CN107240698A - 一种正极材料的改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种正极材料的改性方法，包括以下步骤：1)将粘接剂与固体成份按比例混合形成浆料；2)将所述浆料与磷酸铁锂粉末按比例混合并超声处理形成混合物；3)在300℃～400℃温度下，将所述混合物进行热处理4～8小时，形成固化浆料；4)在600℃～700℃温度下，将所述固化浆料进行热扩散处理36～48小时后，得到改性后的磷酸铁锂，作为正极材料。本发明提供的正极材料的改性方法可以提高磷酸铁锂电池的倍率性能，6C充电恒流比高达95.53％，通过改善动力电池倍率性能来扩展动力电池的应用领域。

Description

一种正极材料的改性方法
【技术领域】
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极材料的改性方法。
【背景技术】
随着新能源的快速发展和人们对清洁高效可再生资源的需求，世界各国政府都将新能源产业列为重点鼓励扶持对象，新能源汽车在近两年更是进入高速发展期，以电能代替燃油驱动必将为社会可持续发展和人类生态环境带来福利。锂离子电池在实际应用中显示出重要的作用，磷酸铁锂因具有高安全、长循环寿命、良好热稳定性及来源丰富且环保无毒等诸多优点成为动力电池的理想选择。随着新能源汽车的不断推广，电动交通工具的快速发展对动力电池的倍率性能提出更高要求，电池正极材料极大影响着磷酸铁锂电池内阻及充放电倍率。
鉴于此，为了满足对动力电源高功率的需求，实有必要提供一种新的磷酸铁锂材料的改性方法来提高倍率充放电性能。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种正极材料的改性方法，从而提高倍率充放电性能。
为了实现上述目的，本发明提供一种正极材料的改性方法，包括以下步骤：
1)将粘接剂与固体成份按比例混合形成浆料；
2)将所述浆料与磷酸铁锂粉末按比例混合并超声处理形成混合物；
3)在300℃～400℃温度下，将所述混合物进行热处理4～8小时，形成固化浆料；
4)在600℃～700℃温度下，将所述固化浆料进行热扩散处理36～48小时后，得到改性后的磷酸铁锂，作为正极材料。
在一个优选实施方式中，所述粘接剂为磷酸盐有机粘接剂和氯化铵的混合物或无机粘接剂和氯化铵的混合物。
在一个优选实施方式中，所述固体成份包括主要成份及其他成份，所述主要成份为纯铝、铝的磷酸盐、氧化铝中的一种或者几种混合。
在一个优选实施方式中，所述其他成份为纯锌、氧化锌、锌的磷酸盐、镁的磷酸盐、氧化镁中的一种或者几种混合。
在一个优选实施方式中，所述粘接剂占所述浆料总重量的60％～70％，所述主要成份占所述浆料总重量的28％～40％，所述其他成份占所述浆料总重量的2％～10％。
在一个优选实施方式中，所述浆料与所述磷酸铁锂粉末按质量1:2～4比例混合。
在一个优选实施方式中，所述混合物在氮气保护下进行热处理。
本发明提供的正极材料的改性方法可以提高磷酸铁锂电池的倍率性能，6C充电恒流比高达95.53％，通过改善动力电池倍率性能来扩展动力电池的应用领域。
【附图说明】
图1为本发明提供的正极材料的改性方法的工艺流程图。
图2为图1所述的正极材料的改性方法的处理后的正极材料SEM图。
图3为图1所述的正极材料的改性方法的处理后的正极材料所制成的电池的不同倍率充放电曲线。
图4为图1所述的正极材料的改性方法的处理后的正极材料所制成的电池的6C/10C充放电循环曲线。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
本发明提供一种正极材料的改性方法，包括以下步骤：
1)将粘接剂与固体成份按比例混合形成浆料；所述固体成份包括主要成份及其他成份，其中所述粘接剂占所述浆料总重量的60％～70％，所述主要成份占所述浆料总重量的28％～40％，所述其他成份占所述浆料总重量的2％～10％。所述粘接剂为磷酸盐有机粘接剂和氯化铵的混合物或无机粘接剂和氯化铵的混合物。所述主要成份为纯铝、铝的磷酸盐、氧化铝中的一种或者几种混合；所述其他成份为纯锌、氧化锌、锌的磷酸盐、镁的磷酸盐、氧化镁中的一种或者几种混合。
2)将所述浆料与磷酸铁锂粉末按质量比例1:2～4混合并超声处理形成混合物；
3)在300℃～400℃温度下，将混合均匀的所述混合物在氮气保护下进行热处理4～8小时，形成固化浆料；
4)在600℃～700℃温度下，将所述固化浆料进行热扩散处理36～48小时后，在此过程中，所述固化浆料内的金属离子扩散到所述磷酸铁锂粉末表面中，同时所述粘接剂的溶剂挥发，得到改性后的磷酸铁锂，用作正极材料。
具体实施例一：取占浆料总重量60％的磷酸二氢铝粘结剂、占浆料总重量5％的磷酸二氢锌粉末及占浆料总重量35％的铝粉混合形成浆料，在所述浆料中按质量比1:2加入磷酸铁锂粉末并混合均匀并超声处理形成混合物，所述混合物在氮气保护下通过300℃的热处理4h形成固化浆料，然后所述固化浆料在600℃温度下的扩散热处理36h使铝离子和锌离子渗入到所述磷酸铁锂粉末的表面中，同时所述粘结剂的溶剂得到挥发，得到渗铝处理后的磷酸铁锂正极材料。
请参阅图1，通过本发明提供的正极材料的改性方法，使磷酸铁锂材料表面渗铝，可以得到均匀一致的渗铝层，从而可提高材料的导电性，减小颗粒之间的阻抗，提高磷酸铁锂材料的比容量和倍率性能。将所述磷酸铁锂正极材料加工制成磷酸铁锂电池进行不同倍率下充放电实验。
表1为所述磷酸铁锂电池不同倍率充电恒流比。
倍率 1C 3C 6C 10C
充电恒流比/％ 98.92 97.03 95.53 91.61
请参阅图2至图4，通过实验所得的数据，发现所述磷酸铁锂电池6C充电恒流比高达95.53％，6C充放电510次容量保持在94％以上，10C充放电350次容量保持在90％以上，所述磷酸铁锂电池表现出良好的循环性能和倍率性能。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (7)

1.一种正极材料的改性方法，包括以下步骤：
1)将粘接剂与固体成份按比例混合形成浆料；
2)将所述浆料与磷酸铁锂粉末按比例混合并超声处理形成混合物；
3)在300℃～400℃温度下，将所述混合物进行热处理4～8小时，形成固化浆料；
4)在600℃～700℃温度下，将所述固化浆料进行热扩散处理36～48小时后，得到改性后的磷酸铁锂，作为正极材料。
2.如权利要求1所述的正极材料的改性方法，其特征在于：所述粘接剂为磷酸盐有机粘接剂和氯化铵的混合物或无机粘接剂和氯化铵的混合物。
3.如权利要求1所述的正极材料的改性方法，其特征在于：所述固体成份包括主要成份及其他成份，所述主要成份为纯铝、铝的磷酸盐、氧化铝中的一种或者几种混合。
4.如权利要求3所述的正极材料的改性方法，其特征在于：所述其他成份为纯锌、氧化锌、锌的磷酸盐、镁的磷酸盐、氧化镁中的一种或者几种混合。
5.如权利要求4所述的正极材料的改性方法，其特征在于：所述粘接剂占所述浆料总重量的60％～70％，所述主要成份占所述浆料总重量的28％～40％，所述其他成份占所述浆料总重量的2％～10％。
6.如权利要求1所述的正极材料的改性方法，其特征在于：所述浆料与所述磷酸铁锂粉末按质量1:2～4比例混合。
7.如权利要求1所述的正极材料的改性方法，其特征在于：所述混合物在氮气保护下进行热处理。
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