低的放电容量，不可逆容量高何达600mAh/g)，通过利 用其不可逆容量的活性裡补充负极SEI膜的消耗，达到补裡的目的，且该添加剂对正极活 性物质种类没有要求，应用范围广。相比较电子电导率低和稳定性差的LisFeCV渗杂Al的 添加剂Li井ei yAly04电子电导率和稳定性均有明显提高。采用该正极材料的裡离子电池的 制备工艺简便、成本更低，安全性更高，且电池能量密度得到显著提升。
【附图说明】
[000引图1是本发明实施例1采用的添加剂Li5Feo.95Alo.05O4的XRD谱图。
[0010] 图2是本发明实施例1采用的添加剂LisFe。. 9sA1。.。5〇4的SEM图。
[0011] 图3是本发明实施例2制得的添加剂Li5Feo.9Alo.1O4的沈M图。
[0012] 图4是本发明实施例5和对比例1制得裡离子电池SlO和DSlO的循环寿命曲线。
【具体实施方式】
[0013] 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，W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 W解释本发明，并不用于限定本发明。
[0014] 具体地，本发明提供了一种正极材料，所述正极材料中含有正极活性物质和添加 剂，所述添加剂为LisFei xA1x〇4,其中0. 05《X《0. 3。
[001引本发明中，通过在正极材料中采用特定种类的添加剂为LisFei yAly04,其中 0. 05《X《0. 3,其具有极高的充电容量和极低的放电容量，不可逆容量高(可达SOOmAh/ g)，通过利用其不可逆容量的活性裡补充负极SEI膜的消耗，达到补裡的目的，且该添加剂 对正极活性物质种类没有要求，应用范围广。采用该正极材料的裡离子电池的制备工艺简 便、成本更低，安全性更高，且电池能量密度得到显著提升。
[0016] 本发明中，对所述正极材料没有特殊要求，其可W在现有的正极材料中常见的正 极活性物质中选择一种或者多种混合使用。具体地，根据本发明所提供的正极材料，所 述正极活性物质可W为本领域常规的各种用于裡离子电池的正极活性物质，例如可W为 Li化P04、LiMn204、LiCo02、Lil + 山_y_zMyNz02化、M、N为Li、Co、Mn、Ni、化、Al、Mg、Ga、Ti、Cr、 Qi、Zn、Mo、F、I、S、B 中的至少一种，-〇. l《x《0. 2,0《y《 l，0《z《1，0《y+z《1. 0)， LiNi〇.5xMni.5yM"y〇4 (-0.1 《X《0. 5，0《y《I. 5, M 为 Li、Co、Fe、Al、Mg、Ca、Ti、Mo、 化、化、Zn中的至少一种）中的一种或多种。其中，LiFeP〇4可W采用碳包覆的磯酸铁裡，即 为LiFePCVC。优选情况下，所述正极活性物质选自LiCo〇2、LiMn2〇4、LiFeP〇4/C中的一种或 多种。
[0017] 本发明中，发明人通过进一步的实验发现，W所述正极活性物质的质量为基准，所 述添加剂的含量为广15wt%。添加剂的含量过少，负极补裡效果不明显，添加剂的含量过多， 会对电池的整体性能造成一定的影响。优选情况下，W所述正极活性物质的质量为基准，所 述添加剂的含量为：Tswt%。
[001引如前所述，本发明中，正极材料中采用的添加剂为LisFei xA1x04,其中 0. 05《X《0. 3,优选情况下，0. 05《X《0. 1。
[0019] 本发明中，所述添加剂可通过自己制备得到。具体地，本发明中，所述添加剂可W 通过高温烧结而成，具体包括；将裡源、铁源和铅源按比例混合后在惰性气氛下7〇(T95(rc 烧结得到。烧结时间为2^72h。所述惰性气氛所采用的气体为氮气或惰性气体，优选采用氮 气或IS气。
[0020] 其中，所述裡源为现有技术中常见的各种裡盐，例如可W选自LizCOs、LiOH、化〇、 邸3〇)化1、LiN〇3和Li2C2〇4中的一种或多种，但不局限于此。类似地，所述铁源选自化2化、 FeOOH、Fe (OH) 3和化(N03) 3中的一种或多种。所述铅源选自Al2〇3、Al (N03) 3和Al (OH) 3中 的一种或多种。其中，裡源、铁源W及铅源的用量可根据添加剂LisFei xA1x〇4的化学计量比 进行相应选择，本发明没有特殊限定。
[0021] 作为本领域技术人员的公知常识，所述正极材料中还含有导电剂和粘结剂。其 中，所述粘结剂可W为本领域常规的各种用于裡离子电池的正极的粘结剂，优选为聚偏氣 己帰、聚四氣己帰、聚丙帰酸醋、聚氨醋、环氧树脂、了苯橡胶、聚甲基纤维素、聚甲基纤维素 钢、居丙基甲基纤维素和聚丙帰醇中的一种或多种。相对于100重量份的正极活性物质，粘 结剂的含量可W为0.广15重量份，优选为1~7重量份。
[0022] 根据本发明所提供的正极材料，所述导电剂可W为本领域常规的各种用于裡离子 电池的正极的导电剂，优选为石墨、碳纤维、碳黑、金属粉末和纤维中的一种或多种。相对于 100重量份的正极活性物质，导电剂的含量可W为0.广20重量份，优选为2^10重量份。
[0023] 进一步地，本发明还提供了一种裡离子电池，该裡离子电池包括电池壳、极芯和电 解液，所述极芯和电解液密封在电池壳内，所述极芯包括正极、负极、W及位于正极和负极 之间的隔膜，所述正极包括正极集流体和位于正极集流体上的正极材料，所述正极材料为 本发明提供的正极材料。本发明中，所述裡离子电池的制作工艺采用正常工艺，没有特别要 求。
[0024] 正极的制备方法可W采用本领域常用的各种方法，例如用溶剂将本发明提供的正 极材料配制成正极材料浆液，溶剂的加入量为本领域技术人员所公知，可根据正极浆液的 拉浆涂布的粘度和可操作性的要求进行调整。然后所制正极材料浆液拉浆涂覆在正极集流 体(可W使用本领域所公知的任何正极用集电体，例如铅巧）上干燥压片，再裁片形成裡离 子电池正极。所述干燥的温度选择范围可为9(Tl5(rC，干燥时间可为l(T40min。
[002引所述溶剂可W为本领域所公知的各种溶剂，优选为N-甲基化咯焼丽（NMP)、N， N-二甲基甲醜胺（DMF)、N、N-二己基甲醜胺（DEF)、二甲基亚讽（DMS0)、醇、四氨巧喃、醇和 丙丽中的一种或多种。相对于100重量份的正极活性物质，溶剂的用量可W为40、0重量 份，优选为5(T85重量份。
[0026] 根据本发明所提供的裡离子电池，所述负极可W为本领域所公知的各种负极。所 述负极含有负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极材料，所述负极集流体可采用现有技 术中各种用于裡离子电池的负极集流体，如铜巧；本发明对负极材料不作限制，与现有技术 相同。所述负极材料一般包括负极活性物质、粘结剂W及导电剂，所述负极活性物质可W采 用商购的所有负极活性物质，如石墨和/或裡铁氧化合物。所述导电剂可W为天然石墨、人 造石墨、石油焦、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金、娃合金中的一种或几种；所述 粘结剂可W是聚偏氣己帰（PVDF)、聚四氣己帰（PT阳)、駿甲基纤维素钢（CMC)和了苯橡胶 (SBR)中的一种或多种。所述负极的制备方法与正极的制备方法类似，在此不再详述。
[0027] 根据本发明所提供的裡离子电池，所述隔膜可W为本领域常规的各种用于裡离子 电池中的隔膜，优选为聚帰姪微多孔膜、聚己帰租、玻璃纤维租或超细玻璃纤