CN111048783B - 锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池 - Google Patents
锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111048783B CN111048783B CN201911373272.5A CN201911373272A CN111048783B CN 111048783 B CN111048783 B CN 111048783B CN 201911373272 A CN201911373272 A CN 201911373272A CN 111048783 B CN111048783 B CN 111048783B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion battery
- lithium ion
- lithium
- coating
- coating agent
- 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
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 46
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000010405 anode material Substances 0.000 title abstract description 26
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 60
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 46
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims description 7
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000388 diammonium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000019838 diammonium phosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M lithium acetate Chemical compound [Li+].CC([O-])=O XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 2
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 abstract description 9
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 11
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 6
- PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Li] Chemical compound [Co].[Ni].[Li] PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 5
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O Chemical compound [Li+].[Co+2].[Ni+2].[O-][Mn]([O-])(=O)=O HFCVPDYCRZVZDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- -1 lithium nickel cobalt manganese (aluminum) Chemical compound 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- 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
- 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
- H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
-
- 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
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池。锂离子电池正极材料的制备方法，包括：在正极材料基体表面依次包覆第一包覆剂和第二包覆剂；所述第一包覆剂包括弱酸和/或弱酸盐，所述第二包覆剂包括锂盐。锂离子电池正极材料，使用所述的制备方法制得。锂离子电池正极，使用所述的锂离子电池正极材料制得。锂离子电池，包括所述的锂离子电池正极。本申请提供的锂离子电池正极材料的制备方法，通过低温两段包覆在正极材料基体表面形成致密、均匀的含锂化合物包覆膜层。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池。
背景技术
自1990年以钴酸锂-石墨搭配而成的锂离子电池问世以来，锂离子电池由于其具有能量密度高、使用寿命长、自放电率低、无记忆效应等特点已经在多个领域中得到广泛应用。现今锂离子电池正极材料已经得到多元化发展，除钴酸锂外，锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰(铝)酸锂正极材料都以其各自的优势在不同领域得到发挥。
而目前正极材料在锂电池的长期使用过程中会受到电解液侵蚀或者其他副反应从而增加极化，降低容量和循环寿命，当前的解决方法通常是对正极材料进行包覆避免电解液与正极材料表面的直接接触从而减少这些有害现象。但是目前用到的主流包覆剂通常为Li+难以穿梭的金属氧化物，这在一定程度上增加了材料表面极化，此外单纯的纳米金属氧化物容易团聚因而导致在正极材料表面包覆不均匀，进而增加了电池阻抗。
有鉴于此，特提出本申请。
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及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池，以解决上述问题。
为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：
一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括：
在正极材料基体表面依次包覆第一包覆剂和第二包覆剂；
所述第一包覆剂包括弱酸和/或弱酸盐，所述第二包覆剂包括锂盐。
优选地，所述第一包覆剂包括硼酸、氧化硼、磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的一种或多种；
优选地，所述第一包覆剂的使用量为所述正极材料基体的质量的 0.1％-2％。
更加优选地，所述第一包覆剂为30-60nm的粉末材料或者溶液。
可选地，所述第一包覆剂的使用量可以为所述正极材料基体的质量的 0.1％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％以及0.1％-2％之间的任一值；粉末状的第一包覆剂的粒径可以为30nm、40nm、50nm、60nm以及30-60nm之间的任一值。
优选地，所述锂盐包括氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、氧化锂、氯化锂、氟化锂中的一种或多种；
优选地，所述锂盐的用量为所述第一包覆剂的质量的10％-50％。
更加优选地，所述锂盐为30-60nm的粉末材料或者锂盐溶液。
可选地，所述锂盐的用量可以为所述第一包覆剂的质量的10％、20％、 30％、40％、50％以及10％-50％之间的任一值；粉末状的锂盐的粒径可以为 30nm、40nm、50nm、60nm以及30-60nm之间的任一值。
优选地，进行包覆时的温度为200-400℃；
优选地，完成第一包覆剂包覆和完成第二包覆剂包覆之后均进行搅拌，搅拌的时间各自独立的为20-120min。
可选地，包覆时的温度可以为200℃、250℃、300℃、350℃、400℃以及200-400℃之间的任一值；搅拌的时间各自独立的可以为20min、30min、 40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min 以及20-120min之间的任一值。
优选地，使用包衣机进行制备；
优选地，所述包衣机的搅拌锅内通入热气体对物料进行加热；
优选地，所述热气体的温度为100-400℃；
优选地，所述热气体包括空气、氧气、氮气或稀有气体中的一种或多种。
一种锂离子电池正极材料，使用所述的制备方法制得。
一种锂离子电池正极，使用所述的锂离子电池正极材料制得。
一种锂离子电池，包括所述的锂离子电池正极。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1.本申请提供的锂离子电池正极材料的制备方法，首先使用第一包覆剂在正极材料基体表面形成全面、均匀的包覆膜，然后使用第二包覆剂在这层包覆膜的表面形成锂盐包覆层，该包覆膜和包覆层构成致密、均匀的含锂化合物包覆层，有利于减少电解液副反应产生的杂质，以及材料表面岩盐相的生成，从而解决材料表面极化以及阻抗增加问题；
2.本申请提供的锂离子电池正极材料，包覆层厚度分布均匀、致密，极化弱、阻抗小；
3.使用本申请提供的锂离子电池正极材料制得的锂离子电池正极和锂离子电池，倍率性能好，使用寿命长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。
图1为实施例1制备得到的正极材料的扫描电镜图；
图2为实施例3制备得到的正极材料的扫描电镜图；
图3为对比例1制备得到的正极材料的扫描电镜图；
图4为对比例2制备得到的正极材料的扫描电镜图；
图5为对比例3制备得到的正极材料的扫描电镜图；
图6为实施例1和对比例1-3制得的扣式电池的循环性能测试图。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说 A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和 B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A 和/或B包括(A和B)和(A或B)。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，本申请所指的正极材料基体包括但不限于钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等。
实施例1
向包衣机搅拌锅内通入已加热至300℃的高温氧气，待搅拌锅加热至 300℃后将3kg镍钴铝酸锂置于搅拌锅内开启搅拌。
搅拌15min待料温加热至300℃后，通过喷料枪向锅内喷入20g硼酸继续搅拌20min。
然后再通过喷料枪喷入5.8g氢氧化锂继续搅拌20min最后出料，组装扣式电池测试。
制得的正极材料的扫描电镜图如图1所示。
实施例2
向包衣机搅拌锅内通入已加热至400℃的高温氮气，待搅拌锅加热至 400℃后将5kg镍钴锰酸锂置于搅拌锅内开启搅拌。
搅拌20min待料温加热至400℃后，通过喷料枪向锅内喷入磷酸(含 H3PO45g)继续搅拌60min。
然后再通过喷料枪喷入2.5g氟化锂继续搅拌60min最后出料，组装扣式电池测试。
实施例3
向包衣机搅拌锅内通入已加热至250℃的高温氮气，待搅拌锅加热至 200℃后将10kg锰酸锂置于搅拌锅内开启搅拌。
搅拌20min待料温加热至200℃后，通过喷料枪向锅内喷入磷酸氢二铵100g继续搅拌120min。
然后再通过喷料枪喷入40g氯化锂继续搅拌100min最后出料，组装扣式电池测试。
制得的正极材料的扫描电镜图如图2所示。
实施例4
向包衣机搅拌锅内通入已加热至400℃的高温氮气，待搅拌锅加热至 350℃后将10kg镍钴锰酸锂置于搅拌锅内开启搅拌。
搅拌20min待料温加热至350℃后，通过喷料枪向锅内喷入硼酸150g 继续搅拌60min。
然后再通过喷料枪喷入15g醋酸锂继续搅拌60min最后出料，组装扣式电池测试。
对比例1
将三公斤镍钴铝酸锂正极材料置于VC混合机中，加入20g硼酸开启搅拌进行干法包覆，干包15min后再加入5.8g氢氧化锂混合15min，完毕后进入辊道窑300℃烧结30min。将成品制作为扣式电池进行电化学测试。
制得的正极材料的扫描电镜图如图3所示。
对比例2
向包衣机搅拌锅内通入已加热至300℃的高温氧气，待搅拌锅加热至 300℃后将三公斤镍钴铝酸锂正极材料置于搅拌锅内开启搅拌。搅拌15min 待料温加热至300℃后，通过喷料枪向锅内喷入20g硼酸继续搅拌30min 最后出料，组装扣式电池测试。
制得的正极材料的扫描电镜图如图4所示。
对比例3
向包衣机搅拌锅内通入已加热至300℃的高温氧气，待搅拌锅加热至 300℃后将三公斤镍钴铝酸锂正极材料置于搅拌锅内开启搅拌。搅拌15min 待料温加热至300℃后，通过喷料枪向锅内喷入13g纳米氧化铝包覆液搅拌 30min后出料，组装成扣式电池测试。
制得的正极材料的扫描电镜图如图5所示。
实施例和对比例的测试结果如下表1所示：
表1测试结果
由上表1数据对比可知，本申请提供的锂离子电池正极材料的制备方法，制备得到的正极材料电性能更好。
为了更好的对比实施例和对比例得到的正极材料的性能，对实施例1 和对比例1-3的扣式电池的循环性能进行测试(2.8-4.3V，常温)，结果如图6所示。
由图6可知，实施例1提供的正极材料制得的扣式电池，其容量保持率明显高于对比例。
需要特别说明的是，实施例3的性能较其他实施例差，主要是由正极材料基体锰酸锂导致的，三元材料的性能明显优于锰酸锂的性能。
本申请提供的锂离子电池正极材料的制备方法，通过两次低温包覆，在正极材料基体表面形成致密均匀的包覆层，有效的解决了材料表面极化和阻抗增加的问题，循环性能好，安全性高，制备简单成本低。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
使用包衣机在正极材料基体表面依次包覆第一包覆剂和第二包覆剂；
所述第一包覆剂包括硼酸、氧化硼、磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的一种或多种,所述第一包覆剂的使用量为所述正极材料基体的质量的0.1％-2％，所述第二包覆剂包括氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、氧化锂、氯化锂、氟化锂中的一种或多种，所述第二包覆剂的用量为所述第一包覆剂的质量的10％-50％；
进行第一包覆时的温度和进行第二包覆时的温度均为200-400℃；完成第一包覆剂包覆和完成第二包覆剂包覆之后均进行搅拌，搅拌的时间各自独立的为20-120min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一包覆剂为30-60nm的粉末材料或者溶液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二包覆剂为30-60nm的粉末材料或者溶液。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，向所述包衣机的搅拌锅内通入热气体对物料进行加热。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热气体的温度为250-400℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热气体包括空气、氧气、氮气、稀有气体中的一种或多种。
7.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，使用权利要求1-6任一项所述的制备方法制得。
8.一种锂离子电池正极，其特征在于，使用权利要求7所述的锂离子电池正极材料制得。
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求8所述的锂离子电池正极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911373272.5A CN111048783B (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911373272.5A CN111048783B (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111048783A CN111048783A (zh) | 2020-04-21 |
| CN111048783B true CN111048783B (zh) | 2021-05-18 |
Family
ID=70240389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911373272.5A Active CN111048783B (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111048783B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111620384B (zh) * | 2020-05-22 | 2022-10-18 | 广东邦普循环科技有限公司 | 一种高电压钴酸锂材料及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206742381U (zh) * | 2017-04-12 | 2017-12-12 | 广州广钢新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池正极材料包覆装置 |
| CN207303229U (zh) * | 2017-10-17 | 2018-05-01 | 赣州市瑞富特科技有限公司 | 一种锂离子电池负极材料高速雾化包覆机 |
| CN108767231A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-11-06 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种LiNixCoyMnl-x-yO2/Li2O·B2O3复合正极材料的制备方法 |
-
2019
- 2019-12-27 CN CN201911373272.5A patent/CN111048783B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN206742381U (zh) * | 2017-04-12 | 2017-12-12 | 广州广钢新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池正极材料包覆装置 |
| CN207303229U (zh) * | 2017-10-17 | 2018-05-01 | 赣州市瑞富特科技有限公司 | 一种锂离子电池负极材料高速雾化包覆机 |
| CN108767231A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-11-06 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种LiNixCoyMnl-x-yO2/Li2O·B2O3复合正极材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Improving the electrochemistry performance of layer LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 material at 4.5 V cutoff potential using lithium metaborate";Weiqiang Hu等;《Electrochimica Acta》;20170513;第243卷;第105-111页 * |
| "LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的制备及Li3PO4的表面包覆改性研究";许国峰等;《电源技术》;20160720;第40卷(第7期);第1343-1346页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111048783A (zh) | 2020-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106450211B (zh) | 一种表面包覆复合的富锂锰基正极材料及其制备方法 | |
| CN101635347B (zh) | 一种高密度磷酸铁锂正极材料的制备方法 | |
| CN109713284A (zh) | 锂离子电池正极材料及其制备方法与电池 | |
| CN107394155A (zh) | 一种锂离子电池钴酸锂正极材料的掺杂改性方法 | |
| CN112289994B (zh) | 一种包覆型高镍三元材料及其制备方法和应用 | |
| CN108400313A (zh) | 一种超疏水改性锂电池高镍正极材料的方法 | |
| CN109037659A (zh) | 一种双层碳包覆磷酸铁锂材料的制备方法 | |
| CN109950496B (zh) | 一种双包覆镍钴铝酸锂三元正极材料及制备方法 | |
| CN109888252B (zh) | 一种共包覆镍钴锰三元正极材料及制备方法 | |
| CN112864385A (zh) | 一种三元正极材料及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN110783546A (zh) | 锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极浆料及正极、锂离子电池和设备 | |
| CN105428648A (zh) | 一种电池正极材料磷酸铁锂的制备方法 | |
| CN102694164A (zh) | 表面掺氮或碳的富锂氧化物正极材料及其制备方法 | |
| CN104681799A (zh) | 一种磷酸锂铁锰/碳阴极材料的制造方法及其用途 | |
| CN115954455A (zh) | 石墨复合负极材料及其制备方法以及负极极片和锂电池 | |
| CN111048783B (zh) | 锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极和锂离子电池 | |
| CN112670487B (zh) | 一种多重致密包覆的动力用高镍正极材料及制备方法 | |
| CN111211302B (zh) | 锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和用电设备 | |
| CN109860592B (zh) | 一种含硼分子修饰的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法 | |
| CN103107332B (zh) | 一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法 | |
| CN109817968A (zh) | 经表面包覆的镍锰酸锂颗粒及其制造方法 | |
| CN116404154A (zh) | 一种高熵磷酸焦磷酸铁钠钠离子电池正极材料及制备方法 | |
| CN114583137B (zh) | 一种在碳表面进行硫掺杂磷修饰的方法及其应用 | |
| CN115611256A (zh) | 表面包覆混合碳源的磷酸铁锂及其制备方法和应用 | |
| CN112054194B (zh) | 一种磷修饰锂离子电池正极材料及其制备方法和应用 |
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 | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220729 Address after: 411100 No. 129, Baishi West Road, Jiuhua demonstration zone, Xiangtan City, Hunan Province Patentee after: Hunan Sangrui New Material Co.,Ltd. Address before: No.78 Benzi West Road, Jiuhua demonstration zone, Xiangtan City, Hunan Province Patentee before: SOUNDON NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Lithium ion battery cathode material and its preparation method, lithium ion battery cathode and lithium ion battery Effective date of registration: 20230104 Granted publication date: 20210518 Pledgee: China Everbright Bank Co.,Ltd. Changsha Huafeng Sub branch Pledgor: Hunan Sangrui New Material Co.,Ltd. Registration number: Y2023430000001 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20210518 Pledgee: China Everbright Bank Co.,Ltd. Changsha Huafeng Sub branch Pledgor: Hunan Sangrui New Material Co.,Ltd. Registration number: Y2023430000001 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Lithium ion battery cathode materials and their preparation methods, lithium-ion battery cathode and lithium-ion battery Granted publication date: 20210518 Pledgee: China Everbright Bank Co.,Ltd. Changsha Huafeng Sub branch Pledgor: Hunan Sangrui New Material Co.,Ltd. Registration number: Y2024980002053 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |