锂离子电池材料表面包覆导电层及其制备方法与流程

文档序号:15740913发布日期:2018-10-23 22:16阅读:666来源:国知局

本发明涉及锂离子电池材料技术领域,具体地说,涉及到锂离子电池材料表面包覆导电层及其制备方法。



背景技术:

随着电动汽车及电池储能的快速发展,作为核心技术的锂离子电池也成为了研究热点。锂离子电池是一种新型的新绿色二次电池,由于其电压高、容量高、体积小、重量轻、循环寿命长、安全性能好,无记忆效应等优点已广泛应用于各类便携式电子产品中,并将成为电动汽车和混合动力汽车的主要动力源,被认为是最有竞争力和最有发展潜力的二次电池,而锂离子二次电池性能的决定性因素是正极材料,电池的工作电压(锂离子在正极材料中的脱出-插入电压)、工作时间(正极材料的能量存储密度和充放电循环属性)、稳定性(正极材料在各种工作条件下的结构稳定性)等重要性质都由正极材料决定。锂离子电池正极材料不仅作为电极材料参与电化学反应,而且是锂离子源,所以,研制高性能的锂离子二次电池的关键是得到高性能的正极材料。



技术实现要素:

本发明提供一种锂离子电池材料表面包覆导电层及其制备方法,提高电池极片的压实密度、从而提高单体电池的体积比能量密度和质量比能量密度,达到快速充放电的目的,解决了现有工艺通过添加导电剂(如炭黑,乙炔黑等)带来混合不均匀和卷芯膨胀问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

锂离子电池材料表面包覆导电层,其特点在于:包括:通过摩擦方式在材料颗粒表面均匀的包覆导电层,所述的材料颗粒主要为镍钴锰酸锂颗粒、镍钴铝酸锂颗粒、锰酸锂颗粒、钴酸锂颗粒、磷酸铁锂颗粒、磷酸铁锰锂颗粒、镍钴酸锂颗粒、镍锰酸锂颗粒以及负极材料钛酸锂中的至少一种,所述的导电层为天然鳞片石墨、高纯人造石墨或各类碳导电剂,导电层在材料颗粒表面包覆的厚度为0.5-10nm。

锂离子电池材料表面包覆导电层的制备方法,其特点在于:包括:一、将纯度为99.99%以上的天然鳞片石墨、高纯人造石墨或各类碳导电剂制作成板状结构,板状结构的厚度为10mm-400mm;二、将制作好的板状结构安装在平面磨的设备上;三、将锂离子电池材料颗粒通过平面磨设备的入料口加入;四、调整平面磨上磨片和下磨片之间的缝隙、上磨片和下磨片的压力,以及上磨片转动的速度,直至锂离子电池材料颗粒表面包覆的导电层厚度达到要求的0.5-10nm之间。

本发明的优点:利用锂离子电池材料颗粒的表面硬度远远大于天然鳞片石墨、高纯人造石墨和各类碳导电剂表面硬度的原理,通过摩擦的方式,将导电层均匀的覆盖在锂离子电池材料颗粒的表面,不破会原材料颗粒的物理和化学特性,具有结构简单,制造高效,包覆均匀,一致性好的特点,解决了锂离子电池制作过程中需要单独添加导电剂的方式,能够解决单独添加导电剂带来的混合不均匀和卷芯膨胀问题,本发明提高锂离子电池的安全性能,降低其制作成本,表现在:A、锂离子电池材料分散均匀的问题;B、解决吸液后电极的膨胀问题;C、降低电解液的使用量;D、降低正极浆料制作的时间和极片涂布时的烘烤时间;E、提高正、负极片的压实密度;F、提高电池的质量比能量密度和体积比能量密度;G、提高电池的快速充放电特性。

附图说明

图1为发明的石墨板结构示意图;

图2为发明平面磨结构示意图;

图3为发明上磨片结构示意图;

图4为发明上磨片不锈钢圈结构示意图;

图5为发明例下磨片结构示意图;

图6为发明下磨片不锈钢圈结构示意图;

图7为发明材料颗粒在上磨片和下磨片之间摩擦的结构示意图;;

附图中

1、导电材料板;2、平面磨;3、上磨片;4、下磨片;5、上磨片不锈钢圈;6、下磨片不锈钢圈,7、材料颗粒。

具体实施方式

一种锂离子电池材料表面包覆导电层及其制备方法,如附图1-图7所示,所述平面磨2由上磨片3、下磨片4、上磨片不锈钢圈5、下磨片不锈钢圈6组成,所述上磨片3为圆柱形,所述上磨片3上有进料口,所述平面磨2的上磨片3上方安装有上磨片不锈钢圈5,所述上磨片3底部有环形平面,所述环形平面与下磨片4平行,所述环形平面与进料口之间为圆锥面,本发明采用天然鳞片石墨、高纯人造石墨或各类碳导电剂制造成导电材料板1,所述导电材料板1厚度为30mm,将所述导电材料板1安装在上磨片3和下磨片4上,调整好上磨片3和下磨片4的缝隙和压力,以及上磨片3的转动速度,将所述材料颗粒8通过进料口放入上磨片3与下磨片4之间,所述材料颗粒7放在上磨片3和下磨片4之间,下磨片4保持静止状态,上磨片3匀速转动,最终使导电材料板1上的碳类导电层均匀包覆在材料颗粒7表面,包覆后的材料颗粒7通过下磨片4上的出料口流出。

本发明的有益效果:利用材料颗粒7的表面硬度远远大于天然鳞片石墨、高纯人造石墨和各类碳导电剂的表面硬度的原理,通过摩擦的方式,将导电层均匀的覆盖在材料颗粒7的表面,不破会原材料颗粒7的物理和化学特性,具有结构简单,制造高效,包覆均匀,一致性好的特点,解决了锂离子电池制作过程中需要单独添加导电剂的方式,能够解决单独添加导电剂带来的混合不均匀和卷芯膨胀问题,本发明提高锂离子电池的安全性能,降低其制作成本,表现在:A、材料分散均匀的问题;B、解决吸液后电极的膨胀问题;C、降低电解液的使用量;D、降低浆料制作的时间和极片涂布时的烘烤时间;E、提高极片的压实密度;F、提高电池的质量比能量密度和体积比能量密度;G、提高电池的快速充放电特性。

注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

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