CN109698330A - 一种锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池，具体涉及一种移动电源用高安全快充型锂离子电池，属于锂离子电池材料领域。本发明锂离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液及电池外壳，所述正极包括集流体以及涂覆在集流体表面的正极材料，所述正极材料中的正极活性物质为NCM811和锰酸锂的混合物，且两者的份数比为(2‑3)：1。本发明采取NCM811与锰酸锂材料复合使用，利用NCM811优异的循环、高温、高克容量及压实结合锰酸锂高的电压平台及优异的低温、倍率及加工性能，降低移动电源成本，延长其使用寿命，提升其快充性能。

Description

一种锂离子电池
发明领域
本发明涉及一种锂离子电池，具体涉及一种移动电源用高安全快充型锂离子电池，属于锂离子电池材料领域。
背景技术
自2016年下半年以来，金属钴的价格持续走高，从20万/吨持续上涨到60万元/吨，行业权威的MB钴报价从13美元/磅涨到38美元/磅，涨幅高达200％，给下游电池制造商带来了巨大的成本压力，特别在移动电源应用领域，这一领域对价格极其敏感，同时追求高能量密度和快充性能，对材料体系的选择与合理运用要求严苛。层状高镍三元81 1由于其高的比容量，低的钴含量，已经成为下一代高能量密度低成本电池的首选正极材料，但由于其制造工艺复杂，环境要求高，材料容易吸收水分，导致长期循环后期鼓胀问题，特别是高温循环，在动力电池领域暂处于试验阶段，未大批量应用。尖晶石锰酸锂具有更低的成本，更好的安全性能、更简单的加工性能以及高达3.8V的放电平台，但压实密度和克容量低，导致其能量密度不高，限制了其大规模应用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种高能量密度、高低温性能优异、循环寿命长、快充性能优异、安全性能突出、成本低廉的数码移动电源用锂离子电池。
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、电解液及电池外壳，所述正极包括集流体以及涂覆在集流体表面的正极材料，所述正极材料中的正极活性物质为NCM811和锰酸锂的混合物，且两者的份数比为(2-3)：1。
本发明采取NCM811与锰酸锂材料复合使用，利用NCM811优异的循环、高温、高克容量及压实结合锰酸锂高的电压平台及优异的低温、倍率及加工性能，开发出高能量密度、高低温性能优异、循环寿命长、快充性能优异、安全性能突出、成本低廉的数码移动电源用锂离子电池，从而替换目前主流的高电压523及钴酸锂系移动电源，降低移动电源成本，延长其使用寿命，提升其快充性能。
在上述一种锂离子电池中，所述NCM811为N掺杂纳米纤维素复合材料包覆的NCM811。所述NCM811的制备方法包括如下步骤：按摩尔比8∶1∶1称取NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O和MnSO4·H2O，加入NaOH溶液进行共沉淀反应后调节pH，真空抽滤并洗涤后烘干，再加入N掺杂纳米纤维素，混合后球磨处理6-7h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得N掺杂纳米纤维素包覆的NCM8111。
作为优选，所述N掺杂纳米纤维素复合材料的质量为NCM811质量的0.12-0.14％。
作为优选，所述N掺杂纳米纤维素复合材料中N的掺杂量为复合材料的0.15-0.17％。此类化合物含有能够在分子中离域的π电子，同时碳骨架易于取代以调节其电学特性.共轭环状分子中若存在多条电子传输通道，其电子输运行为呈现多样性。纳米纤维素具有不同的结构形态，尤其是不同微观尺度的三维网络多孔结构，各种微纳米尺度的无机或有机纳米材料可扩散或填充其中，以提高其比表面积。纳米纤维素原有的高吸水性、溶胀性、生物相容性等特性，与上述各类无机或有机纳米材料的特定光电性能相互融合在一起，可以得到高导电性、光电转换性、电化学氧化还原特性的特殊功能材料导电复合材料具有丰富的多孔性和三维网络结构，而且颗粒分布均匀，没有大面积堆积。
作为优选，所述N掺杂纳米纤维素的制备方法包括如下步骤：将纳米纤维素与并四噻吩混合于去离子水中，在60-80℃加热回流6-7h,抽滤,用去离子水清洗抽滤,将抽滤得到的固体在80-100℃干燥8-9h，原位化学聚合法制备并四噻吩包覆纳米纤维素，再将并四噻吩包覆纳米纤维素在高纯氮气氛下热处理，将并四噻吩层转化为氮掺杂层，从而制备出N掺杂包覆纳米纤维素。
在上述一种锂离子电池中，所述锰酸锂为Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂。所述锰酸锂的制备方法包括如下步骤：按照摩尔比为(1-2)：1称取乙酸锂和乙酸锰，搅拌溶解后加入一水合柠檬酸，搅拌形成溶胶后加热蒸发成凝胶，预烧后冷却，再加入Co2P/多孔碳复合材料，混合后球磨处理6-7h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂。
金属有机骨架化合物(MOFs)是一种新型的多孔晶体材料，由于具有多变的骨架结构和易功能化的孔道，以MOFs为模板通过碳化制备的含碳纳米材料具有比表面积高、结晶度高、骨架结构多变和形貌可调控等诸多优点，通过选择合适的MOFs模板、热解气氛和温度，可以合成多种多样的纳米材料，而且在碳化过程中，有机配体转化的碳包裹在金属纳米颗粒周围，可以阻止其进一步团聚，这种原位制备的方法也使纳米颗粒更加均匀和稳定地分散在多孔碳基质中。
作为优选，所述Co2P/多孔碳复合材料的质量为锰酸锂质量的0.18-0.27％。所述Co2P/多孔碳复合材料的制备方法包括如下步骤：将对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O混合后反应并冷却，经减压过滤、洗涤后干燥并在碳化炉中升温并保温反应得到。Co2P颗粒均匀分散在多孔碳基质里，颗粒之间没有明显团聚，与Co2P颗粒紧密相连的碳为条纹状，是石墨化碳，这种石墨碳包覆Co2P颗粒的复合结构有效阻止了Co2P颗粒在碳化过程中的团聚，而且确保了电化学测试过程中良好的循环稳定性。
作为优选，所述对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O的摩尔比为(1-1.5)：1。所述碳化炉中升温过程为5-10℃/min，保温温度为80-90℃，保温时间为2-3h。
作为优选，所述Co2P/多孔碳复合材料中Co2P与多孔碳的质量比的(2-4)：1。
作为优选，所述集流体为涂碳铝箔集流体，所述涂碳铝箔集流体的厚度为12-14μm。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。
在上述一种锂离子电池中，所述隔膜为PAN-PVDF复合纳米纤维膜。本发明采用PAN-PVDF复合纳米纤维膜，不仅能有效的改变薄膜的孔隙率、纤维直径、孔径、而且力学性能好；而PAN-PVDF复合纳米纤维膜质密，孔径小，且纤维间存在点粘结，既保留了静电纺丝膜的优良性能，又具有极高的孔隙率、吸液率和透气率。
在上述一种锂离子电池中，在上述一种锂离子电池的制备方法中，所述电解液具体包括如下组分：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Li2CO3，使得Li2CO3沉积在正极表面，阻止正极中Mn的析出，提升材料的稳定性，同时电极表面的固体电解质相界面膜(SEI膜)具有较强的黏弹性，可以更好地适应锂离子嵌入过程中颗粒体积的微小变化，从而使锂离子的嵌入过程更容易进行。
在上述一种锂离子电池中，所述正极中各组分的份数为：正极活性物质：85-90份，导电剂：2-5份，PAA粘结剂：5-10份，PEG：50-60份。
作为优选，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。
本发明的目的还在于提供一种上述锂离子电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
正极制备：先将PAA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。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明采取NCM811与锰酸锂材料复合使用，利用NCM811优异的循环、高温、高克容量及压实结合锰酸锂高的电压平台及优异的低温、倍率及加工性能，降低移动电源成本，延长其使用寿命，提升其快充性能；
2、本发明NCM811为N掺杂纳米纤维素复合材料包覆的NCM811，能够得到高导电性、光电转换性、电化学氧化还原特性的特殊功能材料导电复合材料具有丰富的多孔性和三维网络结构，而且颗粒分布均匀，没有大面积堆积；
3、本发明锰酸锂为Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂，原位制备的方法也使纳米颗粒更加均匀和稳定地分散在多孔碳基质中。
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。
表1：实施例1-5正极材料的组分及重量份数
正极制备：先将PAA粘结剂溶解到PEG溶剂中，再按照表1实施例1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；其中，所述NCM811为N掺杂纳米纤维素复合材料包覆的NCM811。所述NCM811的制备方法包括如下步骤：按摩尔比8∶1∶1称取NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O和MnSO4·H2O，加入NaOH溶液进行共沉淀反应后调节pH，真空抽滤并洗涤后烘干，再加入N掺杂纳米纤维素，混合后球磨处理6h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得N掺杂纳米纤维素包覆的NCM8111，所述N掺杂纳米纤维素复合材料的质量为NCM811质量的0.12％，所述N掺杂纳米纤维素复合材料中N的掺杂量为复合材料的0.15％；所述N掺杂纳米纤维素的制备方法包括如下步骤：将纳米纤维素与并四噻吩混合于去离子水中，在60℃加热回流6h,抽滤,用去离子水清洗抽滤,将抽滤得到的固体在80℃干燥8h，原位化学聚合法制备并四噻吩包覆纳米纤维素，再将并四噻吩包覆纳米纤维素在高纯氮气氛下热处理，将并四噻吩层转化为氮掺杂层，从而制备出N掺杂包覆纳米纤维素，所述锰酸锂为Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂，所述锰酸锂的制备方法包括如下步骤：按照摩尔比为1：1称取乙酸锂和乙酸锰，搅拌溶解后加入一水合柠檬酸，搅拌形成溶胶后加热蒸发成凝胶，预烧后冷却，再加入Co2P/多孔碳复合材料，混合后球磨处理6h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂，所述Co2P/多孔碳复合材料的质量为锰酸锂质量的0.18％，所述Co2P/多孔碳复合材料的制备方法包括如下步骤：将对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O混合后反应并冷却，经减压过滤、洗涤后干燥并在碳化炉中升温并保温反应得到，所述对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O的摩尔比为1：1，所述碳化炉中升温过程为5℃/min，保温温度为80℃，保温时间为2h，所述Co2P/多孔碳复合材料中Co2P与多孔碳的质量比的2：1；所述导电剂为碳纳米管和超细碳粉的混合物，且质量比为1:1；所述集流体为涂碳铝箔集流体，所述涂碳铝箔集流体的厚度为12μm；
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，所述隔膜为PAN-PVDF复合纳米纤维膜。
实施例2
正极制备：先将PAA粘结剂溶解到PEG溶剂中，再按照表1实施例2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；其中，所述NCM811为N掺杂纳米纤维素复合材料包覆的NCM811。所述NCM811的制备方法包括如下步骤：按摩尔比8∶1∶1称取NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O和MnSO4·H2O，加入NaOH溶液进行共沉淀反应后调节pH，真空抽滤并洗涤后烘干，再加入N掺杂纳米纤维素，混合后球磨处理6.2h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得N掺杂纳米纤维素包覆的NCM8111，所述N掺杂纳米纤维素复合材料的质量为NCM811质量的0.125％，所述N掺杂纳米纤维素复合材料中N的掺杂量为复合材料的0.155％；所述N掺杂纳米纤维素的制备方法包括如下步骤：将纳米纤维素与并四噻吩混合于去离子水中，在65℃加热回流6.2h,抽滤,用去离子水清洗抽滤,将抽滤得到的固体在85℃干燥8.2h，原位化学聚合法制备并四噻吩包覆纳米纤维素，再将并四噻吩包覆纳米纤维素在高纯氮气氛下热处理，将并四噻吩层转化为氮掺杂层，从而制备出N掺杂包覆纳米纤维素，所述锰酸锂为Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂，所述锰酸锂的制备方法包括如下步骤：按照摩尔比为1.2：1称取乙酸锂和乙酸锰，搅拌溶解后加入一水合柠檬酸，搅拌形成溶胶后加热蒸发成凝胶，预烧后冷却，再加入Co2P/多孔碳复合材料，混合后球磨处理6.2h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂，所述Co2P/多孔碳复合材料的质量为锰酸锂质量的0.2％，所述Co2P/多孔碳复合材料的制备方法包括如下步骤：将对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O混合后反应并冷却，经减压过滤、洗涤后干燥并在碳化炉中升温并保温反应得到，所述对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O的摩尔比为1.1：1，所述碳化炉中升温过程为6℃/min，保温温度为82℃，保温时间为2.2h，所述Co2P/多孔碳复合材料中Co2P与多孔碳的质量比的2.5：1；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；所述集流体为涂碳铝箔集流体，所述涂碳铝箔集流体的厚度为12.5μm；
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，所述隔膜为PAN-PVDF复合纳米纤维膜。
实施例3
正极制备：先将PAA粘结剂溶解到PEG溶剂中，再按照表1实施例3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；其中，所述NCM811为N掺杂纳米纤维素复合材料包覆的NCM811。所述NCM811的制备方法包括如下步骤：按摩尔比8∶1∶1称取NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O和MnSO4·H2O，加入NaOH溶液进行共沉淀反应后调节pH，真空抽滤并洗涤后烘干，再加入N掺杂纳米纤维素，混合后球磨处理6.5h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得N掺杂纳米纤维素包覆的NCM8111，所述N掺杂纳米纤维素复合材料的质量为NCM811质量的0.13％，所述N掺杂纳米纤维素复合材料中N的掺杂量为复合材料的0.16％；所述N掺杂纳米纤维素的制备方法包括如下步骤：将纳米纤维素与并四噻吩混合于去离子水中，在70℃加热回流6.5h,抽滤,用去离子水清洗抽滤,将抽滤得到的固体在90℃干燥8.5h，原位化学聚合法制备并四噻吩包覆纳米纤维素，再将并四噻吩包覆纳米纤维素在高纯氮气氛下热处理，将并四噻吩层转化为氮掺杂层，从而制备出N掺杂包覆纳米纤维素，所述锰酸锂为Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂，所述锰酸锂的制备方法包括如下步骤：按照摩尔比为1.5:1称取乙酸锂和乙酸锰，搅拌溶解后加入一水合柠檬酸，搅拌形成溶胶后加热蒸发成凝胶，预烧后冷却，再加入Co2P/多孔碳复合材料，混合后球磨处理6.5h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂，所述Co2P/多孔碳复合材料的质量为锰酸锂质量的0.23％，所述Co2P/多孔碳复合材料的制备方法包括如下步骤：将对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O混合后反应并冷却，经减压过滤、洗涤后干燥并在碳化炉中升温并保温反应得到，所述对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O的摩尔比为1.3：1，所述碳化炉中升温过程为7.5℃/min，保温温度为85℃，保温时间为2.5h，所述Co2P/多孔碳复合材料中Co2P与多孔碳的质量比的3：1；所述导电剂为碳纳米管和超细碳粉的混合物，且质量比为1.5:1；所述集流体为涂碳铝箔集流体，所述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，所述隔膜为PAN-PVDF复合纳米纤维膜。
实施例4
正极制备：先将PAA粘结剂溶解到PEG溶剂中，再按照表1实施例4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；其中，所述NCM811为N掺杂纳米纤维素复合材料包覆的NCM811。所述NCM811的制备方法包括如下步骤：按摩尔比8∶1∶1称取NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O和MnSO4·H2O，加入NaOH溶液进行共沉淀反应后调节pH，真空抽滤并洗涤后烘干，再加入N掺杂纳米纤维素，混合后球磨处理6.8h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得N掺杂纳米纤维素包覆的NCM8111，所述N掺杂纳米纤维素复合材料的质量为NCM811质量的0.135％，所述N掺杂纳米纤维素复合材料中N的掺杂量为复合材料的0.165％；所述N掺杂纳米纤维素的制备方法包括如下步骤：将纳米纤维素与并四噻吩混合于去离子水中，在75℃加热回流6.8h,抽滤,用去离子水清洗抽滤,将抽滤得到的固体在95℃干燥8.8h，原位化学聚合法制备并四噻吩包覆纳米纤维素，再将并四噻吩包覆纳米纤维素在高纯氮气氛下热处理，将并四噻吩层转化为氮掺杂层，从而制备出N掺杂包覆纳米纤维素，所述锰酸锂为Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂，所述锰酸锂的制备方法包括如下步骤：按照摩尔比为1.8:1称取乙酸锂和乙酸锰，搅拌溶解后加入一水合柠檬酸，搅拌形成溶胶后加热蒸发成凝胶，预烧后冷却，再加入Co2P/多孔碳复合材料，混合后球磨处理6.8h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂，所述Co2P/多孔碳复合材料的质量为锰酸锂质量的0.25％，所述Co2P/多孔碳复合材料的制备方法包括如下步骤：将对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O混合后反应并冷却，经减压过滤、洗涤后干燥并在碳化炉中升温并保温反应得到，所述对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O的摩尔比为1.4：1，所述碳化炉中升温过程为9℃/min，保温温度为88℃，保温时间为2.8h，所述Co2P/多孔碳复合材料中Co2P与多孔碳的质量比的3.5：1；所述导电剂为碳纳米管和超细碳粉的混合物，且质量比为1.8:1；所述集流体为涂碳铝箔集流体，所述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，所述隔膜为PAN-PVDF复合纳米纤维膜。
实施例5
正极制备：先将PAA粘结剂溶解到PEG溶剂中，再按照表1实施例5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；其中，所述NCM811为N掺杂纳米纤维素复合材料包覆的NCM811。所述NCM811的制备方法包括如下步骤：按摩尔比8∶1∶1称取NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O和MnSO4·H2O，加入NaOH溶液进行共沉淀反应后调节pH，真空抽滤并洗涤后烘干，再加入N掺杂纳米纤维素，混合后球磨处理7h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得N掺杂纳米纤维素包覆的NCM8111，所述N掺杂纳米纤维素复合材料的质量为NCM811质量的0.14％，所述N掺杂纳米纤维素复合材料中N的掺杂量为复合材料的0.17％；所述N掺杂纳米纤维素的制备方法包括如下步骤：将纳米纤维素与并四噻吩混合于去离子水中，在80℃加热回流7h,抽滤,用去离子水清洗抽滤,将抽滤得到的固体在100℃干燥9h，原位化学聚合法制备并四噻吩包覆纳米纤维素，再将并四噻吩包覆纳米纤维素在高纯氮气氛下热处理，将并四噻吩层转化为氮掺杂层，从而制备出N掺杂包覆纳米纤维素，所述锰酸锂为Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂，所述锰酸锂的制备方法包括如下步骤：按照摩尔比为2:1称取乙酸锂和乙酸锰，搅拌溶解后加入一水合柠檬酸，搅拌形成溶胶后加热蒸发成凝胶，预烧后冷却，再加入Co2P/多孔碳复合材料，混合后球磨处理7h得前驱体浆液，干燥后研磨并煅烧得Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂，所述Co2P/多孔碳复合材料的质量为锰酸锂质量的0.27％，所述Co2P/多孔碳复合材料的制备方法包括如下步骤：将对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O混合后反应并冷却，经减压过滤、洗涤后干燥并在碳化炉中升温并保温反应得到，所述对二甲苯二磷酸四乙酯和Co(NO3)2·6H2O的摩尔比为1.5：1，所述碳化炉中升温过程为10℃/min，保温温度为90℃，保温时间为3h，所述Co2P/多孔碳复合材料中Co2P与多孔碳的质量比的4：1；所述导电剂为碳纳米管和超细碳粉的混合物，且质量比为2:1；所述集流体为涂碳铝箔集流体，所述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，所述隔膜为PAN-PVDF复合纳米纤维膜。
实施例6
与实施例3的区别仅在于，该实施例NCM811没有包覆任何材料，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例7
与实施例3的区别仅在于，该实施例NCM811表面只包覆了纳米纤维素，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例8
与实施例3的区别仅在于，该实施例NCM811只进行了N掺杂处理，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例9
与实施例3的区别仅在于，该实施例N掺杂纳米纤维素复合材料的质量为NCM811质量的0.115％，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例10
与实施例3的区别仅在于，该实施例N掺杂纳米纤维素复合材料的质量为NCM811质量的0.145％，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例11
与实施例3的区别仅在于，该实施例N掺杂纳米纤维素复合材料中N的掺杂量为复合材料的0.145％，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例12
与实施例3的区别仅在于，该实施例N掺杂纳米纤维素复合材料中N的掺杂量为复合材料的0.175％，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例13
与实施例3的区别仅在于，该实施例锰酸锂没有包覆任何材料，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例14
与实施例3的区别仅在于，该实施例锰酸锂表面只包覆了Co2P，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例15
与实施例3的区别仅在于，该实施例锰酸锂表面只包覆了多孔碳材料，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例16
与实施例3的区别仅在于，该实施例Co2P/多孔碳复合材料的质量为锰酸锂质量的0.175％，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例17
与实施例3的区别仅在于，该实施例Co2P/多孔碳复合材料的质量为锰酸锂质量的0.275％，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例18
与实施例3的区别仅在于，该实施例Co2P/多孔碳复合材料中Co2P与多孔碳的质量比的1.8：1，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
实施例19
与实施例3的区别仅在于，该实施例Co2P/多孔碳复合材料中Co2P与多孔碳的质量比的4.2：1，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例1
与实施例3的区别仅在于，该对比例采用市售锂离子电池，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例2
与实施例3的区别仅在于，该对比例中正极活性物质仅仅为NCM811，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，该对比例中正极活性物质仅仅为锰酸锂，其他与实施例3相同，此处不再赘述。
将上述实施例1-19及对比例1-3制得的锂离子电池进行性能检测，检测结果如表2-5所示。
表2：实施例1-19及对比例1-3锂离子电池电芯0.7C循环容量保持率检测结果
表3：实施例1-19及对比例1-3锂离子电池电芯1C循环容量保持率检测结果
表4：实施例1-19及对比例1-3锂离子电池电芯高低温放电容量保持率检测结果
表5：实施例1-19及对比例1-3锂离子电池电芯3C-4.6V过充检测结果
从上述结果可以看出，本发明采取NCM811与锰酸锂材料复合使用，利用NCM811优异的循环、高温、高克容量及压实结合锰酸锂高的电压平台及优异的低温、倍率及加工性能，降低移动电源成本，延长其使用寿命，提升其快充性能。
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，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液及电池外壳，其特征在于，所述正极包括集流体以及涂覆在集流体表面的正极材料，所述正极材料中的正极活性物质为NCM811和锰酸锂的混合物，且两者的份数比为(2-3)：1。
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NCM811为N掺杂纳米纤维素复合材料包覆的NCM811。
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N掺杂纳米纤维素复合材料的质量为NCM811质量的0.12-0.14％。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述N掺杂纳米纤维素复合材料中N的掺杂量为复合材料的0.15-0.17％。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述锰酸锂为Co2P/多孔碳复合材料包覆的锰酸锂。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述Co2P/多孔碳复合材料的质量为锰酸锂质量的0.18-0.27％。
7.根据权利要求6所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述Co2P/多孔碳复合材料中Co2P与多孔碳的质量比的(2-4)：1。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池，其特征在于，所述正极材料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，PAA粘结剂：5-10份，PEG：50-60份。
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