锂离子电池正极材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电池领域，尤其涉及锂离子电池正极材料。
【背景技术】
[0002] 清洁能源的开发和建设是全世界首要发展的重要领域之一，电池是合理有效利用 这些新能源的重要媒介。锂离子电池在弱电行业已经得到了广泛的应用和发展，比如在便 携式电子设备、玩具等领域。另外，随着动力锂电池的研究和开发日趋成熟，电动汽车（EV) 的发展将给人们环境的改善带来革命性的变换。电动汽车制造的关键技术是电池问题，研 究表明锂电池是电动汽车的首选电池，而制备锂电池的关键技术则是电池材料，尤其是锂 电池的正极材料。
[0003] 目前锂离子电池中使用的正极材料包括钴酸锂正极材料、镍钴酸锂正极材料、磷 酸盐体系正极材料、锰酸锂正极材料和!^^。.-!!^(^等。对于钴酸锂正极材料，由于钴元素 在地壳中的丰度低，因而价格较高，此外，钴元素还具有一定的毒性，废弃后对环境危害较 大，因此钴酸锂正极材料存在成本高、废弃后污染环境、安全性能较差等问题；磷酸盐体系 材料虽然资源充足，但是往往其制备工艺复杂，制作效率低，成本大。镍钴酸锂是一种新兴 的锂离子电池用正极材料，由于其克比容量比先用的钴酸锂高30%左右，且成本低于钴酸 锂，是一种有望取代现用的安规的钴酸锂的正极材料。
[0004] 但目前锂离子蓄电池的低温下并不能维持常温条件下的工作性能，温度越低，放 电容量及电压平台也明显下降，抑制了其在低温领域的发展；不仅如此，由于镍钴酸锂比其 它正极材料更加容易吸水，导致电池制作过程中，制作的正极浆料发生裹冻，采用这种正极 浆料制作的电池的交流内阻高，循环性能差，这也成为镍钴酸锂在锂离子电池中被限制的 一个重要原因。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种锂离子电池正极材料，为了克服现有技术中锂离子电池在低温 工作条件下不能维持常温状态下工作性能的不足，让交流内阻和循环性能良好。
[0006] -方面，本发明提供了一种锂离子电池正极材料，所述正极材料各组份含量按重 量份包括：
[0007] 沾性材料 70-16? 聚偏氟乙烯 5-6 导电剂 3-8 羧酸类化合物 0 1-5 硅烷类化合物 0.1-5。
[0008] 优选地，所述活性材料可以是 70、80、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、 140、145、150、155 或 160。
[0009] 优选地，所述聚偏氟乙烯可以是5、5· 2、5· 3、5· 4、5· 5、5· 6、5· 8、5· 9或6。
[0010] 优选地，所述导电剂可以是3、4、5、6、7或8。
[0011] 优选地，所述羧酸类化合物可以是 0. 1、0. 2、0. 5、0. 6、0. 8、0. 9、1、1. 5、2、2. 5、3、4 或5。
[0012] 优选地，所述硅烷类化合物可以是 0. 1、0. 2、0. 5、0. 6、0. 8、0. 9、1、1. 5、2、2. 5、3、4 或5。
[0013] 优选地，所述正极材料各组份含量按重量份包括：
[0014] 活性材料 80-140 聚偏氟乙烯 5-6
[0015] 导电剂 4 8 羧酸类化合物 0 1-3 硅烷类化合物 0.J-3。
[0016] 作为优选技术方案，所述的活性材料为镍钴锰酸锂材料。
[0017] 优选地，所述镍钴锰酸锂材料中的镍：钴：猛酸锂重量比为5 :2 :3。
[0018] 优选地，所述导电剂为导电炭黑或导电石墨。
[0019] 优选地，羧酸类化合物为沸点低于150°C的硅烷化合物。
[0020] 优选地，所述的羧酸类化合物为二元羧酸类化合物。
[0021] 优选地，所述的羧酸类化合物为乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、辛二酸、酒石酸、 丙酸和柠檬酸中的任意一种或至少两种组合。
[0022] 优选地，所述硅烷类化合物为甲基三氧甲基硅烷、甲基三乙酰氧剂硅烷、乙烯基三 甲氧基硅烷和四甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种组合。
[0023] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0024] 通过调整正极材料，在保障锂电池循环使用寿命及安全性能的同时，增大了低温 条件下锂电池工作的放电容量及电压平台，降低了制造成本，改善锂电池低温放电性能，拓 宽了锂电池的应用范围；通过采用羧酸类化合物和硅烷类化合物对正极活性物质进行颗粒 表面修饰，使得制得的浆料易过筛，不易裹冻，制得的电池交流内阻和循环性能提高。
【具体实施方式】
[0025] 为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施 例来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。
[0026] 以下实施例所述活性材料均为镍钴锰酸锂材料，重量比为5 :2 :3。
[0027] 实施例1
[0028] -种锂离子电池正极材料，所述正极材料各组份含量按重量份包括：
[0029] 活性材料 70 锰酸锂 30 聚偏氟乙烯 5 导电炭黑 3 乙二酸 αι 甲基三氧甲基硅烷 OL
[0030] 实施例2
[0031] -种锂离子电池正极材料，所述正极材料各组份含量按重量份包括：
[0032] 活性材料 160 锰酸锂 15 聚偏氟乙烯 6 导电石墨 8 丁二酸 5 甲基三乙酰氧剂硅烷 5,
[0033] 实施例3
[0034] 一种锂离子电池正极材料，所述正极材料各组份含量按重量份包括：
[0035] 活性M料 110 锰酸锂 20 聚偏氟乙稀 5..5 导电石墨 5 酒石酸 3 乙烯基三甲氧基硅烷 L
[0036] 对比例1
[0037] -种锂离子电池正极材料，所述正极材料各组份含量按重量份包括：
[0038] 沾性衬料 110 锰酸锂 20 聚偏氟乙烯 5.5 导电石墨 5。
[0039] 测试方法：
[0040] 1、制得的锂电池，经过活化及化成后，通过以下方法进行低温环境测试：
[0041] (1)0. 2C恒流恒压充电至4. 2V ;
[0042] (2)分别在-KTC、_20°C下搁置 5h ;
[0043] (3)0. 5C放电到3. 0V，记录放电容量及中值电压；
[0044] 测试结果如下表1.
[0045] 2、将实施例和对比例的正极材料制作成锂电池后，在常温条件下测试电池的性 能，测试结果如下表2。
[0046] 表 1
[0047]
[0050] 从表1可以看出，本发明电池在低温环境下工作性能优于现有技术，提高了低温 下锂电池的工作性能；从表2可以看出，羧酸类化合物和硅烷类化合物对正极材料活性物 质的颗粒进行表面修饰，所得材料过筛容易，更加稳定，内阻状况和循环保持率都有明显改 善。
[0051] 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局 限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的 技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的 添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1. 一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料按重量份数主要由如下原料 制备得到： 活性材料 70-160 聚偏氟乙烯 5-6 导电剂 3-8 羧酸类化合物 0.1-5 楗烷类化合物（U-5。2. 根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料按重量份 数主要由如下原料制备得到： 活性材料 80-140 聚偏氟乙稀 5-6 导电剂 4-8 羧酸类化合物 0.1-3 硅烷类化合物 0.1-3。3. 根据权利要求1或2所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述的活性材料为镍 钻猛fe裡材料； 优选地，所述镍钴锰酸锂材料中镍：钴：锰酸锂的重量比为5 :2 :3。4. 根据权利要求1-3中任一项所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述导电剂 为导电炭黑或导电石墨。5. 根据权利要求1-4中任一项所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，羧酸类化合 物为沸点低于150°C的硅烷化合物。6. 根据权利要求1-5中任一项所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述的羧酸 类化合物为二元羧酸类化合物。7. 根据权利要求1-6中任一项所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述的羧酸 类化合物为乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、辛二酸、酒石酸、丙酸和柠檬酸中的任意一种 或至少两种组合。8. 根据权利要求1-7中任一项所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述硅烷类 化合物为甲基三氧甲基硅烷、甲基三乙酰氧剂硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和四甲氧基硅烷 中的任意一种或至少两种组合。
【专利摘要】本发明涉及电池领域，尤其涉及锂离子电池正极材料。所述正极材料各组份含量按重量份包括：活性材料70-160、锰酸锂15-30、聚偏氟乙烯5-6、导电剂3-8、羧酸类化合物0.1-5、硅烷类化合物0.1-5。本发明通过加入羧酸类化合物和硅烷类化合物，对正极材料活性物质的颗粒进行表面修饰，所得材料过筛容易，更加稳定，内阻状况和循环保持率都有明显改善，工作性能也得到了提升。
【IPC分类】H01M4/62, H01M4/131, H01M4/525, H01M4/505
【公开号】CN105098169
【申请号】CN201510549452
【发明人】徐德生
【申请人】无锡市嘉邦电力管道厂
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月31日