CN112952050A - 正极活性材料、正极极片、锂离子软包电芯、锂离子电池包及其应用 - Google Patents

正极活性材料、正极极片、锂离子软包电芯、锂离子电池包及其应用 Download PDF

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Abstract

一种正极活性材料、正极极片、锂离子软包电芯、锂离子电池包及其应用，正极活性材料包括三元单晶型正极活性材料和橄榄石型正极活性材料按一定比例混合的混合物，三元单晶型正极活性材料化学式为LiNixCoyMn1‑x‑yO2，橄榄石型正极活性材料化学式为LiMPO4，其中，M为Fe、Mn、Mg、Al、Ti元素中的一种或多种。本发明通过将三元单晶型LiNixCoyMn1‑x‑yO2和橄榄石型LiMPO4的混合物作为正极活性材料(正极活性物质)，与传统的二次球型高镍材料相比，单晶型的三元材料在安全性、循环稳定性上更有优势；并且，单晶型的三元材料与安全性更高的LiMPO4进行混合使用，使得锂离子电池包的安全性及循环稳定性得到进一步提升。

Description

正极活性材料、正极极片、锂离子软包电芯、锂离子电池包及 其应用
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种高正极活性材料、正极极片、锂离子软包电芯、锂离子电池包及其应用。
背景技术
锂离子电池包是一种二次电池，具有能量密度高、循环寿命长、环境友好等优势，因此被广泛应用在电动工具、电子设备、新能源汽车、储能等领域。
目前，锂离子电池包中常用的正极材料中，LiCoO2成本高、容量低，目前主要应用在消费类电池领域；LiNiO2合成工艺复杂，难以大规模工业化应用；磷酸铁锂具有高安全性、长循环寿命等优势，但克容量低、电导率低、低温性能差等缺点限制了其在新能源乘用车领域的应用，而三元材料(包括镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂)被广泛应用在新能源乘用车动力电池中。
但为了满足动力电池领域对能量密度的需求，使用的三元材料中镍元素的含量也随之提高，虽然镍含量的提高可有效提升材料的克容量，但是随之而来的正极材料稳定性和安全性问题、电解液匹配问题、大电流充电温升过高等引发的电池失效问题也越来越受到人们的关注。为了改善高镍三元材料安全性差、循环寿命差等问题，人们通过将三元材料与安全性更好的正极材料混合使用，然而，仅依靠引入安全性好的正极材料来提高安全性，并未提高高镍三元材料自身的安全性，而使得总体的改善效果有限；此外，三元材料的粒径与磷酸铁锂混合的均匀程度较差。
发明内容
本发明的第一目的在于提出一种正极活性材料，该正极材料安全性好、循环稳定性能优良正极活性材料正极活性材料。
本发明的第二目的在于提供一种正极极片，该正极极片包括正极集流体和正极浆料层，所述正极浆料层形成于所述正极集流体的一面或两面，所述正极浆层由正极浆料干燥形成，所述正极浆料包括安全性好、循环稳定性能优良的正极活性材料。
本发明的第三目的在于提供一种锂离子软包电芯，该所述锂离子软包电芯包括所述正极极片。
本发明的第四目的在于提供一种锂离子电池包，该所述锂离子电池包括所述锂离子软包电芯。
本发明的第五目的在于将以上所述的锂离子电池包应用于汽车、摩托车或自行车上，该所述锂离子电池包包括所述锂离子电池包硬包电芯。
为实现上述目的，本发明提供了一种正极活性材料，包括三元单晶型正极活性材料和橄榄石型正极活性材料按一定比例混合的混合物，该三元单晶型正极活性材料的化学式为LiNixCoyMn1-x-yO2，橄榄石型正极活性材料的化学式为LiMPO4，其中，M为Fe、Mn、Mg、Al、Ti元素中的一种或多种。
进一步，LiNixCoyMn1-x-yO2晶体的X射线粉末衍射图在反射角2θ约为角度18.7，角度36.6，角度38.1，角度44.2，角度48.8，角度58.5，角度64.5和角度65.1处具有特征峰，使得单晶型的三元材料LiNixCoyMn1-x-yO2晶格结构更加完整，缺陷更少，进而单晶型的三元材料LiNixCoyMn1-x-yO2在安全性和循环稳定性上更有优势，有利于提高正极材料整体的安装性及循环稳定性，进一步提高了电池的安全性和循环特性。
进一步，LiMPO4晶体的X射线粉末衍射图在反射角2θ约为角度20.8，角度25.7，角度29.8，角度32.1，角度35.5，角度36.6，角度39.6和角度49.2处具有特征峰。由于LiMPO4晶体具有橄榄石结构，是公认的具有优异稳定性和安全性的材料，可以进一步弥补三元材料在安全性能上的不足。
进一步，0.6≤x＜1，0＜y≤0.2。
进一步，所述三元单晶型正极活性材料的D50粒径为2～6μm，例如：2～3μm，3～4μm，4～5μm，2.5～3.5μm，3.5～4.5μm，4.5～5.5μm。所述橄榄石型正极活性材料正极材料的D50粒径为30～1000nm，例如：30～200nm，200～400nm，400～600nm，600～800nm，800～1000nm。其中，D50表示为一个样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径，具体地，其物理意义是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％，故D50也叫中位径或中值粒径。
进一步，所述三元单晶型正极活性材料与橄榄石型正极活性材料的混合质量比为5:1～12:1，例如：6:1～12:1，7:1～12:1，8:1～12:1，9:1～12:1，10:1～12:1，11～12:1，12:1～12:1，5:1～11:1，5:1～10:1，5:1～9:1，5:1～8:1，5:1～7:1，5:1～6:1，5:1～5:1。
本发明提供了一种正极极片，包括正极集流体和正极浆料层，所述正极浆料层形成于所述正极集流体的一面或两面，所述正极浆料层由正极浆料干燥形成，所述正极浆料包括溶剂、正极粘结剂、正极导电剂和以上所述的正极活性材料。其中，所述正极集流体为基体厚度14-25微米的涂炭铝箔；在正极集流体表面涂覆的复合型正极浆料的量并没有特别的限制，只有正极浆料所形成的正极浆料层能将正极集流体表面覆盖且满足一定厚度即可。该涂覆的方式也没有具体的限制，可根据需要实际需求进行选择。该正极极片制备工艺简单、易于操作，适合大规模生产。
进一步，该正极粘结剂包括PVDF，所述正极导电剂包括导电炭黑super-P和多壁CNT的复合材料，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
进一步，该所述正极极片的制备方法包括：
通过将一定质量比的正极导电剂、正极粘结剂和所述正极活性材料加到溶剂中，经分散机将混合物粘度分散至5000-10000mPa·S，得到正极浆料；
将该正极浆料均匀涂覆在集流体上，经烘干、辊压、分切后得到所述正极极片。
进一步，利用以上方式制得的所述正极极片的剥离力优选为4.8442N/20mm或者4.1891N/20mm。
本发明还提供了一种锂离子软包电芯，其包括电解液、负极极片、以上所述的正极极片、以及设于正极极片和负极极片之间的隔离膜，，以及包装袋，所述包装袋用铝塑膜复合材料制作，所述负极片、所述正极片及所述隔离膜制成的裸电芯置于所述包装袋内。
所述锂离子软包电芯还包括负极极片，负极极片包括负极集流体以及负极浆料层，负极浆料层形成于负极集流体的一面或两面，负极浆料层由负极浆料干燥形成，负极浆料包括负极导电剂、负极粘结剂、负极活性材料、负极添加剂以及负极溶剂。
具体地，所述负极导电剂选自导电炭黑、乙炔黑、超导碳黑、石墨烯、导电石墨、碳纤维、碳纳米管及科琴黑中的一种或几种；负极粘结剂，负极粘接剂选自丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠及聚丙烯酸中的一种或几种；负极活性材料还包括天然石墨、人造石墨中的至少一种。
进一步，所述电解液包括锂盐以及有机溶剂，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiN(SO2F)2、LiN(CF3SO2)2、LiClO4、LiAsF6、LiB(C2O4)2、LiBF2C2O4及LiPF2O2中的一种或几种；优选地，有机溶剂为非水有机溶剂，所述非水有机溶剂可包括碳酸酯、碳酸酯的卤代化合物或羧酸酯，碳酸酯可包括环状碳酸酯或者链状碳酸酯。具体地，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚戊酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯及四氢呋喃中的一种或几种。
本发明提供一种锂离子电池包，其包括以上所述的锂离子软包电芯。
将以上所述的锂离子电池包应用于汽车、摩托车或自行车上。
本发明将三元单晶型LiNixCoyMn1-x-yO2和橄榄石型LiMPO4(M为Fe,Mn,Mg,Al,Ti的一种或多种)的混合物作为复合型的正极活性材料，与传统的二次球型高镍材料相比，单晶型的三元材料在安全性、循环稳定性上更有优势；并且，单晶型的三元材料与安全性更高的LiMPO4混合使用，能够使得正极活性材料及包含该正极活性材料的正极极片和锂离子电池包的安全性及循环稳定性得到进一步提升。
附图说明
图1为本发明晶体LiNixCoyMn1-x-yO2的XRD图；
图2为本发明晶体LiMPO4的XRD图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。
本发明提供一种锂离子电池包，锂离子电池包包括电池模组、电路板及外壳等，将电池模组、电路板等组装于外壳内形成锂离子电池包，锂离子电池包有多种规格，可根据需要进行调整和设计，在此不作限制，现有技术的锂离子电池包的组装方式均可应用至本发明。
其中，电池模组由若干锂离子电芯串并联组成，同样地，电池模组也有多种规格，亦可根据需要进行调整和设计，在此不作限制，现有技术的电池模组的组装方式均可应用至本发明。锂离子电芯分为锂离子软包电芯和锂离子硬包电芯。
该锂离子电池包可应用于汽车、摩托车或自行车上，以给汽车、摩托车或自行车提供动力。
下面描述本发明正极活性材料、正极极片、负极极片、锂离子软包电芯及锂离子硬包电芯的各个实施例。
实施例1：
(1)电解液的制备
在手套箱或干燥房中，将经过精馏脱水处理的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)按质量比EC：PC：DEC＝2：3：5进行混合，然后缓慢加入LiPF6至1mol/L，最后加入按电解液总质量计10％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)，搅拌混合均匀得最终电解液。
(2)正极极片的制备
正极活性材料D50为5.0μm的LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2与D50为70nm的LiFePO4按质量比为9:1的比例混合均匀，将混合粉料与正极导电剂-导电炭黑super-P、多壁CNT、正极粘结剂PVDF(polyvinylidene fluoride，聚偏氟乙烯)按质量分数为96.5：1.0：0.8：1.7混合并加入适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在高速分散机将粘度分散至5000-10000mPa·S，得到正极浆料；
将上述正极浆料均匀涂覆在厚度为14μm的铝箔集流体上，经过烘干、辊压、分切后得到正极极片。
(3)负极极片的制备：
将负极活性材料-人造石墨、负极导电炭黑-super-P、负极粘接剂-丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素钠(CMC)按质量比95.2:1.5:2.0:1.3混合均匀，加入去离子水，在高速分散机的作用下将其粘度分散至2500-4500mPa·S，得到负极浆料；
将该负极浆料均匀涂覆在厚度为8μm的铜箔集流体上，经过烘干、辊压、分切后得到负极极片。
(3)锂离子软包电芯的制备
将正、负极极片分别置于卷绕机上，采用隔离膜隔离正极和负极极片，通过卷绕的方式制备裸电芯，用铝塑膜复合材料制作包装袋，将裸电芯置入包装袋中封装后得干电芯，干电芯经过烘烤、注液、封口、静置、化成、除气封装、分容等工序后得到锂离子电池。
值得说明的是，本实施例通过卷绕的方式制备方形裸电芯，当然，于其他实施例中，也可通过叠片的方式制备裸电芯，也可将裸电芯制备成其他的形状，如圆柱形或椭圆，即常规的锂离子软包电芯的制备方法均可应用至本发明，在此不作限制。
通过以上技术方案可得到本发明提供的高安全性、高循环稳定性能的锂离子电池包。
为了使本发明的技术方案及有益技术效果更加明晰，以下进一步结合对比例，以对本发明做进一步说明：
实施例2
按实施例1所述方法制备电解液、正极极片、负极极片与锂离子电池包，唯一不同之处为：正极活性材料D50＝4.6μm的LiNi0.80Co0.10Mn0.10O2与D50＝50nm的LiMnPO4的质量比为10:1。
对比例1
按实施例1所述方法制备电解液、正极极片、负极极片与锂离子电池包，唯一不同之处为：正极活性材料仅为D50＝4.6μm的LiNi0.80Co0.10Mn0.10O2。
对比例2
按实施例1所述方法制备电解液、正极极片、负极极片与锂离子电池包，唯一不同之处为：正极活性材料仅为D50＝9.8μm的二次球型LiNi0.80Co0.10Mn0.10O2。
1.热稳定性测试
对以上所述的实施例1、实施例2、对比例1和对比例2中制得的正极极片进行如下的热稳定性测试(Differential Scanning Calorimeter，DSC，热分析法)，测试步骤包括：
将待测正极材料组装成纽扣电池，用0.1C的电流充放电一个循环(3.0-4.3V，截止电流为0.05C)，然后用0.1C的电流充电至4.3V(截止电流0.05C)；
将纽扣电池在手套箱中拆开，用DMC(碳酸二甲酯，dimethyl carbonate)浸泡各实施例和对比例中制得的正极极片；
待干燥后，将正极材料从极片上刮下，取样3-5mg，转移至不锈钢压力坩埚中，滴加3μL电解液，进行DSC测试；
并在25-400℃下，以速度10℃/min扫描，获得能够反映正极极片热稳定性能的正极极片放热量数据，以评判电池安全性能。
2.对以上的实施例1～2和对比例1～2制得的锂离子软包电芯进行1500周循环容量保持率测试，以评判电池循环性能。
3.对以上的实施例1～2和对比例1～2进行压实密度测量，并获得正极材料压实密度的具体数据。
4.拉力测试仪测试(剥离强度-剥离力)
测试步骤为:
1.将极片裁切成20mm*110mm大小的尺寸；
2.将双面胶贴在电极表面，另一面贴在不锈钢板上；
3.将不锈钢板和集流体固定在设备的两个夹具上，然后以100mm/min的速度进行180度剥离测试，当铝集流体被完全剥离下来时检测到的力就是剥离力。
4.对以上的实施例1～2和对比例1～2制得的正极极片进行极片剥离强度测试，获得正极极片剥离强度的具体数据。
本发明通过以上测试实验获取本发明提供的复合型的正极活性材料形成的正极材料压实密度、利用该正极活性材料形成的正极材料制得的正极极片放热峰温度及正极极片放热量、利用以上正极极片制得的锂离子电池包容量保持率以及剥离强度的测试数据如下表所示：
表1：各实施例与对比例中正极材料和正极极片的热稳定性及1500周容量保持率数据
Figure BDA0002312954520000101
由上表数据可知：利用三元单晶型LiNixCoyMn1-x-yO2和橄榄石型LiMPO4(M为Fe,Mn,Mg,Al,Ti的一种或多种)的混合物作为正极活性材料制得的正极极片与传统的二次球型高镍材料相比，具有较优的容量保持率、稳定性以及剥离力。
本发明中，该正极极片制备过程中的正极导电剂优选导电炭黑(super-P)和多壁CNT(碳纳米管，Carbon Nanotube)的复合，以通过不同导电材料间的协同作用构筑性能更为完善的导电结构。
具体地，导电炭黑为小颗粒导电炭黑，其完全没有储锂功能；而多壁CNT为纤维状导电剂的一种，由于具有高长径比，较大的比表面积，较好的导电导热性能及有利于锂离子嵌入迁出的介孔结构，因而其作为导电剂可形成大量结实的网络而将锂电池正极电极活性物质颗粒，也即本发明中三元单晶型LiNixCoyMn1-x-yO2和橄榄石型LiMPO4的混合物，尤其导电性性较差的LiMPO4，多壁CNT可将其紧紧网住，而小颗粒导电炭黑的填充可使得导电剂与复合正极材料颗粒之间紧密接触而形成大量的导电接触位点，减小正极材料颗粒间的接触阻抗；该多壁CNT在导电网络中既充当“导线”的作用，又由于具有双电层效应，能够发挥超级电容器的高倍率特性，其良好的导热性能还助于电池充放电时散热，降低电池极化，改善电池高低温性能，提升从而提升电池循环性能；此外，通过对实施例1-2和对比例1-2制得的正极极片进行的拉力测试仪的拉力测量数据值可知，本发明中具有较大长径比的CNT还能够提升活性颗粒之间及其与集流体箔材之间的物理粘结性作用。
与传统的二次球型高镍材料相比，本发明提供的单晶型的三元正极活性材料LiNixCoyMn1-x-yO2在安全性和循环稳定性上更有优势，有利于提高正极材料整体的安装性及循环稳定性，以能够进一步提高电池的安全性和循环特性。
本发明提供的三元单晶型正极活性材料LiNixCoyMn1-x-yO2的D50粒径为2～6μm，有效改善了三元材料的粒径，提高了与三元材料与LiMPO4混合的均匀程度。
综上，本发明将三元单晶型LiNixCoyMn1-x-yO2和橄榄石型LiMPO4(M为Fe,Mn,Mg,Al,Ti的一种或多种)的混合物作为复合型的正极活性材料，与传统的二次球型高镍材料相比，单晶型的三元材料在安全性、循环稳定性上更有优势；并且，单晶型的三元材料与安全性更高的LiMPO4(M＝Fe,Mn,Mg,Al,Ti)进行混合使用，能够使得正极活性材料及包含该正极活性材料的正极极片和锂离子电池包的安全性及循环稳定性得到进一步提升。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种正极活性材料，其特征在于：包括三元单晶型正极活性材料和橄榄石型正极活性材料按一定比例混合的混合物，三元单晶型正极活性材料的化学式为LiNixCoyMn1-x-yO2，橄榄石型正极活性材料的化学式为LiMPO4，其中，M为Fe、Mn、Mg、Al、Ti元素中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于：LiNixCoyMn1-x-yO2晶体的X射线粉末衍射图在反射角2θ约为角度18.7，角度36.6，角度38.1，角度44.2，角度48.8，角度58.5、角度64.5和角度65.1处具有特征峰。
3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于：LiMPO4晶体的X射线粉末衍射图在反射角2θ约为角度20.8，角度25.7，角度29.8，角度32.1，角度35.5，角度36.6，角度39.6和角度49.2处具有特征峰。
4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于：
0.6≤x＜1，0＜y≤0.2。
5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于：所述三元单晶型正极活性材料的D50粒径为2～6μm。
6.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于：所述橄榄石型正极活性材料的D50粒径为30-1000nm。
7.根据权利要求6所述的正极活性材料，其特征在于：所述三元单晶型正极活性材料与橄榄石型正极活性材料的混合质量比为5:1～12:1。
8.一种正极极片，包括正极集流体和正极浆料层，所述正极浆料层形成于所述正极集流体的一面或两面，所述正极浆料层由正极浆料干燥形成，其特征在于：所述正极浆料包括溶剂、正极粘结剂、正极导电剂和权利要求1-7任意一项所述的正极活性材料。
9.根据权利要求8所述的正极极片，其特征在于：所述正极导电剂包括导电炭黑super-P和多壁CNT的复合材料；所述正极粘结剂包括PVDF；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。
10.根据权利要求9所述的正极极片，其特征在于：该所述正极极片的制备方法包括：
通过将一定质量比的正极导电剂、正极粘结剂和所述正极活性材料加到溶剂中，经分散机将混合物粘度分散至5000-10000mPa·S，得到正极浆料；
将该正极浆料均匀涂覆在集流体上，经烘干、辊压、分切后得到所述正极极片。
11.根据权利要求9所述的正极极片，其特征在于：所述正极极片的剥离力为4.8442N/20mm或者4.1891N/20mm。
12.一种锂离子软包电芯，其特征在于，包括电解液、负极极片、权利要求8-11任意一项所述的正极极片、设于所述正极极片和所述负极极片之间的隔离膜，以及包装袋，所述包装袋用铝塑膜复合材料制作，所述负极片、所述正极片及所述隔离膜制成的裸电芯置于所述包装袋内。
13.一种锂离子电池包，其特征在于：包括权利要求12所述的锂离子软包电芯。
14.将所述权利要求13所述的锂离子电池包应用于汽车、摩托车或自行车上。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116830299A (zh) * 2022-08-09 2023-09-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料、正极极片、电极组件、电池单体、电池以及用电设备
CN116868376A (zh) * 2023-04-18 2023-10-10 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料组合物、正极极片、电池及用电装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1770515A (zh) * 2005-08-22 2006-05-10 中国科学院成都有机化学有限公司 一种锂离子二次电池正极、负极材料导电剂及其制备方法
US20120231341A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Jun-Sik Kim Positive active material, and electrode and lithium battery containing the positive active material
CN102723462A (zh) * 2012-06-29 2012-10-10 上海锦众信息科技有限公司 一种锂离子二次电池正极制造方法
CN103618084A (zh) * 2013-11-21 2014-03-05 刘铁建 一种锂离子动力电池混合正极材料
CN104300123A (zh) * 2014-03-20 2015-01-21 中航锂电（洛阳）有限公司 一种混合正极材料、使用该正极材料的正极片及锂离子电池
CN104377353A (zh) * 2014-11-18 2015-02-25 长沙理工大学 一种磷酸铁锂与镍钴锰酸锂复合正极材料的制备方法
CN104868125A (zh) * 2015-04-21 2015-08-26 深圳市三顺中科新材料有限公司 碳纳米管与炭黑的复合分散液及其制备方法
CN107394124A (zh) * 2017-06-07 2017-11-24 天津中科先进技术研究院有限公司 一种采用磷酸铁锂微量混掺三元正极材料正极片及其制备方法、动力锂离子电池
CN107528050A (zh) * 2017-08-08 2017-12-29 上海华普汽车有限公司 锂离子电池正极活性物质、正极材料、正极材料浆料、正极片、其制备方法和锂离子电池
CN109411751A (zh) * 2018-12-05 2019-03-01 珠海光宇电池有限公司 一种锂离子电池正极及其制备方法及含有该正极的锂离子电池电芯

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1770515A (zh) * 2005-08-22 2006-05-10 中国科学院成都有机化学有限公司 一种锂离子二次电池正极、负极材料导电剂及其制备方法
US20120231341A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 Jun-Sik Kim Positive active material, and electrode and lithium battery containing the positive active material
CN102723462A (zh) * 2012-06-29 2012-10-10 上海锦众信息科技有限公司 一种锂离子二次电池正极制造方法
CN103618084A (zh) * 2013-11-21 2014-03-05 刘铁建 一种锂离子动力电池混合正极材料
CN104300123A (zh) * 2014-03-20 2015-01-21 中航锂电（洛阳）有限公司 一种混合正极材料、使用该正极材料的正极片及锂离子电池
CN104377353A (zh) * 2014-11-18 2015-02-25 长沙理工大学 一种磷酸铁锂与镍钴锰酸锂复合正极材料的制备方法
CN104868125A (zh) * 2015-04-21 2015-08-26 深圳市三顺中科新材料有限公司 碳纳米管与炭黑的复合分散液及其制备方法
CN107394124A (zh) * 2017-06-07 2017-11-24 天津中科先进技术研究院有限公司 一种采用磷酸铁锂微量混掺三元正极材料正极片及其制备方法、动力锂离子电池
CN107528050A (zh) * 2017-08-08 2017-12-29 上海华普汽车有限公司 锂离子电池正极活性物质、正极材料、正极材料浆料、正极片、其制备方法和锂离子电池
CN109411751A (zh) * 2018-12-05 2019-03-01 珠海光宇电池有限公司 一种锂离子电池正极及其制备方法及含有该正极的锂离子电池电芯

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XING XU ET AL.: "Radially Oriented Single-Crystal Primary Nanosheets Enable Ultrahigh Rate and Cycling Properties of LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Cathode Material for Lithium-Ion Batteries", 《ADVANCED ENERGY MATERIALS》 *
云斯宁: "《新型能源材料与器件》", 31 May 2019 *
李玉宝等: "《纳米材料技术研发与应用》", 29 February 2012, 电子科技大学出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116830299A (zh) * 2022-08-09 2023-09-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料、正极极片、电极组件、电池单体、电池以及用电设备
CN116868376A (zh) * 2023-04-18 2023-10-10 宁德时代新能源科技股份有限公司 正极活性材料组合物、正极极片、电池及用电装置

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