CN105633356B - 安全高比能量锂离子电池正极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安全高比能量锂离子电池正极材料的制备方法，其特点是：按照重量比包覆比例高的正极材料:包覆比例低的正极材料＝80‑98:20‑2，在包覆比例高的正极材料中添加包覆比例低的正极材料，完成本发明安全高比能量锂离子电池正极材料的制作过程。本发明采用在包覆比例大于3‰的正极材料中添加包覆比例小于3‰的正极材料，降低制成电池后电池内阻急剧升高的电压，使采用本发明制成的正极材料制成电池电解液中的防过充添加剂起作用的电压保持在较低的水平；采用本发明制作的正极材料制成的电池在保证电池具有高比能量的同时，还能够有效避免由于过充电电压过高引起电池起火、爆炸等安全事故，兼顾了高比容量及高过充的安全性。

Description

安全高比能量锂离子电池正极材料的制备方法
技术领域
本发明属于高比能量锂离子电池技术领域，特别是涉及一种安全高比能量锂离子电池正极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池由于具有比能量高、充放电寿命长、使用温度范围宽等特点而得到广泛的应用。随着电子技术的日益进步，对锂离子电池的比能量要求越来越高。
目前，为了提高锂离子电池的比能量，经过包覆处理的正极材料成为了一种行之有效的方法，为进一步提高锂离子电池的比能量，对正极材料包覆的比例也在不断提高，而比能量越高的锂离子电池过充电时，电池内阻急剧升高的电压越高，越容易导致电池发生起火、爆炸等安全事故的发生。为避免电池过充电时由于电池内阻急剧升高导致安全事故的发生，通常在电解液中添加防过充添加剂。随着正极材料包覆比例的不断提高，锂离子电池内阻急剧升高的电压也越高，电解液中防过充添加剂起作用的电压也随之增加，对锂离子电池的过充电安全性不利。
经检索发现：申请号为201010166205.9、申请公布号为CN 102237524A、名称为表面包覆钴酸锂、制备方法及锂离子电池的发明专利。该发明在钴酸锂表面包覆了Li2O及B2O3。该发明的锂离子电池能量密度比公知电池体系容量提高了近10％，具有优异的循环性能及安全性能。
申请号为201310261443.1、申请公布号为CN 103390748A、名称为：一种氧化铝包覆钴酸锂正极材料的制备方法的发明专利。该发明将钴酸锂与含铝化合物混合后，球磨得到混合均匀的粉末，将上述混合材料加热处理，0.5-2小时后，缓慢降温，冷却至室温，制得氧化铝包覆的钴酸锂正极材料，该材料具有比容量高，循环性能优良的特点。
申请号为201310612376.3、申请公布号为CN 103594684A、名称为：一种氧化锌或掺铝氧化锌包覆钴酸锂电极的制备方法的发明专利。该发明采用氧化锌或掺铝氧化锌为包覆材料，使用射频磁控溅射工艺在常规钴酸锂电极上沉积氧化锌或掺铝氧化锌薄膜，得到包覆改性的钴酸锂电极。本发明提供的方法改善了电极界面状况，有效抑制了高电位区间电极表面副反应的发生，降低了容量损失，且提高了活性材料的结构稳定性，从而拓宽了锂离子电池的工作电压，提高了锂离子电池能量密度、功率密度及循环性能。
上述检索到的专利存在共同的问题是，不能兼顾高比容量及高过充的安全性。
发明内容
本发明为解决背景技术中存在的技术问题，提供高比能量锂离子电池过充电时，能够降低电池内阻急剧升高的电压，有效防止电池起火、爆炸，即能够兼顾高比容量及高过充安全性的安全高比能量锂离子电池正极材料的制备方法。
本发明包括如下技术方案：
安全高比能量锂离子电池正极材料的制备方法，其特点是：按照重量比为包覆比例高的正极材料:包覆比例低的正极材料＝98:2；所述包覆比例高的正极材料为：包覆材料为氧化铝、氧化锆、钛酸锂或磷酸铁锂，包覆比例为3.5‰的钴酸锂；所述包覆比例低的正极材料为：包覆材料为氧化铝、氧化锆、钛酸锂或磷酸铁锂，包覆比例为1.5‰或2‰的钴酸锂；在所述包覆比例高的正极材料中添加包覆比例低的正极材料，完成安全高比能量锂离子电池正极材料的制作过程。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明采用在包覆比例大于3‰的正极材料中添加包覆比例小于3‰的正极材料，降低制成电池后电池内阻急剧升高的电压，使采用本发明制成的正极材料制成电池电解液中的防过充添加剂起作用的电压保持在较低的水平；采用本发明制作的正极材料制成的电池在保证电池具有高比能量的同时，还能够有效避免由于过充电电压过高引起电池起火、爆炸等安全事故，兼顾了高比容量及高过充的安全性。
附图说明
图1为本发明制作的正极材料制成的高比能量锂离子电池与目前公知正极材料制成的高比能量锂离子电池的过充电曲线对比图；
图2为本发明制作的正极材料制成的软包装锂离子电池与目前公知正极材料制成的高比能量软包装锂离子电池过充电后的照片对比图。
具体实施方式
为能进一步公开本发明的发明内容、特点及功效，特例举以下实例详细说明如下：
安全高比能量锂离子电池正极材料的制备方法，其特点是：按照重量比为包覆比例高的正极材料:包覆比例低的正极材料＝80-98:20-2，在所述包覆比例高的正极材料中添加包覆比例低的正极材料，完成本发明安全高比能量锂离子电池正极材料的制作过程。
所述包覆比例高的正极材料为：包覆材料为氧化铝、氧化锆、钛酸锂或磷酸铁锂，包覆比例大于3‰的钴酸锂。
所述包覆比例低的正极材料为：包覆材料为氧化铝、氧化锆、钛酸锂或磷酸铁锂，包覆比例小于3‰的钴酸锂。
实施例1：
选用包覆材料为钛酸锂，包覆比例为3.5‰的钴酸锂作为包覆比例高的正极材料；选用包覆材料为钛酸锂，包覆比例为1.5‰的钴酸锂作为包覆比例低的正极材料；按照重量比为包覆比例高的正极材料:包覆比例低的正极材料＝98:2的比例，在包覆比例高的正极材料中添加包覆比例低的正极材料的，完成本发明一种安全高比能量锂离子电池正极材料的制备过程。
实施例2：
选用包覆材料为磷酸铁锂，包覆比例为3.5‰的钴酸锂作为包覆比例高的正极材料；选用包覆材料为钛酸锂，包覆比例为2‰的钴酸锂作为包覆比例低的正极材料；按照重量比为包覆比例高的正极材料:包覆比例低的正极材料＝80:20的比例，在包覆比例高的正极材料中添加包覆比例低的正极材料的，完成本发明另一种安全高比能量锂离子电池正极材料的制备过程。
选用本发明实施例1或实施例2作为正极材料制作锂离子电池。锂离子电池壳体可以是金属的也可以是塑料的或复合材料的。锂离子电池可以是液态锂离子电池也可以是聚合物锂离子电池。锂离子电池结构形式可呈园柱形、方形或异形。通过图1和图2可以看出，选用本发明制成正极材料制作的锂离子电池的过充电安全性和选用目前公知正极材料制作的锂离子电池相比，本发明制成正极材料制作的锂离子电池，在保证电池具有高比能量的前提下，有效提高了电池过充电的安全性能。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.安全高比能量锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：按照重量比为包覆比例高的正极材料:包覆比例低的正极材料＝98:2；所述包覆比例高的正极材料为：包覆材料为氧化铝、氧化锆、钛酸锂或磷酸铁锂，包覆比例为3.5‰的钴酸锂；所述包覆比例低的正极材料为：包覆材料为氧化铝、氧化锆、钛酸锂或磷酸铁锂，包覆比例为1.5‰或2‰的钴酸锂；在所述包覆比例高的正极材料中添加包覆比例低的正极材料，完成安全高比能量锂离子电池正极材料的制作过程。
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