CN108365174A - 一种锂离子电池正极材料的预锂化方法 - Google Patents

一种锂离子电池正极材料的预锂化方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，具体为一种锂离子电池正极材料的预锂化方法。该预锂化方法采用Li2CuO2作为预锂化试剂，具体包括以下步骤：将预锂化试剂，正极材料、导电剂和粘结剂按照一定的重量比例混合制备浆料，然后控制一定厚度涂布于铝箔集流体上。经干燥，辊压等步骤得到锂离子电池极片。本发明所涉及的制备方法流程简单，易于实现工业化，将其应用于锂离子二次电池可提高首圈库伦效率以及能量密度。

Description

一种锂离子电池正极材料的预锂化方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料的预锂化方法。
背景技术
锂离子电池作为一种重要的储能设备已广泛应用于手机电脑等电子产品。传统的锂离子电池由过渡金属氧化物正极以及石墨负极构成。由于石墨负极在首次充放电过程中形成SEI膜会消耗正极材料中的活性锂离子，导致锂离子电池首圈库伦效率较低，从而限制了锂离子电池能量密度的提升。另一方面，为了防止锂枝晶的析出以及提升锂离子电池的安全性能，通常会在电池中匹配过量的负极材料，这进一步导致锂离子电池的能量密度下降。因此，如果能在正极极片中添加过量的锂离子以弥补负极材料中首圈损失的锂，将是一种非常有前景的提升锂离子电池首圈库伦效率以及能量密度的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极材料的预锂化方法，以提升锂离子电池的首圈库伦效率及能量密度。
本发明所提供锂离子电池正极材料的预锂化方法，具体步骤如下：
将预锂化试剂、正极材料、导电剂和粘结剂混合浆料，然后控制厚度涂布于铝箔集流体上；经干燥，辊压，80℃下真空干燥12 h得到锂离子电池极片。
本发明中，所述的预锂化试剂为Li2CuO2。
本发明中，所述的正极材料为镍钴锰酸锂，钴酸锂，镍钴铝酸锂，镍锰酸锂，磷酸锰锂正极材料中的一种或几种。
本发明中，所述的导电剂为Super P，科琴黑，乙炔黑，石墨烯，导电石墨中的一种或几种。
本发明中，所述的粘结剂为PVDF，PTFE中的一种或几种。
本发明中，所述的（预锂化试剂+正极材料）、导电剂和粘结剂的重量比例为（0.6~0.95）:（0.02~0.4）:（0.02~0.4），其中预锂化试剂与正极材料的重量比为（0.02~0.2）:（0.8~0.98）。
本发明中，所述的涂布厚度的范围在30-150 um。
本发明中，所述的预锂化试剂（Li2CuO2）的制备方法如下：将铜源与锂源按1:（1-3）摩尔比球磨混合4h，置于马弗炉中烧结，然后快速冷却到室温，将所得材料破碎研磨得到预锂化试剂Li2CuO2。
本发明中，所述的铜源为醋酸铜，碳酸铜，氧化铜，碱式碳酸铜中的一种或几种。
本发明中，所述的锂源为碳酸锂，氢氧化锂，醋酸锂中的一种或几种。
本发明中，所述的烧结温度为600-900℃，预烧时间为1-15小时。
本发明提出的锂离子电池正极材料的预锂化方法具有如下优势：预锂化试剂制备简单，可直接应用于现有的锂离子电池制浆体系。将其应用于锂离子电池时，显著提高了电池的首圈库伦效率以及能量密度。
附图说明
图1是实施例1所得预锂化材料的XRD图。
图2是实施例1所得半电池的首圈充电曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下将结合附图对本发明的实施例作具体阐释。
实施例1
一种锂离子电池正极材料的预锂化方法，包括以下步骤；
（1）制备预锂化试剂：将醋酸铜与碳酸锂按1:1摩尔比球磨混合4h，置于马弗炉中700℃烧结5h，然后快速冷却到室温，将所得材料破碎研磨得到预锂化试剂Li2CuO2；
（2）将（预锂化试剂+LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2）、Super P和PVDF按照重量比8:1:1混合制浆，其中预锂试剂与正极材料的重量比1:4；
（3）将所得的浆料涂布于铝箔集流体上，涂布厚度为120 um；
（4）将所得的极片经辊压，80℃下真空干燥12h后，将其裁剪为12cm的圆片。
以1.0 mol/L LiPF6/EC+DEC（体积比1:1）为电解液，Li片为对电极，美国产Cellgard-2400型聚丙烯膜为隔膜，在充满氩气的手套箱中装配成扣式电池。
实施例2
一种锂离子电池正极材料的预锂化方法，包括以下步骤；
（1）制备预锂化试剂：将氧化铜与碳酸锂按1:1摩尔比球磨混合4h，置于马弗炉中750℃烧结10h，然后快速冷却到室温，将所得材料破碎研磨得到预锂化试剂Li2CuO2；
（2）将（预锂化试剂+磷酸锰锂）、Super P和PVDF按照重量比8:1:1混合制浆，其中预锂试剂与正极材料的重量比1:9；
（3）将所得的浆料涂布于铝箔集流体上，涂布厚度为80 um；
（4）将所得的极片经辊压，80℃下真空干燥12h后，将其裁剪为12cm的圆片。
以1.0 mol/L LiPF6/EC+DEC（体积比1:1）为电解液，Li片为对电极，美国产Cellgard-2400型聚丙烯膜为隔膜，在充满氩气的手套箱中装配成扣式电池
实施例3
（1）制备预锂化试剂：将醋酸铜与碳酸锂按1:1摩尔比球磨混合4h，置于马弗炉中700℃烧结5h，然后快速冷却到室温，将所得材料破碎研磨得到预锂化试剂Li2CuO2；
（2）将（预锂化试剂+ LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2）、科琴黑和PVDF按照重量比8:1:1混合制浆，其中预锂试剂与正极材料的重量比1:4；
（3）将所得的浆料涂布于铝箔集流体上，涂布厚度为120 um；
（4）将所得的极片经辊压，80℃下真空干燥12h后，将其裁剪为12cm的圆片。
以1.0 mol/L LiPF6/EC+DEC（体积比1:1）为电解液，Li片为对电极，美国产Cellgard-2400型聚丙烯膜为隔膜，在充满氩气的手套箱中装配成扣式电池。
实施例4
（1）制备预锂化试剂：将氧化铜与碳酸锂按1:1摩尔比球磨混合4h，置于马弗炉中800℃烧结5h，然后快速冷却到室温，将所得材料破碎研磨得到预锂化试剂Li2CuO2；
（2）将（预锂化试剂+ 镍锰酸锂）、乙炔黑和PVDF按照重量比8:1:1混合制浆，其中预锂试剂与正极材料的重量比1:4；
（3）将所得的浆料涂布于铝箔集流体上，涂布厚度为100 um；
（4）将所得的极片经辊压，80℃下真空干燥12h后，将其裁剪为12cm的圆片。
以1.0 mol/L LiPF6/EC+DEC（体积比1:1）为电解液，Li片为对电极，美国产Cellgard-2400型聚丙烯膜为隔膜，在充满氩气的手套箱中装配成扣式电池。
下面通过对实施例所得的材料进行测试，对本发明实施例的效果进行说明。
粉末衍射（XRD）测试
将实施例1所得的预锂化试剂进行粉末衍射（XRD）测试，测试仪器型号为Bruker D8Discover。
由XRD测试结果可知实施例1所得的预锂化试剂为Li2CuO2。
电化学性能评估
将实施例1所得CR2016型扣式电池，进行电化学充放电测试。所用仪器为武汉金诺电子有限公司生产的LandCT2001A型电池测试系统。电压范围为3.0-4.3V，采用电流密度36 mA/g。
由电化学性能测试结果可知，实施例1所得的扣式半电池首圈充电容量为218.2mAh/g，而原始材料的充电容量为203.2 mAh/g，增加了15 mAh/g。将其组装成全电池可提高首圈库伦效率（详见图2）。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池正极材料的预锂化方法，包括以下步骤：将预锂化试剂，正极材料、导电剂和粘结剂按照一定的重量比例混合浆料，然后控制一定厚度涂布于铝箔集流体上；经干燥，辊压，80℃下真空干燥12 h得到锂离子电池极片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的预锂化试剂为Li2CuO2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的正极材料为镍钴锰酸锂，钴酸锂，镍钴铝酸锂，镍锰酸锂，磷酸锰锂正极材料中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的导电剂为Super P，科琴黑，乙炔黑，石墨烯，导电石墨中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的粘结剂为PVDF，PTFE中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，（预锂化试剂+正极材料）、导电剂和粘结剂的重量比例为（0.6-0.95）:（0.02-0.4）:（0.02-0.4），其中预锂化试剂与正极材料的重量比为（0.02-0.2）:（0.8-0.98）。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的涂布厚度为30-150 um。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的预锂化试剂的制备方法如下：将铜源与锂源按1:（1-3）摩尔比球磨混合4h，置于马弗炉中烧结，然后快速冷却到室温，将所得材料破碎研磨得到预锂化试剂Li2CuO2。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的铜源为醋酸铜，碳酸铜，氧化铜，碱式碳酸铜中的一种或几种；所述的锂源为碳酸锂，氢氧化锂，醋酸锂中的一种或几种。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的烧结温度为600-900℃，预烧时间为1-15小时。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109473668A (zh) * 2018-10-26 2019-03-15 溧阳天目先导电池材料科技有限公司 一种改性预锂化材料及其制备方法和锂电池
CN109888274A (zh) * 2018-12-24 2019-06-14 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种预锂化锂离子电池正极材料及其制备方法
CN112447963A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 微宏动力系统（湖州）有限公司 补锂导电浆料的制备方法、补锂导电浆料、锂离子电池及电子设备
CN112467139A (zh) * 2020-10-23 2021-03-09 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池正极预锂化剂及其制备方法和应用
CN113097453A (zh) * 2020-01-09 2021-07-09 荣盛盟固利新能源科技有限公司 一种锂离子电池正极电极预嵌锂方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001273899A (ja) * 1999-08-27 2001-10-05 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池用正極材料
CN101147281A (zh) * 2005-04-01 2008-03-19 株式会社Lg化学 包含电极添加物的锂二次电池用电极以及使用该电极的锂二次电池
CN106058168A (zh) * 2016-02-03 2016-10-26 万向A二三系统有限公司 一种预锂化锂离子二次电池正极材料
CN107680818A (zh) * 2017-08-15 2018-02-09 宁波中车新能源科技有限公司 一种高富锂锂离子电容器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001273899A (ja) * 1999-08-27 2001-10-05 Mitsubishi Chemicals Corp リチウム二次電池用正極材料
CN101147281A (zh) * 2005-04-01 2008-03-19 株式会社Lg化学 包含电极添加物的锂二次电池用电极以及使用该电极的锂二次电池
CN106058168A (zh) * 2016-02-03 2016-10-26 万向A二三系统有限公司 一种预锂化锂离子二次电池正极材料
CN107680818A (zh) * 2017-08-15 2018-02-09 宁波中车新能源科技有限公司 一种高富锂锂离子电容器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109473668A (zh) * 2018-10-26 2019-03-15 溧阳天目先导电池材料科技有限公司 一种改性预锂化材料及其制备方法和锂电池
CN109888274A (zh) * 2018-12-24 2019-06-14 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种预锂化锂离子电池正极材料及其制备方法
CN112447963A (zh) * 2019-08-30 2021-03-05 微宏动力系统（湖州）有限公司 补锂导电浆料的制备方法、补锂导电浆料、锂离子电池及电子设备
CN113097453A (zh) * 2020-01-09 2021-07-09 荣盛盟固利新能源科技有限公司 一种锂离子电池正极电极预嵌锂方法
CN112467139A (zh) * 2020-10-23 2021-03-09 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种锂离子电池正极预锂化剂及其制备方法和应用

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