CN107959002A - 一种锂离子电池 - Google Patents

一种锂离子电池 Download PDF

Info

Publication number
CN107959002A
CN107959002A CN201710940214.0A CN201710940214A CN107959002A CN 107959002 A CN107959002 A CN 107959002A CN 201710940214 A CN201710940214 A CN 201710940214A CN 107959002 A CN107959002 A CN 107959002A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium ion
ion battery
parts
active material
positive active
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
CN201710940214.0A
Other languages
English (en)
Inventor
吴子文
渠立刚
姜影影
胡丽娜
闫虎
刘余兵
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.)
Ningbo Vico Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Ningbo Vico Amperex Technology Ltd
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 Ningbo Vico Amperex Technology Ltd filed Critical Ningbo Vico Amperex Technology Ltd
Priority to CN201710940214.0A priority Critical patent/CN107959002A/zh
Publication of CN107959002A publication Critical patent/CN107959002A/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
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • 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
    • H01M4/36—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
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • 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
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • 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
    • H01M4/621—Binders
    • 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)
  • Composite Materials (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池及其制备方法，属于能源材料领域。本发明锂离子电池包括正极、负极、隔膜、高压电解液及电池外壳，所述正极包括如下重量份数的组分：正极活性物质85‑90份，导电剂2‑5份，PVDF粘结剂5‑10份，PEG50‑60份。本发明中对正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2进行Al掺杂和CoAl2O4包覆，增强电池在高截止电压下的循环稳定性，抑制材料的衰减；同时，能进一步改善正极材料高电压下的可逆性和循环稳定性。

Description

一种锂离子电池
发明领域
本发明涉及一种锂离子电池，具体涉及一种锂离子电池及其制备方法，属于能源材料领域。
背景技术
锂离子二次电池作为新型的可循环使用的绿色能源，具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、工作范围宽、安全性能好、无记忆效应等优点，在近年来迅速发展的便携式电子产品、电动车辆、国防军事装备的电源系统，以及光伏储能、储能调峰电站、不间断电源等众多领域具有广泛的应用前途。
作为提高锂离子电池的容量，目前可行方法主要有以下几种：(1)提高活性物质的容量；(2)提高充电电压；(3)增加活性物质的填充量并提高填充密度等方法；其中在采取提高充电电压的情况下，存在电解液容易分解的问题，由于锂离子电池在持续循环充放电时电解液分解，导致电极材料结构坍塌，产生气体，电池膨胀，电池内部压力变大。
目前锂离子电池负极基本上采用的都是石墨类材料，石墨的嵌锂电位为0.1V(vs.Li/Li+)左右，基本相当于金属锂的理论嵌锂电位。因此，提高锂电池的工作电压只有靠通过提高正极材料的脱嵌锂电位来实现，而高电压正极材料必须有匹配的电解液一同使用才能发挥出高容量的特性。目前商业化应用的电解液主要为碳酸酯类，其电化学稳定窗口低，当电池电压达到4.5V左右时便开始发生剧烈的氧化分解反应，生成大量PF5等氟化合物，导致电池的锂脱嵌无法正常进行。其次，电压过高，正极材料会出现过渡金属的溶解，严重影响材料电化学性能。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种能量密度高、耐高压的锂离子电池。
本发明的目的通过如下技术方案来实现，一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜、高压电解液及电池外壳，所述正极包括如下重量份数的组分：正极活性物质85-90份，导电剂2-5份，PVDF粘结剂5-10份，PEG50-60份。
在上述一种锂离子电池中，所述正极活性物质为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2,本发明采用523三元正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2作为锂离子电池正极活性物质，其中，通过引入Co，能够减少阳离子混合占位的情况，有效稳定材料的层状结构，改善电极材料的导电性和循环性能，而Ni是主要的活性物质，可提高材料的容量，并且通过引入Mn，不仅可以降低材料成本，还可以提高安全性和稳定性，而本发明中采用Ni：Co：Mn为5:2:3的三元材料，具有价格低、放电比容量高、循环稳定等特点。
在上述一种锂离子电池中，所述正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的制备方法包括如下步骤：
Al掺杂：称取摩尔比为1.04-1.05：1的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2三元前驱体和碳酸锂，加入纳米Al2O3，混合后置于马弗炉中按三段式升温至930-950℃高温固相烧结5-6h，烧结后随炉冷却至室温得Al掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；
CoAl2O4包覆：称取摩尔比为1:(2-2.2)的Co(CH3COO)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O溶于去离子水中，超声30-40min溶解，加入Al掺杂LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2，超声30-40min分散，在硅油浴中搅拌并蒸干，烘干后刮下产物，研磨后在400-450℃焙烧5-6h得到本发明正极活性物质LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2。
其中，在本发明锂离子电池中，纳米Al2O3的加入量为Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2三元前驱体和碳酸锂总质量的0.05-0.08％。所述正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2烧结的晶格中引入不参与充放电过程反应的Al3+，能够增强层状结构的稳定性，防止高电压条件下过量脱锂引起结构塌陷，从而抑制充放电循环过程中比容量的衰减。同时，在本发明正极活性物质中掺杂Al，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粉体一次颗粒长大受到抑制，变得更加细小、均匀且排列更加紧密，二次颗粒的形貌更加圆滑、规整，有利于极片制作和电化学性能的发挥。
另外，在本发明锂离子电池中，对正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2进行了CoAl2O4包覆，当有CoAl2O4包覆在电极表面时，能有效阻止电极材料和电解液之间的接触，从而抑制两者界面间的反应，减少电极材料过渡金属离子溶解，进而改善了材料在高温下的性能。本发明采用CoAl2O4进行包覆，CoAl2O4具有良好的电化学稳定性、热稳定性和耐酸碱性，包覆于LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2能延缓电解液对材料的腐蚀，增强样品在高截止电压下的循环稳定性，抑制材料的衰减。同时，包覆后的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2阻抗增大，氧化还原电位差减小，电荷转移电阻小，能进一步改善正极材料高电压下的可逆性和循环稳定性。
在上述一种锂离子电池中，所述导电剂为碳纳米管和超细碳粉的混合物，且质量比为1-2:1。本发明中利用不同碳导电剂之间的协同效应，可改善极片导电性，降低电池内阻，提高电池电化学性能。
在本发明锂离子电池中，粘结剂采用PVDF。PVDF为非极性链状物质，化学性质稳定，粘结效果和分散效果好，同时还具有适度均衡的耐溶剂性、良好的成型加工剂，且韧性好、机械强度高。此外，PVDF能够在电极基体中形成一种有弹性的网状结构，在这种结构中，正极活性物质不但彼此接触良好，有利于电子的传导，还可以对抗由于电极充放电造成的膨胀和收缩。
另外，本发明采用PEG作为分散剂，其分散效果好，能使正极活性物质在电极表面均匀分布，从而提高电子导电性和电化学性能，同时，PEG的加入，能提高Li+嵌脱的活性，使电池的循环稳定性和大电流性能好。
一种锂离子电池，所述锂离子电池的制备方法包括如下步骤：
正极制备：先将PVDF粘结剂溶解到PEG溶剂中，再加入正极活性物质和导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片；
负极制备：将负极活性物质、负极导电剂、负极粘合剂与负极溶剂混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
装配：将正极片、隔膜和负极片装入电池外壳中，注入电解液后电芯封口得锂离子电池。
在上述一种锂离子电池的制备方法中，所述隔膜为表面涂覆纳米氧化铝球形陶瓷粉体的隔膜，所述纳米氧化铝球形陶瓷粉体的表面包覆有聚甲基丙烯酸甲酯壳层。该隔膜结合了陶瓷隔膜在高温下能保持尺寸稳定和凝胶聚合物电解质能稳定电解液的优点。具有良好耐热性的氧化铝核能够有效抑制隔膜的热收缩，提高电池安全性。聚甲基丙烯酸甲酯壳层加强了隔膜与电解液间的相互作用，提高了隔膜与电解液的亲和性。且聚甲基丙烯酸甲酯经过电解液活化后，形成了凝胶态物质，使得该陶瓷隔膜具备了凝胶聚合物电解质的功能特性，能够有效地吸收和保持电解液。
在上述一种锂离子电池的制备方法中，所述电解液为高压电解液，所述高压电解液包括如下重量份的组分：溶质、溶剂和添加剂。所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯中的一种或多种；所述溶质为锂盐，可以是锂的卤化物、硫酸盐、硝酸盐、草酸盐；所述添加剂为氟代碳酸乙烯酯和碳酸亚乙烯酯中的一种或两种。
在上述一种锂离子电池的制备方法中，所述涂碳铝箔集流体的厚度为13-15μm。铝箔集流体的导电性能好，且质地比较软，表面能形成一层氧化物薄膜，且由于正极电位高，而铝箔氧化层非常致密，可防止集流体氧化。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明通过采用523三元正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2作为锂离子电池正极活性物质，使制得的锂离子电池具有价格低、放电比容量高、循环稳定等特点；
2、本发明中对正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2进行Al掺杂和CoAl2O4包覆，增强电池在高截止电压下的循环稳定性，抑制材料的衰减；同时，能进一步改善正极材料高电压下的可逆性和循环稳定性。
3、本发明锂离子电池通过特定的高压电解质和制备方法，使得制得的锂离子电池具有耐高压的性能和优良的稳定性。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
制备正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2：称取摩尔比为1.04：1的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2三元前驱体和碳酸锂，加入质量为三元前驱体和碳酸锂总质量0.05％的纳米Al2O3，混合后置于马弗炉中按三段式升温至930℃高温固相烧结5h，烧结后随炉冷却至室温得Al掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；称取摩尔比为1:2的Co(CH3COO)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O溶于去离子水中，超声30min溶解，加入Al掺杂LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2，超声30min分散，在硅油浴中搅拌并蒸干，烘干后刮下产物，研磨后在400℃焙烧5h得到本发明正极活性物质LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2；
正极制备：先将5份PVDF粘结剂溶解到50份PEG溶剂中，再加入85份正极活性物质和2份导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片，其中导电剂为碳纳米管和超细碳粉的混合物，且比例为1:1，涂碳铝箔集流体的厚度为13μm；
负极制备：将负极活性物质、负极导电剂、负极粘合剂与负极溶剂混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
装配：将正极片、隔膜和负极片装入电池外壳中，注入电解液后电芯封口得锂离子电池，其中隔膜为表面涂覆纳米氧化铝球形陶瓷粉体的隔膜，而且纳米氧化铝球形陶瓷粉体的表面包覆有聚甲基丙烯酸甲酯壳层。
实施例2
制备正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2：称取摩尔比为1.042：1的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2三元前驱体和碳酸锂，加入质量为三元前驱体和碳酸锂总质量0.058％的纳米Al2O3，混合后置于马弗炉中按三段式升温至934℃高温固相烧结5.2h，烧结后随炉冷却至室温得Al掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；称取摩尔比为1:2.1的Co(CH3COO)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O溶于去离子水中，超声32min溶解，加入Al掺杂LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2，超声33min分散，在硅油浴中搅拌并蒸干，烘干后刮下产物，研磨后在410℃焙烧5.2h得到本发明正极活性物质LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2；
正极制备：先将6份PVDF粘结剂溶解到50份PEG溶剂中，再加入86份正极活性物质和3份导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片，其中导电剂为碳纳米管和超细碳粉的混合物，且比例为1.2:1，涂碳铝箔集流体的厚度为13.5μm；
负极制备：将负极活性物质、负极导电剂、负极粘合剂与负极溶剂混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
装配：将正极片、隔膜和负极片装入电池外壳中，注入电解液后电芯封口得锂离子电池，其中隔膜为表面涂覆纳米氧化铝球形陶瓷粉体的隔膜，而且纳米氧化铝球形陶瓷粉体的表面包覆有聚甲基丙烯酸甲酯壳层。
实施例3
制备正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2：称取摩尔比为1.045：1的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2三元前驱体和碳酸锂，加入质量为三元前驱体和碳酸锂总质量0.065％的纳米Al2O3，混合后置于马弗炉中按三段式升温至940℃高温固相烧结5.5h，烧结后随炉冷却至室温得Al掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；称取摩尔比为1:2.1的Co(CH3COO)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O溶于去离子水中，超声35min溶解，加入Al掺杂LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2，超声35min分散，在硅油浴中搅拌并蒸干，烘干后刮下产物，研磨后在425℃焙烧5.5h得到本发明正极活性物质LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2；
正极制备：先将7份PVDF粘结剂溶解到55份PEG溶剂中，再加入87份正极活性物质和4份导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片，其中导电剂为碳纳米管和超细碳粉的混合物，且比例为1.5:1，涂碳铝箔集流体的厚度为14μm；
负极制备：将负极活性物质、负极导电剂、负极粘合剂与负极溶剂混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
装配：将正极片、隔膜和负极片装入电池外壳中，注入电解液后电芯封口得锂离子电池，其中隔膜为表面涂覆纳米氧化铝球形陶瓷粉体的隔膜，而且纳米氧化铝球形陶瓷粉体的表面包覆有聚甲基丙烯酸甲酯壳层。
实施例4
制备正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2：称取摩尔比为1.048：1的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2三元前驱体和碳酸锂，加入质量为三元前驱体和碳酸锂总质量0.072％的纳米Al2O3，混合后置于马弗炉中按三段式升温至945℃高温固相烧结5.8h，烧结后随炉冷却至室温得Al掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；称取摩尔比为1:2.2的Co(CH3COO)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O溶于去离子水中，超声38min溶解，加入Al掺杂LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2，超声38min分散，在硅油浴中搅拌并蒸干，烘干后刮下产物，研磨后在435℃焙烧5.8h得到本发明正极活性物质LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2；
正极制备：先将9份PVDF粘结剂溶解到55份PEG溶剂中，再加入89份正极活性物质和4份导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片，其中导电剂为碳纳米管和超细碳粉的混合物，且比例为1.8:1，涂碳铝箔集流体的厚度为14μm；
负极制备：将负极活性物质、负极导电剂、负极粘合剂与负极溶剂混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
装配：将正极片、隔膜和负极片装入电池外壳中，注入电解液后电芯封口得锂离子电池，其中隔膜为表面涂覆纳米氧化铝球形陶瓷粉体的隔膜，而且纳米氧化铝球形陶瓷粉体的表面包覆有聚甲基丙烯酸甲酯壳层。
实施例5
制备正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2：称取摩尔比为1.05：1的Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2三元前驱体和碳酸锂，加入质量为三元前驱体和碳酸锂总质量0.08％的纳米Al2O3，混合后置于马弗炉中按三段式升温至950℃高温固相烧结6h，烧结后随炉冷却至室温得Al掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；称取摩尔比为1:2.2的Co(CH3COO)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O溶于去离子水中，超声40min溶解，加入Al掺杂LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2，超声40min分散，在硅油浴中搅拌并蒸干，烘干后刮下产物，研磨后在450℃焙烧6h得到本发明正极活性物质LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2；
正极制备：先将10份PVDF粘结剂溶解到60份PEG溶剂中，再加入90份正极活性物质和5份导电剂并混合于玛瑙罐中，置于行星式球磨机中搅拌混合得正极浆料，用涂布机将正极浆料涂敷于涂碳铝箔集流体上，真空干燥挥发PEG，再将涂布的电极经卷辊压、分切后真空干燥得锂离子电池正极片，其中导电剂为碳纳米管和超细碳粉的混合物，且比例为2:1，涂碳铝箔集流体的厚度为15μm；
负极制备：将负极活性物质、负极导电剂、负极粘合剂与负极溶剂混合搅拌均匀，制成负极浆料，将负极浆料涂覆在负极集流体上，制成负极片；
装配：将正极片、隔膜和负极片装入电池外壳中，注入电解液后电芯封口得锂离子电池，其中隔膜为表面涂覆纳米氧化铝球形陶瓷粉体的隔膜，而且纳米氧化铝球形陶瓷粉体的表面包覆有聚甲基丙烯酸甲酯壳层。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，该对比例锂离子电池中正极活性物质没有经过Al掺杂和CoAl2O4包覆处理，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，该对比例锂离子电池中正极活性物质没有经过Al掺杂，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，该对比例锂离子电池中正极活性物质没有经过CoAl2O4包覆处理，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，该对比例锂离子电池中采用普通隔膜，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对上述实施例1-5及对比例1-4锂离子电池进行性能测试，结果如表1所示。
表1：实施例1-5及对比例1-4锂离子电池性能测试结果
从上述结果可以看出，本发明中对正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2进行Al掺杂和CoAl2O4包覆，增强电池在高截止电压下的循环稳定性，抑制材料的衰减；同时，能进一步改善正极材料高电压下的可逆性和循环稳定性，另外，本发明锂离子电池通过特定的高压电解质和制备方法，使得制得的锂离子电池具有耐高压的性能和优良的稳定性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (8)

1.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜、高压电解液及电池外壳，所述正极包括如下重量份数的组分：正极活性物质85-90份，导电剂2-5份，PVDF粘结剂5-10份，PEG50-60份，所述正极活性物质为经过Al掺杂和CoAl2O4包覆处理的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2的制备方法包括如下步骤：
Al掺杂：称取Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2三元前驱体和碳酸锂，加入纳米Al2O3，混合后置于马弗炉中按三段式升温进行高温固相烧结，烧结后随炉冷却至室温得Al掺杂LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2；
CoAl2O4包覆：称取Co(CH3COO)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O溶于去离子水中，超声溶解，加入Al掺杂LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2，超声分散后在硅油浴中搅拌并蒸干，烘干并刮下产物，研磨后焙烧得到本发明正极活性物质LiNi0.5CO0.2Mn0.3O2。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述纳米Al2O3的加入量为Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2三元前驱体和碳酸锂总质量的0.05-0.08％。
4.根据权利要求2所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2三元前驱体和碳酸锂的摩尔比为1.04-1.05：1。
5.根据权利要求2所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述高温固相烧结的温度为930-950℃，时间为5-6h。
6.根据权利要求2所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述Co(CH3COO)2·4H2O和Al(NO3)3·9H2O的摩尔比为1:(2-2.2)。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述导电剂为碳纳米管和超细碳粉的混合物，且质量比为1-2:1。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述隔膜为表面涂覆纳米氧化铝球形陶瓷粉体的隔膜，所述纳米氧化铝球形陶瓷粉体的表面包覆有聚甲基丙烯酸甲酯壳层。
CN201710940214.0A 2017-10-11 2017-10-11 一种锂离子电池 Pending CN107959002A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710940214.0A CN107959002A (zh) 2017-10-11 2017-10-11 一种锂离子电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710940214.0A CN107959002A (zh) 2017-10-11 2017-10-11 一种锂离子电池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107959002A true CN107959002A (zh) 2018-04-24

Family

ID=61954582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710940214.0A Pending CN107959002A (zh) 2017-10-11 2017-10-11 一种锂离子电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107959002A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113921792A (zh) * 2021-10-09 2022-01-11 远景动力技术(江苏)有限公司 锂离子电池正极极片及其制备方法与应用
CN114613941A (zh) * 2022-03-15 2022-06-10 珠海冠宇电池股份有限公司 正极片及电池
CN116495793A (zh) * 2023-04-26 2023-07-28 北京服装学院 一种废锂电池回收制备钴蓝颜料的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105440770A (zh) * 2014-06-30 2016-03-30 成都中科来方能源科技有限公司 用于改性锂离子电池用隔膜的水性组合物及改性隔膜和电池
CN105552368A (zh) * 2015-12-23 2016-05-04 山东精工电子科技有限公司 一种聚合物锂离子电池正极浆料及其制备方法和用其制备的正极极片和聚合物锂离子电池
CN106654255A (zh) * 2016-12-16 2017-05-10 江南大学 一种铝掺杂改性的高容量锂离子电池正极材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105440770A (zh) * 2014-06-30 2016-03-30 成都中科来方能源科技有限公司 用于改性锂离子电池用隔膜的水性组合物及改性隔膜和电池
CN105552368A (zh) * 2015-12-23 2016-05-04 山东精工电子科技有限公司 一种聚合物锂离子电池正极浆料及其制备方法和用其制备的正极极片和聚合物锂离子电池
CN106654255A (zh) * 2016-12-16 2017-05-10 江南大学 一种铝掺杂改性的高容量锂离子电池正极材料

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JING WANG: "Improving the stability properties of V lithium nickel manganese oxide spinel by surface coating with cobalt aluminum oxides for lithium ion batteries", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113921792A (zh) * 2021-10-09 2022-01-11 远景动力技术(江苏)有限公司 锂离子电池正极极片及其制备方法与应用
CN114613941A (zh) * 2022-03-15 2022-06-10 珠海冠宇电池股份有限公司 正极片及电池
CN114613941B (zh) * 2022-03-15 2024-03-01 珠海冠宇电池股份有限公司 正极片及电池
CN116495793A (zh) * 2023-04-26 2023-07-28 北京服装学院 一种废锂电池回收制备钴蓝颜料的方法
CN116495793B (zh) * 2023-04-26 2023-11-17 北京服装学院 一种废锂电池回收制备钴蓝颜料的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106340651B (zh) 一种二次电池及其制备方法
CN107706360A (zh) 一种锂离子电池复合负极材料的制备方法
CN108232343A (zh) 用于锂离子电池的补锂添加剂、补锂正极及其制备和应用
CN105633360B (zh) 无定形态四氧化三铁/石墨烯气凝胶复合材料、制备方法及其应用
CN103825015B (zh) 高压实密度镍钴锰酸锂ncm523三元材料的制备方法
CN109713229A (zh) 一种正极极片的制备方法及包含其的锂离子电池
CN105932250B (zh) 一种金属掺杂尖晶石结构快离子导体包覆含镍正极材料的制备方法及应用
CN102208641A (zh) 一步法合成空心球结构Fe3O4/C锂离子电池负极材料
CN107681147B (zh) 一种固态电解质包覆改性锂离子电池正极材料的制备方法与应用
CN111370675B (zh) 一种镶嵌金属磷化物的碳纳米片钠离子电池负极材料及其制备方法
CN107180964A (zh) 一种微波法制备掺杂金属氧化物/石墨烯复合纳米材料的方法及应用
CN105161711A (zh) 一种锰酸锂正极材料、制备方法及用途
CN104795555A (zh) 一种水溶液钠离子电池及其正极材料、制备方法和用途
CN103943848A (zh) 一种多孔棒状结构钴基锂离子电池正极材料的制备方法
CN113401948B (zh) 锂离子电池负极Fe7S8/Fe2O3复合材料、制备方法及应用
CN109638243A (zh) 用于锂/钠离子电池负极的硫化锌/多壁碳纳米管复合材料及制备方法
CN109755471A (zh) 基于铁酸锂的锂电池负极材料及其制备方法和应用
CN107959002A (zh) 一种锂离子电池
CN109980216A (zh) 一种中空球锌铁氧化物氧化石墨烯复合电极材料制备方法
CN110165190A (zh) 一种碳/金属硫化物复合材料及其制备方法和应用
CN105489884B (zh) 化学还原氧化石墨烯/镁改善镍钴锰酸锂电化学性能的方法
CN104485443B (zh) 一种石墨烯聚合物包覆铌掺杂钴铝酸锂复合正极材料的制备方法
Padigi et al. Calcium cobalt hexacyanoferrate cathodes for rechargeable divalent ion batteries
CN108847481A (zh) 一种高性能锂离子电池用碳包覆多孔三氧化二锰立方体负极材料的制备及应用
CN108258204A (zh) 锂硫电池复合正极材料、其制备方法及锂硫电池

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180424

RJ01 Rejection of invention patent application after publication