CN107452954B - 一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料及其制备方法 - Google Patents
一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107452954B CN107452954B CN201710860904.5A CN201710860904A CN107452954B CN 107452954 B CN107452954 B CN 107452954B CN 201710860904 A CN201710860904 A CN 201710860904A CN 107452954 B CN107452954 B CN 107452954B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lithium
- rich manganese
- positive electrode
- based composite
- electrode material
- 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.)
- Active
Links
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 88
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 88
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 81
- 239000011572 manganese Substances 0.000 title claims abstract description 81
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 80
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000010405 anode material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 25
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 25
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 20
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 20
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 claims description 16
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 14
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 10
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 claims description 7
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WVDJDYHWHDLSAZ-UHFFFAOYSA-N [O].[Ti].[La].[Li] Chemical compound [O].[Ti].[La].[Li] WVDJDYHWHDLSAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XRNHBMJMFUBOID-UHFFFAOYSA-N [O].[Zr].[La].[Li] Chemical compound [O].[Zr].[La].[Li] XRNHBMJMFUBOID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 6
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 6
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 abstract description 15
- 238000010923 batch production Methods 0.000 abstract description 8
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 229910013191 LiMO2 Inorganic materials 0.000 description 2
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 2
- 229910002983 Li2MnO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910032387 LiCoO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003005 LiNiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021314 NaFeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012928 buffer substance Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Images
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
- H01M4/364—Composites as mixtures
-
- 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- 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
-
- 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
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- 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)
- Composite Materials (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了本发明一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料，其特征在于：此富锂锰基复合正极材料包括富锂锰基正极材料、导电剂、无机材料粉体，按照以下质量百分比进行混合：富锂锰基正极材料：导电剂：无机材料粉体＝65‑75：3‑6:1‑2，本发明还公开了一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一：将富锂锰基复合正极材料按照质量比混合后使用行星球对其进行球磨，球磨转速为300‑450r/min，球磨时间为16‑22h，最后得到粒径为9μm正极材料粉末。优点是：本发明富锂锰基复合正极材料应用于固态电池领域，可实现大规模批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及新能源锂电领域，涉及一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料，还涉及一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法。
背景技术
全固态锂离子电池的结构包括正极、电解质、负极，全部由固态材料组成，与传统电解液锂离子电池相比具有的优势有：(l)无任何液体成分，完全消除了电解液腐蚀和泄露的安全隐患，热稳定性更高；(2)由于固体电解质的固态特性，使得固态电池具有优良的的机械加工性能，可以根据要求制作形状；(3)电化学稳定窗口宽(可达5V以上)，可以匹配高电压电极材料；(4)固体电解质一般是单离子导体，几乎不存在副反应，使用寿命更长；(5)有望采用金属锂作为负极，大大提高电池的比容量；(6)由于电池内部不产生内压，安全性能更高。目前全固态锂离子电池需要解决的关键问题是：(l)电池材料的性能上难以满足实际应用的要求，其中电解质隔膜的电导率低；电化学稳定性较低；(2)金属锂电极的安全性尚未真正解决；(3)正负极与电解质膜的界面阻抗过大，影响电池的功率特性。
当前已开发的全固态锂离子电池，其正极材料多采用LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4，V2O5等，但存在以下问题：1.目前商用正极材料克容量发挥不高(110-150mAh/g)，均局限于实验室小型全固态电池，且制备工艺多采用磁控溅射、脉冲激光沉积(PLD)、静电放电(ESD)涂覆技术等方法加工制备为薄膜正极，对设备及生产环境要求苛刻，不具备大规模批量生产应用的基础。全固态锂离子电池面临的主要问题是电极材料与固态电解质相匹配以降低其界面阻抗并保证界面的稳定性，要解决该问题，除需要研究开发新型的固态电解质和对界面采取一些特殊手段(如在界面加缓冲物质降低界面阻抗)以外，还亟需开发新型的正极材料，以大幅提升全固态锂离子电池的电化学性能。富锂锰基正极材料xLi2MnO3﹒(1-x)LiMO2(M＝Ni，Co，Mn)是一种过渡金属以锰为主并掺杂了其它元素的锂锰基复合氧化物，由Li2MnO3和LiMO2两种成分按不同比例复合而成，结构类似于α-NaFeO2层状结构。目前商业化的富锂锰基正极材料微观形貌为类球形，具有良好的循环性能及高温性能，加工性能良好且可以通过添加无机材料粉体提升其充电截止电压以提升其容量发挥，可作为全固态锂离子电池正极材料，为大规模批量生产提供一种可能。
发明内容
本发明的目的是：针对上述不足，提供一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料及其制备方法，由本发明的富锂锰基复合正极材料搭配锂负极制作的固态电池具有较高容量发挥，且本发明公开的制备方法可实现大规模批量生产。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料，此富锂锰基复合正极材料包括富锂锰基正极材料、导电剂、无机材料粉体，按照以下质量百分比进行混合：富锂锰基正极材料：导电剂：无机材料粉体＝65-75：3-6:1-2。
所述导电剂包括Surpe-P，乙炔黑，KS-6，CNT，石墨烯。
所述无极材料粉体包括锂镧锆氧、锂镧钛氧、氧化铝、氧化锆。
一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，步骤一：将富锂锰基复合正极材料按照质量比混合后使用行星球对其进行球磨，球磨转速为300-450r/min，球磨时间为16-22h，最后得到粒径为9μm正极材料粉末；
步骤二：将球磨后的正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：76-85：:1-4:10-13:4-7，混合后的材料分散于1.5倍的N-甲基吡咯烷酮溶液中，用真空行星搅拌机充分搅拌得到正极浆料；
步骤三：采用涂布机将正极浆料涂布在厚度为14-17μm的铝箔上，涂布厚度为160-170μm，涂布机的烘干温度为120-135℃，收卷后的极片再在100-108℃的真空烤箱中进行干燥，干燥时间为18-27h，对干燥后的电极片进行辊压，压实控制在2.7-3.2mg/cm3，分切得到富锂锰基复合正极片；
步骤四：将得到的富锂锰基复合正极片与聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质和锂箔进行叠片、组装得到固态锂离子电池，将得到的固态锂离子电池在60℃、0.1C充放电，充放电截止电压4.6V-2.5V的条件下进行充放电循环测试。
优选的，正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：85:1:10:4。
优选的，正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：82:2:11:5。
优选的，正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：79:3:12:6。
优选的，正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：76:4:13:7。
所述锂盐包括LiTFSI，LiClO4，LiBF 4，LiPF6，LiAsF6。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：本发明富锂锰基复合正极材料应用于固态电池领域，可实现大规模批量生产。
附图说明
图1为富锂锰基复合正极材料浆料涂布的极片表面的SEM；
图2为富锂锰基复合正极材料制备的扣电交流阻抗图；
图3为富锂锰基复合正极材料制备的扣电循环图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
参见附图1-4所示，本发明一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料，此富锂锰基复合正极材料包括富锂锰基正极材料、导电剂、无机材料粉体，按照以下质量百分比进行混合：富锂锰基正极材料：导电剂：无机材料粉体＝65：3:1。
所述导电剂包括Surpe-P，乙炔黑，KS-6，CNT，石墨烯。
所述无极材料粉体包括锂镧锆氧、锂镧钛氧、氧化铝、氧化锆。
一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，步骤一：将富锂锰基复合正极材料按照质量比混合后使用行星球对其进行球磨，球磨转速为300r/min，球磨时间为22h，最后得到粒径为9μm正极材料粉末；
步骤二：将球磨后的正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：85:1:10:4，混合后的材料分散于1.5倍的N-甲基吡咯烷酮溶液中，用真空行星搅拌机充分搅拌得到正极浆料；
步骤三：采用涂布机将正极浆料涂布在厚度为14μm的铝箔上，涂布厚度为160μm，涂布机的烘干温度为120℃，收卷后的极片再在100℃的真空烤箱中进行干燥，干燥时间为18h，对干燥后的电极片进行辊压，压实控制在2.7mg/cm3，分切得到富锂锰基复合正极片；
步骤四：将得到的富锂锰基复合正极片与聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质和锂箔进行叠片、组装得到固态锂离子电池，将得到的固态锂离子电池在60℃、0.1C充放电，充放电截止电压4.6V的条件下进行充放电循环测试，结果显示首次放电比容量为184mAh/g，循环40周后，容量保持率为104％。
所述锂盐包括LiTFSI，LiClO4，LiBF 4，LiPF6，LiAsF6。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：本发明富锂锰基复合正极材料应用于固态电池领域，可实现大规模批量生产。
实施例二：
参见附图1-4所示，本发明一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料，此富锂锰基复合正极材料包括富锂锰基正极材料、导电剂、无机材料粉体，按照以下质量百分比进行混合：富锂锰基正极材料：导电剂：无机材料粉体＝68：4:1。
所述导电剂包括Surpe-P，乙炔黑，KS-6，CNT，石墨烯。
所述无极材料粉体包括锂镧锆氧、锂镧钛氧、氧化铝、氧化锆。
一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，步骤一：将富锂锰基复合正极材料按照质量比混合后使用行星球对其进行球磨，球磨转速为350r/min，球磨时间为20h，最后得到粒径为9μm正极材料粉末；
步骤二：将球磨后的正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：82:2:11:5，混合后的材料分散于1.5倍的N-甲基吡咯烷酮溶液中，用真空行星搅拌机充分搅拌得到正极浆料；
步骤三：采用涂布机将正极浆料涂布在厚度为15μm的铝箔上，涂布厚度为163μm，涂布机的烘干温度为125℃，收卷后的极片再在103℃的真空烤箱中进行干燥，干燥时间为21h，对干燥后的电极片进行辊压，压实控制在2.8mg/cm3，分切得到富锂锰基复合正极片；
步骤四：将得到的富锂锰基复合正极片与聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质和锂箔进行叠片、组装得到固态锂离子电池，将得到的固态锂离子电池在60℃、0.1C充放电，充放电截止电压4V的条件下进行充放电循环测试，结果显示首次放电比容量为180mAh/g，循环40周后，容量保持率为100％。
所述锂盐包括LiTFSI，LiClO4，LiBF 4，LiPF6，LiAsF6。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：本发明富锂锰基复合正极材料应用于固态电池领域，可实现大规模批量生产。
实施例三：
参见附图1-4所示，本发明一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料，此富锂锰基复合正极材料包括富锂锰基正极材料、导电剂、无机材料粉体，按照以下质量百分比进行混合：富锂锰基正极材料：导电剂：无机材料粉体＝72:5:2。
所述导电剂包括Surpe-P，乙炔黑，KS-6，CNT，石墨烯。
所述无极材料粉体包括锂镧锆氧、锂镧钛氧、氧化铝、氧化锆。
一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，步骤一：将富锂锰基复合正极材料按照质量比混合后使用行星球对其进行球磨，球磨转速为400r/min，球磨时间为18h，最后得到粒径为9μm正极材料粉末；
步骤二：将球磨后的正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：76:3:12:6，混合后的材料分散于1.5倍的N-甲基吡咯烷酮溶液中，用真空行星搅拌机充分搅拌得到正极浆料；
步骤三：采用涂布机将正极浆料涂布在厚度为14-17μm的铝箔上，涂布厚度为166μm，涂布机的烘干温度为130℃，收卷后的极片再在105℃的真空烤箱中进行干燥，干燥时间为24h，对干燥后的电极片进行辊压，压实控制在3mg/cm3，分切得到富锂锰基复合正极片；
步骤四：将得到的富锂锰基复合正极片与聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质和锂箔进行叠片、组装得到固态锂离子电池，将得到的固态锂离子电池在60℃、0.1C充放电，充放电截止电压3.4V的条件下进行充放电循环测试，结果显示首次放电比容量为170mAh/g，循环40周后，容量保持率为100％。
所述锂盐包括LiTFSI，LiClO4，LiBF 4，LiPF6，LiAsF6。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：本发明富锂锰基复合正极材料应用于固态电池领域，可实现大规模批量生产。
实施例四：
参见附图1-4所示，本发明一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料，此富锂锰基复合正极材料包括富锂锰基正极材料、导电剂、无机材料粉体，按照以下质量百分比进行混合：富锂锰基正极材料：导电剂：无机材料粉体＝75:6:2。
所述导电剂包括Surpe-P，乙炔黑，KS-6，CNT，石墨烯。
所述无极材料粉体包括锂镧锆氧、锂镧钛氧、氧化铝、氧化锆。
一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，步骤一：将富锂锰基复合正极材料按照质量比混合后使用行星球对其进行球磨，球磨转速为450r/min，球磨时间为16h，最后得到粒径为9μm正极材料粉末；
步骤二：将球磨后的正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：76:4:13:7，混合后的材料分散于1.5倍的N-甲基吡咯烷酮溶液中，用真空行星搅拌机充分搅拌得到正极浆料；
步骤三：采用涂布机将正极浆料涂布在厚度为17μm的铝箔上，涂布厚度为170μm，涂布机的烘干温度为135℃，收卷后的极片再在108℃的真空烤箱中进行干燥，干燥时间为27h，对干燥后的电极片进行辊压，压实控制在3.2mg/cm3，分切得到富锂锰基复合正极片；
步骤四：将得到的富锂锰基复合正极片与聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质和锂箔进行叠片、组装得到固态锂离子电池，将得到的固态锂离子电池在60℃、0.1C充放电，充放电截止电压2.5V的条件下进行充放电循环测试，结果显示首次放电比容量为175mAh/g，循环40周后，容量保持率为100％。
所述锂盐包括LiTFSI，LiClO4，LiBF 4，LiPF6，LiAsF6。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果是：本发明富锂锰基复合正极材料应用于固态电池领域，可实现大规模批量生产。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述富锂锰基复合正极材料包括富锂锰基正极材料、导电剂、无机材料粉体，按照以下质量百分比进行混合：富锂锰基正极材料：导电剂：无机材料粉体＝65-75:3-6:1-2；所述无机材料粉体包括锂镧锆氧、锂镧钛氧、氧化铝、氧化锆；
所述制备方法包括如下步骤：
步骤一：将富锂锰基复合正极材料按照质量比混合后使用行星球磨机对其进行球磨，球磨转速为300-450r/min，球磨时间为16-22h，最后得到粒径为9μm正极材料粉末；
步骤二：将球磨后的正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：76-85:1-4:10-13:4-7，混合后的材料分散于1.5倍的N-甲基吡咯烷酮溶液中，用真空行星搅拌机充分搅拌得到正极浆料；
步骤三：采用涂布机将正极浆料涂布在厚度为14-17μm的铝箔上，涂布厚度为160-170μm，涂布机的烘干温度为120-135℃，收卷后的极片再在100-108℃的真空烤箱中进行干燥，干燥时间为18-27h，对干燥后的电极片进行辊压，压实控制在2.7-3.2mg/cm3，分切得到富锂锰基复合正极片；
步骤四：将得到的富锂锰基复合正极片与聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质和锂箔进行叠片、组装得到固态锂离子电池；
所述导电剂包括Surpe-P，乙炔黑，KS-6，CNT，石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于：正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：85:1:10:4。
3.根据权利要求1所述的一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于：正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：82:2:11:5。
4.根据权利要求1所述的一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于：正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：79:3:12:6。
5.根据权利要求1所述的一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于：正极材料粉末同聚偏氟乙烯、聚氧化乙烯以及锂盐按照如下质量比进行混合：76:4:13:7。
6.根据权利要求1所述的一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述锂盐包括LiTFSI，LiClO4，LiBF4，LiPF6，LiAsF6。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710860904.5A CN107452954B (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710860904.5A CN107452954B (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107452954A CN107452954A (zh) | 2017-12-08 |
| CN107452954B true CN107452954B (zh) | 2020-08-14 |
Family
ID=60497182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710860904.5A Active CN107452954B (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107452954B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109980183A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 中国电子科技集团公司第十八研究所 | 原子层沉积处理提升固态电池用正极循环稳定性的方法 |
| CN108232111A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-06-29 | 清陶（昆山）能源发展有限公司 | 一种固态电池用的复合正极极片及其制备方法 |
| CN108232120B (zh) * | 2018-01-03 | 2020-12-08 | 清陶（昆山）能源发展有限公司 | 一种固态锂电池的合成及一种石墨复合负极片和磷酸铁锂复合正极片的制备方法 |
| CN108365165B (zh) * | 2018-02-06 | 2020-05-19 | 哈尔滨工业大学 | 一种新型电解质复合方式的固态锂电池及其制备方法 |
| CN108461711A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-08-28 | 清陶（昆山）能源发展有限公司 | 一种常温固态柔性电池用的镍钴锰三元复合正极及其制备方法以及应用 |
| CN110323493B (zh) * | 2018-03-30 | 2022-09-20 | 天津国安盟固利新材料科技股份有限公司 | 一种正极极片和聚合物电解质膜的组合片及其制备方法 |
| CN108417777B (zh) * | 2018-04-28 | 2021-02-19 | 苏州清陶新能源科技有限公司 | 一种多孔三元复合正极片及其制备方法及其应用 |
| CN108649186B (zh) * | 2018-05-04 | 2021-06-22 | 苏州清陶新能源科技有限公司 | 一种富含富锂锰基的复合正极片的制备方法及其应用 |
| CN109449413A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-03-08 | 北京理工大学 | 一种磷酸锂类添加剂、富锂锰基正极及锂电池 |
| CN109560248A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-04-02 | 中兴高能技术有限责任公司 | 复合正极材料、叠层单元及制备方法和全固态锂离子电池 |
| CN111786015A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-16 | 长沙理工大学 | 一种新型复合正极及全固态锂电池的制作方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107039640A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-08-11 | 清华大学 | 复合电极材料及其应用 |
| WO2017153349A1 (de) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | Westfälische Wilhelms-Universität | Verwendung von trialkylsiloxy-basierten metallkomplexen als additiv in lithium-ionen-batterien |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103474620B (zh) * | 2013-09-16 | 2016-04-20 | 向勇 | 固态锂离子电极、电池及其制备方法 |
| CN103474626B (zh) * | 2013-09-28 | 2016-06-15 | 山东润峰集团新能源科技有限公司 | 一种高性能富锂锰锂离子电池正极极片的制作方法 |
| CN105811002A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-07-27 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种有机无机复合全固态电解质及其构成的全固态锂电池 |
| CN105720321B (zh) * | 2016-03-18 | 2019-02-22 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种全固态电池热辐射保温系统及其组装方法 |
| CN106299467A (zh) * | 2016-09-13 | 2017-01-04 | 清华大学 | 复合固态电解质和柔性全固态电池及制备方法、可穿戴电子设备 |
| CN107069084B (zh) * | 2017-03-31 | 2020-01-14 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种固态锂电池聚合物电解质及制备和应用 |
| CN107039634A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-08-11 | 北京科技大学 | 锂离子电池复合正极及柔性锂电池、固态锂电池制备方法 |
-
2017
- 2017-09-21 CN CN201710860904.5A patent/CN107452954B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017153349A1 (de) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | Westfälische Wilhelms-Universität | Verwendung von trialkylsiloxy-basierten metallkomplexen als additiv in lithium-ionen-batterien |
| CN107039640A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-08-11 | 清华大学 | 复合电极材料及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107452954A (zh) | 2017-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107452954B (zh) | 一种固态电池用的富锂锰基复合正极材料及其制备方法 | |
| CN107834104B (zh) | 一种复合固态电解质及其制备方法以及在全固态锂电池中的应用 | |
| CN111276690B (zh) | 一种低孔隙率正极极片、其制备方法及其在固态锂金属电池中的应用 | |
| He et al. | Preparation and electrochemical properties of Ag-modified TiO2 nanotube anode material for lithium–ion battery | |
| CN108417777B (zh) | 一种多孔三元复合正极片及其制备方法及其应用 | |
| CN108232156B (zh) | 一种固态电池用的硅碳复合负极及其制备方法 | |
| CN108878892B (zh) | 正极极片及电池 | |
| CN107017388A (zh) | 一种用于固态锂离子电池的复合正极材料的制备方法 | |
| US20230335713A1 (en) | Positive electrode material, preparation method therefor and lithium ion battery | |
| CN110707287B (zh) | 一种金属锂负极及其制备方法和锂电池 | |
| CN108666525A (zh) | 一种负极极片，其制备方法及二次电池 | |
| CN107017387A (zh) | 一种用于固态锂离子电池的复合正极材料及其制备方法 | |
| CN108649186B (zh) | 一种富含富锂锰基的复合正极片的制备方法及其应用 | |
| WO2020043151A1 (zh) | 正极极片、其制备方法及锂离子二次电池 | |
| CN101752562A (zh) | 一种复合掺杂改性锂离子电池正极材料及其制备方法 | |
| WO2023160307A1 (zh) | 正极补锂添加剂及其制备方法和应用 | |
| WO2023185206A1 (zh) | 一种电化学装置及包含其的电器 | |
| CN113889594A (zh) | 一种硼掺杂锆酸镧锂包覆石墨复合材料的制备方法 | |
| CN108232120B (zh) | 一种固态锂电池的合成及一种石墨复合负极片和磷酸铁锂复合正极片的制备方法 | |
| CN110336035B (zh) | 一种二氧化锡/氧化铝掺杂碳复合材料及其制备方法 | |
| WO2022244445A1 (ja) | 被覆正極活物質、正極材料および電池 | |
| JP2012089464A (ja) | 非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池の製造方法 | |
| WO2022252588A1 (zh) | 一种锂离子电池 | |
| CN111994896A (zh) | 一种碳复合负极材料及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN118117052A (zh) | 一种锂离子电池快充负极材料及其制备与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 2 / F, building 3, Dongchuang science and technology center, No.1 Hongfeng Road, enterprise science and Technology Park, East Qianjin Road, Kunshan Development Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Qingtao (Kunshan) Energy Development Co.,Ltd. Address before: 2 / F, building 3, Dongchuang science and technology center, No.1 Hongfeng Road, enterprise science and Technology Park, East Qianjin Road, Kunshan Development Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: QINGTAO (KUNSHAN) ENERGY DEVELOPMENT CO.,LTD. |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: Floor 2, Building 1, No. 3 Shengxi Road, Kunshan Development Zone, Suzhou City, Jiangsu Province, 215000 Patentee after: Qingtao (Kunshan) Energy Development Co.,Ltd. Address before: 2 / F, building 3, Dongchuang science and technology center, No.1 Hongfeng Road, enterprise science and Technology Park, East Qianjin Road, Kunshan Development Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: Qingtao (Kunshan) Energy Development Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240620 Address after: 016000 Qianlishan Industrial Park, Haibowan District, Wuhai City, Inner Mongolia Autonomous Region Chuangye Avenue West, Coal Transportation Channel South Patentee after: Qingtao (Wuhai) Energy Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Floor 2, Building 1, No. 3 Shengxi Road, Kunshan Development Zone, Suzhou City, Jiangsu Province, 215000 Patentee before: Qingtao (Kunshan) Energy Development Co.,Ltd. Country or region before: China |