CN106784735A - 一种锂电池用复合正极材料及其制备方法 - Google Patents

一种锂电池用复合正极材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂电池用复合正极材料及其制备方法，所述锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯8‑12份、锂钴氧化物20‑30份、聚苯胺4‑10份、聚乙烯咪唑1‑3份、乙烯基磺酸钠1‑3份、N,N'‑双(4‑氯苯基)‑N,N'‑二苯基‑1,4‑苯撑二胺1‑3份。所制备的锂离子电池具有优异的循环性能，常温下1C充放循环2000次容量保持在94％以上；6C倍率下放电是1C容量的98％以上；3C/10V过充测试电池不起火不爆炸；高温循环优异，60℃下1C充放循环1000次容量保持在92％以上；具有良好的安全性能，针刺、挤压、过充、过放等测试不爆炸、不起火。

Description

一种锂电池用复合正极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电池技术领域，具体是一种锂电池用复合正极材料及其制备方法。
背景技术
商品化锂离子电池正极材料主要是钴酸锂和锰酸锂。但仍存在诸多问题，比如电极材料颗粒之间及其与集流体之间接触不良、表面电阻大和剥离强度差，在充放电过程中循环膨胀等，上述问题严重影响了锂离子电池的循环寿命及稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池用复合正极材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯8-12份、锂钴氧化物20-30份、聚苯胺4-10份、聚乙烯咪唑1-3份、乙烯基磺酸钠1-3份、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺1-3份。
作为本发明进一步的方案：所述锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯9-11份、锂钴氧化物24-27份、聚苯胺5-8份、聚乙烯咪唑1-3份、乙烯基磺酸钠1-3份、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺1-3份。
作为本发明进一步的方案：所述锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯10份、锂钴氧化物26份、聚苯胺7份、聚乙烯咪唑2份、乙烯基磺酸钠2份、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺2份。
一种锂电池用复合正极材料的制备方法，具体步骤为：
(1)首先，将锂钴氧化物浸泡在0.2-0.6mol/L氢氧化钠溶液中，浸泡2-4h后在无尘空间内与聚吡咯和聚苯胺研磨混匀，混匀后转移到高温炉中，在600-650℃下恒温煅烧6-8h，并以2-5℃的速度随炉冷却至室温，制得半成品；
(2)最后，将半成品与聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸钠、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺混合并放置球磨机中进行研磨，随后置于4℃温度下真空冷冻干燥，即得。
作为本发明进一步的方案：步骤(1)中研磨混匀后的均匀度≤1％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
所制备的锂离子电池具有优异的循环性能，常温下1C充放循环2000次容量保持在94％以上；6C倍率下放电是1C容量的98％以上；3C/10V过充测试电池不起火不爆炸；高温循环优异，60℃下1C充放循环1000次容量保持在92％以上；具有良好的安全性能，针刺、挤压、过充、过放等测试不爆炸、不起火。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯8份、锂钴氧化物20份、聚苯胺4份、聚乙烯咪唑1份、乙烯基磺酸钠1份、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺1份。
一种锂电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)首先，将锂钴氧化物浸泡在0.2mol/L氢氧化钠溶液中，浸泡2h后在无尘空间内与聚吡咯和聚苯胺研磨混匀，混匀后转移到高温炉中，在600℃下恒温煅烧6h，并以2℃的速度随炉冷却至室温，制得半成品；
(2)最后，将半成品与聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸钠、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺混合并放置球磨机中进行研磨，随后置于4℃温度下真空冷冻干燥，即得。
其中：步骤(1)中研磨混匀后的均匀度≤1％。
实施例2
一种锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯9份、锂钴氧化物24份、聚苯胺5份、聚乙烯咪唑1份、乙烯基磺酸钠1份、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺1份。
一种锂电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)首先，将锂钴氧化物浸泡在0.3mol/L氢氧化钠溶液中，浸泡2h后在无尘空间内与聚吡咯和聚苯胺研磨混匀，混匀后转移到高温炉中，在617℃下恒温煅烧6h，并以2℃的速度随炉冷却至室温，制得半成品；
(2)最后，将半成品与聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸钠、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺混合并放置球磨机中进行研磨，随后置于4℃温度下真空冷冻干燥，即得。
其中：步骤(1)中研磨混匀后的均匀度≤1％。
实施例3
一种锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯10份、锂钴氧化物26份、聚苯胺7份、聚乙烯咪唑2份、乙烯基磺酸钠2份、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺2份。
一种锂电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)首先，将锂钴氧化物浸泡在0.4mol/L氢氧化钠溶液中，浸泡3h后在无尘空间内与聚吡咯和聚苯胺研磨混匀，混匀后转移到高温炉中，在625℃下恒温煅烧7h，并以4℃的速度随炉冷却至室温，制得半成品；
(2)最后，将半成品与聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸钠、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺混合并放置球磨机中进行研磨，随后置于4℃温度下真空冷冻干燥，即得。
其中：步骤(1)中研磨混匀后的均匀度≤1％。
实施例4
一种锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯11份、锂钴氧化物27份、聚苯胺8份、聚乙烯咪唑3份、乙烯基磺酸钠3份、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺3份。
一种锂电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)首先，将锂钴氧化物浸泡在0.5mol/L氢氧化钠溶液中，浸泡4h后在无尘空间内与聚吡咯和聚苯胺研磨混匀，混匀后转移到高温炉中，在640℃下恒温煅烧8h，并以4℃的速度随炉冷却至室温，制得半成品；
(2)最后，将半成品与聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸钠、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺混合并放置球磨机中进行研磨，随后置于4℃温度下真空冷冻干燥，即得。
其中：步骤(1)中研磨混匀后的均匀度≤1％。
实施例5
一种锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯12份、锂钴氧化物30份、聚苯胺10份、聚乙烯咪唑3份、乙烯基磺酸钠3份、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺3份。
一种锂电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)首先，将锂钴氧化物浸泡在0.6mol/L氢氧化钠溶液中，浸泡4h后在无尘空间内与聚吡咯和聚苯胺研磨混匀，混匀后转移到高温炉中，在650℃下恒温煅烧8h，并以5℃的速度随炉冷却至室温，制得半成品；
(2)最后，将半成品与聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸钠、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺混合并放置球磨机中进行研磨，随后置于4℃温度下真空冷冻干燥，即得。
其中：步骤(1)中研磨混匀后的均匀度≤1％。
对比例1
一种锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯10份、锂钴氧化物26份、聚苯胺7份、聚乙烯咪唑2份。
一种锂电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)首先，将锂钴氧化物浸泡在0.4mol/L氢氧化钠溶液中，浸泡3h后在无尘空间内与聚吡咯和聚苯胺研磨混匀，混匀后转移到高温炉中，在625℃下恒温煅烧7h，并以4℃的速度随炉冷却至室温，制得半成品；
(2)最后，将半成品与聚乙烯咪唑混合并放置球磨机中进行研磨，随后置于4℃温度下真空冷冻干燥，即得。
其中：步骤(1)中研磨混匀后的均匀度≤1％。
对比例2
中国专利“一种电池正极材料及其制备方法”(授权公告号：CN104538631B)中实施例3制备的正极材料。
对比例3
湖南杉杉新材料有限公司生产的钴酸锂电池正极材料。
测试实验：
将实施例1-5及对比例1-3制备的锂电正极材料制备成1665132型号锂离子动力电池(型号H16*W65*L132mm的叠片软包电池)，压实密度在3.0g/cm3以上，体积能量密度在450Wh/L以上；电芯在3.0V-4.2V电压下，1C放电克容量发挥120mAh/g以上。
本发明所制备的锂离子电池具有优异的循环性能，常温下1C充放循环2000次容量保持在94％以上；6C倍率下放电是1C容量的98％以上；3C/10V过充测试电池不起火不爆炸；高温循环优异，60℃下1C充放循环1000次容量保持在92％以上；具有良好的安全性能，针刺、挤压、过充、过放等测试不爆炸、不起火。具体测试结果见表1所示:
表1
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种锂电池用复合正极材料，其特征在于，按照重量份的主要原料为：聚吡咯8-12份、锂钴氧化物20-30份、聚苯胺4-10份、聚乙烯咪唑1-3份、乙烯基磺酸钠1-3份、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺1-3份。
2.根据权利要求1所述的锂电池用复合正极材料，其特征在于，所述锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯9-11份、锂钴氧化物24-27份、聚苯胺5-8份、聚乙烯咪唑1-3份、乙烯基磺酸钠1-3份、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺1-3份。
3.根据权利要求1或2所述的锂电池用复合正极材料，其特征在于，所述锂电池用复合正极材料，按照重量份的主要原料为：聚吡咯10份、锂钴氧化物26份、聚苯胺7份、聚乙烯咪唑2份、乙烯基磺酸钠2份、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺2份。
4.一种如权利要求1-3任一所述的锂电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)首先，将锂钴氧化物浸泡在0.2-0.6mol/L氢氧化钠溶液中，浸泡2-4h后在无尘空间内与聚吡咯和聚苯胺研磨混匀，混匀后转移到高温炉中，在600-650℃下恒温煅烧6-8h，并以2-5℃的速度随炉冷却至室温，制得半成品；
(2)最后，将半成品与聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸钠、N,N'-双(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撑二胺混合并放置球磨机中进行研磨，随后置于4℃温度下真空冷冻干燥，即得。
5.根据权利要求4所述的锂电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中研磨混匀后的均匀度≤1％。
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