CN106410162A - 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池正极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106410162A
CN106410162A CN201611030167.8A CN201611030167A CN106410162A CN 106410162 A CN106410162 A CN 106410162A CN 201611030167 A CN201611030167 A CN 201611030167A CN 106410162 A CN106410162 A CN 106410162A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
acetonitrile
consumption
ultrasonic agitation
lithium
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
CN201611030167.8A
Other languages
English (en)
Inventor
姚佑灿
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN201611030167.8A priority Critical patent/CN106410162A/zh
Publication of CN106410162A publication Critical patent/CN106410162A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池正极材料及其制备方法，所述制备方法包括：将磷酸铁锂、石墨稀、无水碘化锂和乙腈混合，并进行超声搅拌，之后进行旋蒸处理，去除乙腈；在上述混合物中再次加入相同体积的乙腈，并进行超声搅拌，之后进行旋蒸处理，去除乙腈，得到混合物A；将混合物A移入石英试管中，并放入管式炉中煅烧，冷却至室温后得到所述正极材料。解决了传统的锂离子电池的正极材料锂离子的扩散能力较弱，耐高温能力不足，同时电化学性能也较差的问题。

Description

一种锂离子电池正极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池材料，特别涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法。
背景技术
锂离子是依靠氧化还原反应来实现化学能与电能相互转变的二次电池，主要工作部件由三部分构成，正极、负极和起分隔作用的电解质溶液。正极负极都是将活性材料固定在集流体上，正极集流体一般为铝箔，负极集流体为铜箔，电解液为非水溶剂的锂盐溶液构成，包括一层隔膜，能透过电解液，一般为聚丙稀薄膜。申请号为201210369003.3的发明专利，本发明涉及一种锂离子电池正极复合材料，其包括正极活性物质及包覆于该正极活性物质表面的包覆层，该包覆层的材料为具有单斜晶系结构、空间群为C2/c的锂-金属复合氧化物。
申请号为201410241172.8的发明专利，本发明涉及一种锂离子电池及其正极材料，该正极材料包括呈粉状颗粒的钴酸锂材料，所述钴酸锂材料中掺杂元素铌，所述钴酸锂材料的中值粒径D50为16-20微米，所述钴酸锂材料的体积压实密度为4.0-4.2g/m3，克容量为162mAh/g-175mAh/g。通过采用上述正极材料，采用颗粒合理配比以及掺杂有过渡元素铌，提高电池容量和充放电电压，从而得到高容量高电压锂离子电池。
充电过程时，锂离子从正极材料中脱出，通过电解质溶液扩散到负极附近，然后嵌入到负极材料中，这时，电子从正极材料中通过正极集流体沿着导线进入负极集流体，再与负极材料反应。放电反应时则与此相反,裡离子从负极脱出进入电解液，正极材料周围的锂离子嵌入到正极材料中，电子从负极沿着导线进入正极参与反应。传统的锂离子电池的正极材料锂离子的扩散能力较弱，耐高温能力不足，同时电化学性能也较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法，解决了传统的锂离子电池的正极材料锂离子的扩散能力较弱，耐高温能力不足，同时电化学性能也较差的问题。
本发明提供了一种锂离子电池正极材料的制备方法，其中，所述制备方法包括：
(1)将磷酸铁锂、石墨稀、无水碘化锂和乙腈混合，并进行超声搅拌，之后进行旋蒸处理，去除乙腈；
(2)在上述混合物中再次加入相同体积的乙腈，并进行超声搅拌，之后进行旋蒸处理，去除乙腈，得到混合物A；
(3)将混合物A移入石英试管中，并放入管式炉中煅烧，冷却至室温后得到所述正极材料，其中，
相对于100重量份的磷酸铁锂，所述石墨烯的用量为35-55重量份，所述无水碘化锂的用量为10-25g，所述乙腈的用量为35-65重量份。
优选的，相对于100重量份的磷酸铁锂，所述石墨烯的用量为40-50重量份，所述无水碘化锂的用量为15-20g，所述乙腈的用量为45-55重量份。
优选的，所述步骤(1)中超声搅拌的频率为20-25KHz，超声搅拌时间为4-7min。
优选的，所述步骤(2)中超声搅拌的频率为10-15KHz，超声搅拌的时间为10-15min。
优选的，所述煅烧时先将管式炉的温度升至300-400℃，之后保温1-1.5h，然后继续升温至500-650℃，保温1-1.2h。
优选的，所述步骤(3)中，在煅烧前，将所述管式炉内通入保护气体，以排净管式炉内的空气。
优选的，所述保护气体为氩气、氢气和氮气中的一种或多种。
本发明还提供了一种锂离子电池正极材料，所述锂离子电池正极材料由权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制得。
有益效果：本发明提供了一种锂离子电池正极材料及其制备方法，正极材料利用磷酸铁锂和石墨烯合成制得，形成三围空间结构，碳包覆均勾分布，无定形存在的碳材料起到连接作用同时形成了空隙通道，给电子传输和锂离子扩散提供了高效的通道。制备得到的正极材料达到了动力电池对高电流充放电的要求，进一步保证对电化学性能起到显著改善，证明了该方法的工业应用前景。
具体实施方式
下面详细说明本发明的优选实施方式。
实施例1
将100g磷酸铁锂、40g石墨稀、15g无水碘化锂和45g乙腈混合，并进行超声搅拌(频率为20KHz，时间为4min)，之后进行旋蒸处理，去除乙腈；在上述混合物中再次加入45g的乙腈，并进行超声搅拌(频率为10KHz，时间为10min)，之后进行旋蒸处理，去除乙腈，得到混合物A；将混合物A移入石英试管中，并放入管式炉中煅烧，煅烧时先将管式炉的温度升至300℃，之后保温1h，然后继续升温至500℃，保温1h，冷却至室温后得到所述正极材料A1。
实施例2
将100g磷酸铁锂、50g石墨稀、20g无水碘化锂和55g乙腈混合，并进行超声搅拌(频率为25KHz，时间为7min)，之后进行旋蒸处理，去除乙腈；在上述混合物中再次加入55g的乙腈，并进行超声搅拌(频率为15KHz，时间为15min)，之后进行旋蒸处理，去除乙腈，得到混合物A；将混合物A移入石英试管中，并放入管式炉中煅烧，煅烧时先将管式炉的温度升至400℃，之后保温1.5h，然后继续升温至650℃，保温1.2h，冷却至室温后得到所述正极材料A2。
实施例3
将100g磷酸铁锂、45g石墨稀、18g无水碘化锂和50g乙腈混合，并进行超声搅拌(频率为22KHz，时间为6min)，之后进行旋蒸处理，去除乙腈；在上述混合物中再次加入50g的乙腈，并进行超声搅拌(频率为12KHz，时间为13min)，之后进行旋蒸处理，去除乙腈，得到混合物A；将混合物A移入石英试管中，并放入管式炉中煅烧，煅烧时先将管式炉的温度升至350℃，之后保温1.2h，然后继续升温至550℃，保温1.1h，冷却至室温后得到所述正极材料A3。
实施例4
按照实施例1的方法进行制备，不同的是，磷酸铁锂的用量为100g，所述石墨烯的用量为35g，所述无水碘化锂的用量为10g，所述乙腈的用量为35g,得到所述正极材料A4。
实施例5
按照实施例1的方法进行制备，不同的是，磷酸铁锂的用量为100g，所述石墨烯的用量为55g，所述无水碘化锂的用量为25g，所述乙腈的用量为65g,得到所述正极材料A5。
对比例1
按照实施例1的方法进行制备，不同的是，磷酸铁锂的用量为100g，所述石墨烯的用量为25g，所述无水碘化锂的用量为5g，所述乙腈的用量为25g,得到所述正极材料D1。
对比例2
按照实施例1的方法进行制备，不同的是，磷酸铁锂的用量为100g，所述石墨烯的用量为65g，所述无水碘化锂的用量为35g，所述乙腈的用量为75g,得到所述正极材料D2。
同时，为了验证本发明所得正极材料的性能，进行性能进行了容量测试、倍率性能测试、耐高温测试、月自放电率测试和0.5C循环寿命测试，具体结果如表1所示：、
表1性能测试结果
通过表1可以看出，在本发明范围内制得的正极材料A1-A5，其容量、倍率性能、耐高温性能、月自放电率、0.5C循环寿命要高于在本发明范围外制得的正极材料D1和D2，且A1-A5的最高耐受温度要高于D1和D2，在本发明优选的范围内制得的正极材料A1-A3各方面性能都要高于D1和D2。
本发明提供了一种锂离子电池正极材料及其制备方法，正极材料利用磷酸铁锂和石墨烯合成制得，形成三围空间结构，碳包覆均勾分布，无定形存在的碳材料起到连接作用同时形成了空隙通道，给电子传输和锂离子扩散提供了高效的通道。制备得到的正极材料达到了动力电池对高电流充放电的要求，进一步保证对电化学性能起到显著改善，证明了该方法的工业应用前景。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将磷酸铁锂、石墨稀、无水碘化锂和乙腈混合，并进行超声搅拌，之后进行旋蒸处理，去除乙腈；
(2)在上述混合物中再次加入相同体积的乙腈，并进行超声搅拌，之后进行旋蒸处理，去除乙腈，得到混合物A；
(3)将混合物A移入石英试管中，并放入管式炉中煅烧，冷却至室温后得到所述正极材料，其中，
相对于100重量份的磷酸铁锂，所述石墨烯的用量为35-55重量份，所述无水碘化锂的用量为10-25g，所述乙腈的用量为35-65重量份。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，相对于100重量份的磷酸铁锂，所述石墨烯的用量为40-50重量份，所述无水碘化锂的用量为15-20g，所述乙腈的用量为45-55重量份。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中超声搅拌的频率为20-25KHz，超声搅拌时间为4-7min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中超声搅拌的频率为10-15KHz，超声搅拌的时间为10-15min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧时先将管式炉的温度升至300-400℃，之后保温1-1.5h，然后继续升温至500-650℃，保温1-1.2h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在煅烧前，将所述管式炉内通入保护气体，以排净管式炉内的空气。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述保护气体为氩气、氢气和氮气中的一种或多种。
8.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述锂离子电池正极材料由权利要求1-7中任意一项所述的制备方法制得。
CN201611030167.8A 2016-11-15 2016-11-15 一种锂离子电池正极材料及其制备方法 Pending CN106410162A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611030167.8A CN106410162A (zh) 2016-11-15 2016-11-15 一种锂离子电池正极材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611030167.8A CN106410162A (zh) 2016-11-15 2016-11-15 一种锂离子电池正极材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106410162A true CN106410162A (zh) 2017-02-15

Family

ID=58081397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611030167.8A Pending CN106410162A (zh) 2016-11-15 2016-11-15 一种锂离子电池正极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106410162A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114188514A (zh) * 2021-11-18 2022-03-15 南通赛得能源有限公司 一种具有良好低温性能的正极浆料及制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101752561A (zh) * 2009-12-11 2010-06-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 石墨烯改性磷酸铁锂正极活性材料及其制备方法以及锂离子二次电池
CN102148371A (zh) * 2011-03-03 2011-08-10 上海大学 三明治结构的石墨烯/磷酸铁锂复合材料及其制备方法
CN103762361A (zh) * 2014-01-20 2014-04-30 中南大学 一种低能耗制备磷酸铁锂的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101752561A (zh) * 2009-12-11 2010-06-23 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 石墨烯改性磷酸铁锂正极活性材料及其制备方法以及锂离子二次电池
CN102148371A (zh) * 2011-03-03 2011-08-10 上海大学 三明治结构的石墨烯/磷酸铁锂复合材料及其制备方法
CN103762361A (zh) * 2014-01-20 2014-04-30 中南大学 一种低能耗制备磷酸铁锂的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
程家顺: "锂离子电池正极材料磷酸铁锂的合成及性能研究", 《工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114188514A (zh) * 2021-11-18 2022-03-15 南通赛得能源有限公司 一种具有良好低温性能的正极浆料及制备方法和应用
CN114188514B (zh) * 2021-11-18 2023-10-31 南通赛得能源有限公司 一种具有良好低温性能的正极浆料及制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ku et al. Enhanced electrochemical performances of layered-spinel heterostructured lithium-rich Li1. 2Ni0. 13Co0. 13Mn0. 54O2 cathode materials
Li et al. Acetylene black-embedded LiMn0. 8Fe0. 2PO4/C composite as cathode for lithium ion battery
CN104538207B (zh) TiNb2O7/碳纳米管复合材料的制备方法及以该材料为负极的锂离子电容器
CN101964411B (zh) LiFePO4复合型正极材料的制备方法
CN102299326A (zh) 一种石墨烯改性的磷酸铁锂/碳复合材料及其应用
CN102104144B (zh) 一种制备磷酸铁锂复合正极材料的方法
CN102034971B (zh) 锂离子电池磷酸铁锂/聚并吡啶复合正极材料及其制备方法
CN106299282B (zh) 一种氮掺杂碳纳米管硫复合材料及制备方法
CN105355908A (zh) 锂离子电池复合负极材料及其制备方法、使用该材料的负极和锂离子电池
CN102244233B (zh) 一种类石墨烯掺杂与包覆钛酸锂复合负极材料的制备方法
CN104638242A (zh) 原位聚合包覆合成锂离子电池正极材料磷酸铁锂的方法
CN105551816A (zh) 一种混合超级电容器正极片及其制备方法、混合超级电容器
WO2020098275A1 (zh) 一种SiO 2包覆三元正极材料及其制备方法
CN104795542A (zh) 一种纳米级锂离子复合正极的等离子喷射制备方法
CN106207116A (zh) 一种一步法合成氟化亚铁/c正极材料的方法
CN107623112A (zh) 掺锂磷酸硼修饰的碳包覆磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法
CN105261744A (zh) 一种多孔钒锰氧化物负极材料的制备方法
Lai et al. Fabrication of graphene supported SnO2 nanoparticles and their sodium storage properties
CN115566255A (zh) 一种二次电池及用电设备
CN115472898A (zh) 一种二次电池及用电设备
CN104538599A (zh) 一种硅改性到导电聚合物包覆的钴酸锂正极材料的制备方法
US9209452B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
Du et al. A three volt lithium ion battery with LiCoPO4 and zero-strain Li4Ti5O12 as insertion material
CN106450279A (zh) 一种石墨烯包覆镍钴锰锂离子电池正极材料的制备方法
CN103247801A (zh) 一种高导电率磷酸铁锂正极材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170215

RJ01 Rejection of invention patent application after publication