CN102088084A - 一种锂电池复合电极活性材料及其制备方法 - Google Patents

一种锂电池复合电极活性材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102088084A
CN102088084A CN2009102240691A CN200910224069A CN102088084A CN 102088084 A CN102088084 A CN 102088084A CN 2009102240691 A CN2009102240691 A CN 2009102240691A CN 200910224069 A CN200910224069 A CN 200910224069A CN 102088084 A CN102088084 A CN 102088084A
Authority
CN
China
Prior art keywords
active material
electrode active
lithium
preparation
main electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009102240691A
Other languages
English (en)
Inventor
杜侑达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHENGYUAN SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SHENGYUAN SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHENGYUAN SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SHENGYUAN SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN2009102240691A priority Critical patent/CN102088084A/zh
Publication of CN102088084A publication Critical patent/CN102088084A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明涉及一种锂电池复合电极活性材料，所述复合电极活性材料包括含锂的主要电极活性材料，及用以包覆在所述主要电极活性材料外层、且粒径远小于主要电极活性材料粒径的含锂的包覆电极活性材料，包覆电极活性材料粒子包覆在主要电极活性材料粒子的外层表面并与之烧结。本发明还提供了所述复合电极活性材料的制备方法，将含上述两种粒子加入粘稠剂形成浆料进行喷雾干燥形成混合粉体，通过短时间锻烧使之烧结成为复合电极活性材料。该复合电极活性材料可以提升电池的导电度及放电功率，并进一步延长其循环寿命，且制备方法简单。

Description

一种锂电池复合电极活性材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电池电极活性材料及其制备方法，尤其涉及一种锂电池的复合电极活性材料及其制备方法。 
背景技术
锂电池的主要结构包括正极、负极及介于正、负电极间的隔离膜；其中，正极的电极材料以活性材料为主，另配置适量的助导材料及黏结材料混合成为浆料涂布于例如金属箔或金属网等集电体上制得。正极的活性材料以使用锂钴复合氧化物(LiCoO2)的发展较早，其合成容易，性能及循环寿命也符合商品的要求，所以一直被广泛地使用。不过，由于钴原料的开发资源有限，使其价格不断提高而逐渐不利于产业利用。因此，现有很多人投入研究、开发一些高容量且低成本的新材料，例如LiNi1-x-yCoxMnyO2或LiMn2O4等含锂的多元材料。 
但上述这些材料又有各自的缺点，例如LiNi1-x-yCoxMnyO2材料的导电度低且有安全性较差的疑虑；LiMn2O4材料价格便宜，约是LiCoO2材料的五分之一，但其克电容量较LiCoO2低约10％，且有锰离子溶出而影响电池寿命的问题。因此，利用复合材料成为解决这些缺陷的手段之一。 
中国台湾公告第I233231号发明专利(公开日：2005年5月21日，发明名称：表面具奈米氧化层之电池正极材料及制法)提供一种表面具有纳米氧化层的电池正极材料的制造方法，在这个方法中揭露包含有正极活性材料及形成于正极活性材料表面厚约10nm～100nm的金属氧化物纳米层。其具体实施方式包括：(1)将正极材料的前驱物Co0.2Ni0.8(OH)2置入表面改质剂、含有氢氧化镁Mg(OH)2的水溶液中；(2)通过加热、蒸发的方式去除水分，使所述前驱物Co0.2Ni0.8(OH)2的表面均匀覆盖有氢氧化镁Mg(OH)2；(3)氢氧化锂LiOH与步骤(2)所述的前驱物混合，并将该混合物以高温烧结约16小时即可得到表面含有约15nm的镁金属氧化层的锂电池正极材料。通过上述方法在正极材料表面形成的纳米金属氧化层，可以增加材料的安全性，且由于纳米金属氧化层的非储电活性区域界面很薄，可以具有高克电容量，并延长循环使用寿命及大电流充、放电能力佳的特性。 
从上述记载可知，利用复合材料确实可以提升正极材料的效能，根据现有技术揭露的改进方法，发明人认为仍有进一步改进的空间，例如： 
(1)正极活性材料前驱物置入钴、铝、锌、镁等盐类溶液中，需要加入除水的步骤，而不利制程快速地实施。 
(2)由于具充放电特性的活性材料如LiCoO2等合成时，需经过高温且长时间的锻烧才能产生良好晶相，采用前驱物包覆后再经锻烧的方式并不容易获得活性材料的包覆层，如LiCoO2的包覆层，因为在长时间且高温环境下，这些包覆材料恐已扩散进入被包覆材料内部，而影响核心材料的原有特性。 
发明内容
本发明的主目的在于提供一种具有高克电容量、长循环使用寿命长及大电流充、放电能力好的锂电池复合电极活性材料及其制备方法。 
本发明首先提供一种锂电池复合电极活性材料，所述复合电极活性材料包括一种含锂的主要电极活性材料粒子，及一种粒径小于主要电极活性材料粒径10％的含锂的包覆电极活性材料粒子，所述含锂的包覆电极活性材料粒子包覆在主要电极活性材料粒子的外层表面并与之烧结。 
本发明还提供了上述锂电池复合电极活性材料的优选技术方案： 
所述含锂的包覆电极活性材料为LiCoO2； 
所述含锂的主要电极活性材料为LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2或LiMn2O4； 
所述含锂的包覆电极活性材料的粒径为50～100nm； 
所述含锂的主要电极活性材料的粒径为1～10μm。 
所述含锂的包覆电极活性材料与含锂的主要电极活性材料的重量比为1∶1～1∶10。 
本发明进一步提供了上述锂电池复合电极活性材料的制备方法，包括以下步骤： 
a)制备含锂的主要电极活性材料粒子； 
b)制备含锂的包覆电极活性材料粒子； 
c)将上述两种粒子加入粘稠剂形成浆料； 
d)将上述浆料进行干燥形成混合粉体； 
e)锻烧该混合粉体使含锂的主要电极活性材料粒子与含锂的包覆电极活性材料粒子烧结。 
本发明还提供了上述锂电池复合电极活性材料制备方法的优选技术方案： 
步骤c)中，所述粘稠剂为羧甲基纤维素； 
步骤d)中，所述干燥用喷雾干燥机干燥； 
步骤d)中，所述干燥在搅拌的条件下进行； 
步骤e)中，所述锻烧的温度为500-1000℃，时间为0.5-5小时。 
本发明提供的锂电池复合电极活性材料，由于包覆层材料的粒径(约50～100nm)远小于主要电极活性材料的粒径(1～10μm)，且为已具备有良好结晶相的含锂的电极活性材料，所以与被包覆材料烧结时可以在短时间完成(约1小时)，可以有效避免其扩散进入主要电极活性材料的内部，而影响其原有特性。因此，本发明提供的锂电池复合电极活性材料可以提升电池的导电度及放电功率，并进一步延长其循环寿命。另外，本发明提供的锂电池复合电极活性材料的制备方法简单，能够在维持包覆层与被包覆活性材料原本特性的前提下，快速制备锂电池复合电极活性材料 
附图说明
图1为以本发明提供的锂电池复合电极活性材料的结构示意图。 
其中，1为主要电极活性材料，2为含锂的包覆电极活性材料。 
图2为本发明提供的制备方法的流程图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。 
请参阅图1，本发明提供的锂电池复合电极活性材料，包括含锂的主要电极活性材料1，及用以包覆在所述主要电极活性材料1的外层，且粒径远小于主要电极活性材料1的含锂的包覆电极活性材料2；将含此两种粒子的浆料进行喷雾干燥形成混合粉体，通过锻烧使之烧结成为锂电池复合电极活性材料。 
如图2所示，本发明提供的锂电池复合电极活性材料的制备方法，包括：制备一种作为包覆层的含锂的微细电极活性材料粒子1，及另一种作为主要电极活性材料的含锂的粒径较大粒子2(步骤S1)； 
其次，将上述两种粒子加入粘稠剂以形成浆料(步骤S2)； 
再次，将步骤S2所形成的浆料进行喷雾干燥形成混合粉体(步骤S3)； 
最后，短时间锻烧使之烧结(步骤S4)。 
实施例1：于LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2表面包覆LiCoO2
首先提供粒径为50～100nm的LiCoO2作为包覆电极活性材料2，及粒径为1～10μm的LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2作为主要电极活性材料1。包覆电极活性材料2与主要电极活性材料1 的重量比例维持在1∶1到1∶10之间，并加入粘稠剂，所述粘稠剂较佳可为羧甲基纤维素(Carboxymethyl Cellulose，CMC)，将其搅拌均匀以形成浆料，然后用喷雾干燥机将此浆料干燥成粒径为5-20μm的混合粉体，再将该粉体置入高温炉中以温度为500～1000℃进行锻烧，时间为0.5-5小时后自然冷却。 
实施例2：于LiMn2O4表面包覆LiCoO2
首先提供粒径为50-100nm的LiCoO2作为包覆电极活性材料2，及粒径为1-10μm的LiMn2O4作为主要电极活性材料1。包覆电极活性材料2与主要电极活性材料1的重量比例维持在1∶1到1∶10之间，并加入粘稠剂，所述粘稠剂较佳可为羧甲基纤维素(CarboxymethylCellulose，CMC)，将其搅拌均匀以形成浆料，然后用喷雾干燥机将此浆料干燥成粒径为5-20μm的混合粉体，再将该粉体置入高温炉中以800℃锻烧1小时后自然冷却。 
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围的内。本发明的保护范围以权利要求书为准。 

Claims (10)

1.一种锂电池复合电极活性材料，其特征在于：包括一种含锂的主要电极活性材料粒子，及一种粒径小于主要电极活性材料粒径10％的含锂的包覆电极活性材料粒子，所述含锂的包覆电极活性材料粒子包覆在主要电极活性材料粒子的外层表面并与之烧结。
2.根据权利要求1所述的锂电池复合电极活性材料，其特征在于：所述含锂的包覆电极活性材料为LiCoO2。
3.根据权利要求1所述的锂电池复合电极活性材料，其特征在于：所述含锂的主要电极活性材料为LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2或LiMn2O4。
4.根据权利要求1～3任一项所述的锂电池复合电极活性材料，其特征在于：所述含锂的包覆电极活性材料的粒径为50～100nm，所述含锂的主要电极活性材料的粒径为1～10μm。
5.根据权利要求1～3任一项所述的锂电池复合电极活性材料，其特征在于：所述含锂的包覆电极活性材料与含锂的主要电极活性材料的重量比为1∶1～1∶10。
6.一种锂电池复合电极活性材料的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
a)制备含锂的主要电极活性材料粒子；
b)制备含锂的包覆电极活性材料粒子；
c)将上述两种粒子加入粘稠剂形成浆料；
d)将上述浆料进行干燥形成混合粉体；
e)锻烧该混合粉体使含锂的主要电极活性材料粒子与含锂的包覆电极活性材料粒子烧结。
7.根据权利要求6所述复合电极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤d)中，所述干燥用喷雾干燥机干燥。
8.根据权利要求6所述复合电极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤d)中，所述干燥在搅拌的条件下进行。
9.根据权利要求6所述复合电极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤e)中，所述锻烧的温度为500-1000℃，时间为0.5-5小时。
10.根据权利要求6所述复合电极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤c)中，所述粘稠剂为羧甲基纤维素。
CN2009102240691A 2009-12-03 2009-12-03 一种锂电池复合电极活性材料及其制备方法 Pending CN102088084A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009102240691A CN102088084A (zh) 2009-12-03 2009-12-03 一种锂电池复合电极活性材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009102240691A CN102088084A (zh) 2009-12-03 2009-12-03 一种锂电池复合电极活性材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102088084A true CN102088084A (zh) 2011-06-08

Family

ID=44099780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009102240691A Pending CN102088084A (zh) 2009-12-03 2009-12-03 一种锂电池复合电极活性材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102088084A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102522562A (zh) * 2011-12-23 2012-06-27 彩虹集团公司 正极活性物质及利用其制备的锂离子二次电池
CN104134793A (zh) * 2014-07-11 2014-11-05 中钢集团安徽天源科技股份有限公司 一种锂离子电池正极材料锰酸锂的制备方法及其产品
CN106663794A (zh) * 2014-07-31 2017-05-10 索尼公司 正极活性物质、正极、电池、电池组、电子装置、电动车辆、电力存储装置和电力系统
CN109004212A (zh) * 2018-06-22 2018-12-14 中南大学 一种大倍率锰酸锂正极材料及其制备方法
CN111029535A (zh) * 2018-10-09 2020-04-17 北大先行科技产业有限公司 一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法
WO2023108397A1 (zh) * 2021-12-14 2023-06-22 宁德新能源科技有限公司 一种正极活性材料、电化学装置和电子装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1167209A (ja) * 1997-08-27 1999-03-09 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池
CN1797822A (zh) * 2004-12-29 2006-07-05 深圳市比克电池有限公司 一种复合物、锂离子电池正极材料LiCoO2的改性包覆方法及电池
CN101213689A (zh) * 2005-07-04 2008-07-02 昭和电工株式会社 制备锂二次电池阳极、阳极组合物和锂二次电池的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1167209A (ja) * 1997-08-27 1999-03-09 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池
CN1797822A (zh) * 2004-12-29 2006-07-05 深圳市比克电池有限公司 一种复合物、锂离子电池正极材料LiCoO2的改性包覆方法及电池
CN101213689A (zh) * 2005-07-04 2008-07-02 昭和电工株式会社 制备锂二次电池阳极、阳极组合物和锂二次电池的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘艳军等: "球形正极材料 LiNi0.75Co0.2Mg0.05O2 的合成及表征", 《电源技术》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102522562A (zh) * 2011-12-23 2012-06-27 彩虹集团公司 正极活性物质及利用其制备的锂离子二次电池
CN104134793A (zh) * 2014-07-11 2014-11-05 中钢集团安徽天源科技股份有限公司 一种锂离子电池正极材料锰酸锂的制备方法及其产品
CN106663794A (zh) * 2014-07-31 2017-05-10 索尼公司 正极活性物质、正极、电池、电池组、电子装置、电动车辆、电力存储装置和电力系统
CN106663794B (zh) * 2014-07-31 2019-10-01 株式会社村田制作所 正极活性物质、正极、电池、电池组、电子装置、电动车辆、电力存储装置和电力系统
US10665856B2 (en) 2014-07-31 2020-05-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Positive electrode active material, positive electrode, battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system
CN109004212A (zh) * 2018-06-22 2018-12-14 中南大学 一种大倍率锰酸锂正极材料及其制备方法
CN111029535A (zh) * 2018-10-09 2020-04-17 北大先行科技产业有限公司 一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法
WO2023108397A1 (zh) * 2021-12-14 2023-06-22 宁德新能源科技有限公司 一种正极活性材料、电化学装置和电子装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111592052B (zh) 镍锰酸锂复合材料、其制备方法及锂离子电池
CN103606674B (zh) 一种表面改性处理的钴酸锂材料及其制备方法
CN109879331A (zh) 一种快离子导体包覆的高镍三元正极材料及制备方法以及其制备得到的锂离子电池
CN1208866C (zh) 以纳米表面包覆复合材料为正极活性物质的锂二次电池
CN108390022A (zh) 碳-金属氧化物复合包覆的锂电池三元正极材料、其制备方法及锂电池
JP2015130340A (ja) リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物複合正極材料、その製造方法及びリチウムイオン二次電池
CN108448055A (zh) 锂离子电池正极材料及其制备方法
CN103413930A (zh) 锂离子导体Li2MO3(M=Ti、Si、Zr)包覆改性的LiNi1/2Mn3/2O4正极材料及制备方法
JP2002151077A (ja) 非水電解質二次電池用正極活物質及びその製造法
CN101794876B (zh) 高倍率性能电池负极材料及其制备方法
CN1595687A (zh) 一种锂二次电池正极材料及其制备与用途
CN1595689A (zh) 锰系正极材料及其制备与用途
CN105938899A (zh) 一种快离子导体包覆改性锂离子电池正极材料的制备方法及应用
CN107634189A (zh) 一种改性镍钴铝三元正极材料及其制备方法和应用
CN108336315A (zh) 一种包覆改性的锂离子电池镍锰酸锂正极材料的制备方法
CN107681147B (zh) 一种固态电解质包覆改性锂离子电池正极材料的制备方法与应用
CN102088084A (zh) 一种锂电池复合电极活性材料及其制备方法
CN105932251B (zh) 一种金属氧化物包覆锂离子电池正极材料的制备方法及其应用
CN108565429B (zh) 一种钠离子电池负极材料NaFeS2/C复合材料的制备方法
CN108767226A (zh) 一种金属酞菁化合物包覆的三元正极材料及其制备方法
CN109950524A (zh) 多晶型钼酸锌材料的合成方法及其在锂离子电池中的应用
CN115863653A (zh) 一种实现一次颗粒表面均匀包覆的方法及得到的正极材料
JP2002151078A (ja) 非水電解質二次電池用正極活物質及びその製造法
CN110336035B (zh) 一种二氧化锡/氧化铝掺杂碳复合材料及其制备方法
CN109786703B (zh) 导电陶瓷氧化物包覆锂离子电池正极材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110608