CN114824271A - 一种阳极材料及其制备方法、锂电池阳极及其制备方法、锂电池 - Google Patents
一种阳极材料及其制备方法、锂电池阳极及其制备方法、锂电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114824271A CN114824271A CN202210386288.5A CN202210386288A CN114824271A CN 114824271 A CN114824271 A CN 114824271A CN 202210386288 A CN202210386288 A CN 202210386288A CN 114824271 A CN114824271 A CN 114824271A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- anode
- anode material
- lithium battery
- preparation
- binder
- 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.)
- Granted
Links
- 239000010405 anode material Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 14
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 13
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 9
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 9
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 6
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 6
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 6
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 5
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 claims description 4
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 17
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 13
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 11
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 10
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 3
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical group [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- -1 weighing 2 0.37g Inorganic materials 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
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- 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
-
- 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
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- 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
-
- 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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
-
- 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
- H01M2004/027—Negative electrodes
Abstract
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种阳极材料及其制备方法、锂电池阳极及其制备方法、锂电池。本发明提供了一种阳极材料，由包括以下摩尔百分比的原料经熔融和热处理制备得到：SiO240％～50％、Al2O310％～20％、Na2CO35％～15％、LiF15％～20％和YF35％～15％。本发明得到的阳极材料具有优异的循环稳定性。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种阳极材料及其制备方法、锂电池阳极及其制备方法、锂电池。
背景技术
锂离子电池主要包括阴极、电解液和阳极，主要依靠锂离子在阴极和阳极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返进行嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从阴极脱嵌，经过电解液嵌入阳极，阳极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池成为便携式电子设备必不可少的部分，广泛用于各种军用和民用产品。
目前，锂离子电池中的阳极材料主要为石墨，但是石墨的理论容量只有372mA·h·g-1，储锂容量较低，不能满足未来的锂离子电池向高容量方向发展的需求；硅是碳的同源物，具有最高的理论比容量(4200mA·h·g-1)，但随着放电/充电循环的进行，容易发生体积膨胀，导致电池的循环性能较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阳极材料及其制备方法、锂电池阳极及其制备方法、锂电池，本发明提供的阳极材料能够提高锂电池的循环稳定性。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种阳极材料，由包括以下摩尔百分比的原料经熔融和热处理制备得到：
SiO2 40％～50％、Al2O3 10％～20％、Na2CO3 5％～15％、LiF 15％～20％和YF35％～15％。
本发明还提供了上述技术方案所述阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
将上述技术方案所述的制备阳极材料的原料混合，依次进行熔融、浇注和热处理，得到所述阳极材料。
优选的，所述熔融的温度为1350～1450℃，时间为40～50min。
优选的，所述热处理的温度为600～700℃，时间为2～3h。
本发明还提供了一种锂电池阳极，包括集流体和涂覆在所述集流体上的正极材料；
所述正极材料包括阳极材料、导电剂和粘结剂；
所述阳极材料为上述技术方案所述的阳极材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的阳极材料。
优选的，所述导电剂包括乙炔黑；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯；所述集流体包括铜箔；
所述阳极材料、导电剂和粘结剂的质量比为6：3：1。
本发明还提供了上述技术方案所述锂电池阳极的制备方法，包括以下步骤：
将阳极材料、导电剂、粘结剂和极性有机溶剂混合，得到浆料；
将所述浆料涂覆在集流体上，干燥后进行压制，得到所述锂电池阳极。
优选的，所述干燥的温度为90～100℃，时间为12～13h。
本发明还提供了一种锂电池，包括阳极、阴极和电解液；
所述阳极为上述技术方案所述的锂电池阳极或上述技术方案所述制备方法制备得到的锂电池阳极。
优选的，所述电解液包括LiPF6电解液。
本发明提供了一种阳极材料，由包括以下摩尔百分比的原料经熔融和热处理制备得到：SiO240％～50％、Al2O3 10％～20％、Na2CO3 5％～15％、LiF 15％～20％和YF3 5％～15％。本发明中，SiO2、Al2O3和Na2CO3在熔融的过程中形成硅酸钠玻璃基体，其中Al2O3能够进一步促进玻璃基体中网络结构的形成；同时LiF和YF3在热处理的过程中，以LiYF4纳米晶体的形式析出，具有四方结构的LiYF4纳米晶体能够为锂离子提供更多的插入位点，进一步提高锂电池的电化学性能；同时纳米晶体和硅酸钠玻璃基体的协同作用，在充放电过程中，晶体的结构虽然有所破坏，但是由于玻璃基体中网络结构的存在以及Si-O键的变化，玻璃粒子的比表面积增加，增强了非法拉第过程，降低了锂离子扩散过程中的电阻；并且网络结构为锂离子的扩散提供了更多的通道，使得本发明提供的阳极材料具有优异的循环稳定性。
附图说明
图1为实施例1得到的阳极材料在充放电循环前、在电流密度为50mA·g-1下循环200次以及在电流密度为1A·g-1下循环1000次后的XRD图；
图2为实施例1得到的阳极材料的倍率性能测试图；
图3为实施例2得到的玻璃前驱体和阳极材料在电流密度为0.05A·g-1下的恒流充放电测试曲线图；
图4为实施例3得到的阳极材料在电流密度为1A·g-1下的恒流充放电测试曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种阳极材料，由包括以下摩尔百分比的原料经熔融和热处理制备得到：
SiO2 40％～50％、Al2O3 10％～20％、Na2CO3 5％～15％、LiF 15％～20％和YF35％～15％。
在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
以摩尔百分比计，本发明提供的阳极材料的制备原料包括SiO2 40％～50％，进一步优选为42％～48％，更优选为43％～45％。
以所述SiO2的摩尔百分比为基准，本发明提供的阳极材料的制备原料包括Al2O310％～20％，进一步优选为12％～18％，更优选为13％～15％。
以所述SiO2的摩尔百分比为基准，本发明提供的阳极材料的制备原料包括Na2CO35％～15％，进一步优选为7％～12％，更优选为8％～10％。
以所述SiO2的摩尔百分比为基准，本发明提供的阳极材料的制备原料包括LiF15％～20％，进一步优选为16％～19％，更优选为17％～18％。
以所述SiO2的摩尔百分比为基准，本发明提供的阳极材料的制备原料包括YF3 5％～15％，进一步优选为7％～12％，更优选为8％～10％。
本发明还提供了上述技术方案所述阳极材料的制备方法，包括以下步骤：
将上述技术方案所述的制备阳极材料的原料混合，依次进行熔融、浇注和热处理，得到所述阳极材料。
在本发明中，所述混合的方式优选为研磨。本发明对所述研磨的过程没有特殊的限定，只要能够保证混合均匀即可。
在本发明中，所述熔融的温度优选为1350～1450℃，进一步优选为1370～1430℃，更优选为1380～1420℃；时间优选为40～50min，进一步优选为42～48min，更优选为44～46min；升温至所述熔融温度的升温速率优选为10℃/min。在本发明中，所述熔融的过程优选为：将所述混合得到的物料放入坩埚中，然后将坩埚放入提升炉中进行熔融。
在本发明中，所述浇注的过程优选为：将所述熔融得到的物料浇注在冷板金属模具中进行淬火，形成玻璃前驱体。
在本发明中，所述热处理的温度优选为600～700℃，进一步优选为620～680℃，更优选为640～660℃；时间优选为2～3h，进一步优选为2.2～2.8h，更优选为2.4～2.6h；升温至所述热处理温度的升温速率优选为5℃/min。
本发明还提供了一种锂电池阳极，包括集流体和涂覆在所述集流体上的正极材料；所述正极材料包括阳极材料、导电剂和粘结剂；所述阳极材料为上述技术方案所述的阳极材料或上述技术方案所述的制备方法得到的阳极材料。
在本发明中，所述导电剂优选包括乙炔黑。在本发明中，所述粘结剂优选包括聚偏氟乙烯。在本发明中，所述集流体优选包括铜箔。在本发明中，所述阳极材料、导电剂和粘结剂的质量比优选为6：3：1。
本发明还提供了上述技术方案所述锂电池阳极的制备方法，包括以下步骤：将阳极材料、导电剂、粘结剂和极性有机溶剂混合，得到浆料；将所述浆料涂覆在集流体上，干燥后压制，得到所述锂电池阳极。
在本发明中，所述有机溶剂优选包括N-甲基吡咯烷酮。在本发明中，所述阳极材料和极性有机溶剂的用量比为0.1g：0.5～0.75mL。
在本发明中，所述阳极材料、导电剂和粘结剂的质量比优选为6：3：1。
进行所述混合前，本发明还优选包括对阳极材料进行研磨。本发明对所述研磨的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
本发明对所述混合的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述涂覆的涂覆量优选为2.42～3.12mg/cm2。本发明对所述涂覆的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的进行即可。
在本发明中，所述干燥的温度优选为90～100℃，进一步优选为92～98℃，更优选为94～96℃；时间优选为12～13h。本发明对所述干燥的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的进行即可。在本发明中，所述干燥优选在干燥箱中进行。
本发明对所述压制的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明的具体实施例中，所述压制后得到的锂电池阳极的直径优选为14mm。
本发明还提供了一种锂电池，包括阳极、阴极和电解液；所述阳极为上述技术方案所述的锂电池阳极或上述技术方案所述制备方法制备得到的锂电池阳极。
本发明对所述阴极的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。在本发明中，所述电解液优选包括LiPF6电解液。在本发明中，所述LiPF6电解液的浓度优选为1mol/L。在本发明中，所述LiPF6电解液的溶剂优选包括碳酸乙烯和碳酸二乙酯；所述碳酸乙烯和碳酸二乙酯体积比优选为1：1。
在本发明的具体实施例中，将所述锂电池阳极组装成半电池进行性能测试。在本发明中，所述半电池包括阳极、阴极和电解液。在本发明中，所述阴极优选包括锂金属片。在本发明中，所述阳极和电解液为上述技术方案所述的锂电池阳极和电解液。
本发明对所述半电池的制备没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行制备即可。在本发明中，所述制备优选在充有氩气的手套箱中进行。在本发明中，所述手套箱中的氧气含量优选为＜1ppm。在本发明中，所述手套箱中的含水量优选为＜1ppm。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的一种阳极材料及其制备方法、锂电池阳极及其制备方法、锂电池进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
按照SiO2 45％、Al2O3 15％、Na2CO3 10％、LiF 20％和YF310％的摩尔百分比，称取SiO2 0.37g、Al2O3 0.21g、Na2CO3 0.15g、LiF 0.07g和YF3 0.20g，研磨混合均匀后，放入坩埚中，然后将坩埚放入提升炉中，以10℃/min的升温速率升温至1400℃进行熔融40min；将所述熔融得到的物料浇注在冷板金属模具中进行淬火，形成玻璃前驱体；将得到的玻璃前驱体以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理2h，得到阳极材料；
将得到的阳极材料进行研磨，然后取0.12g阳极材料、0.06g乙炔黑、0.02g聚偏氟乙烯和0.65mLN-甲基吡咯烷酮溶剂混合，以2.45mg/cm2的涂覆量涂覆在铜箔上，在600℃下干燥2h后，压制成直径为14mm锂电池阳极；
将锂电池阳极、锂箔阴极和LiPF6电解液(浓度为1mol/L，溶剂为体积比为1：1的碳酸乙烯和碳酸二乙酯)在充有氩气的手套箱(氧气和含水量均为<1ppm)中进行组装，得到半电池。
实施例2
按照SiO2 43％、Al2O3 15％、Na2CO3 10％、LiF 20％和YF3 12％的摩尔百分比，称取SiO2 0.35g、Al2O30.21g、Na2CO30.14g、LiF 0.07g和YF30.24g，研磨混合均匀后，放入坩埚中，然后将坩埚放入提升炉中，以10℃/min的升温速率升温至1400℃进行熔融40min；将所述熔融得到的物料浇注在冷板金属模具中进行淬火，形成玻璃前驱体；将得到的玻璃前驱体以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理2h，得到阳极材料；
将得到的阳极材料进行研磨，然后取0.12g阳极材料、0.06g乙炔黑、0.02g聚偏氟乙烯和0.65mLN-甲基吡咯烷酮溶剂混合，以2.45mg/cm2的涂覆量涂覆在铜箔上，在600℃下干燥2h后，压制成直径为14mm锂电池阳极；
将锂电池阳极、锂箔阴极和LiPF6电解液(浓度为1mol/L，溶剂为体积比为1：1的碳酸乙烯和碳酸二乙酯)在充有氩气的手套箱(氧气和含水量均为<1ppm)中进行组装，得到半电池。
实施例3
按照SiO2 45％、Al2O3 15％、Na2CO3 10％、LiF 17％和YF3 13％的摩尔百分比，称取SiO2 0.35g、Al2O3 0.20g、Na2CO3 0.14g、LiF 0.06g和YF3 0.25g，研磨混合均匀后，放入坩埚中，然后将坩埚放入提升炉中，以10℃/min的升温速率升温至1400℃进行熔融40min；将所述熔融得到的物料浇注在冷板金属模具中进行淬火，形成玻璃前驱体；将得到的玻璃前驱体以5℃/min的升温速率升温至600℃进行热处理2h，得到阳极材料；
将得到的阳极材料进行研磨，然后取0.12g阳极材料、0.06g乙炔黑、0.02g聚偏氟乙烯和0.65mLN-甲基吡咯烷酮溶剂混合，以2.45mg/cm2的涂覆量涂覆在铜箔上，在600℃下干燥2h后，压制成直径为14mm锂电池阳极；
将锂电池阳极、锂箔阴极和LiPF6电解液(浓度为1mol/L，溶剂为体积比为1：1的碳酸乙烯和碳酸二乙酯)在充有氩气的手套箱(氧气和含水量均为<1ppm)中进行组装，得到半电池。
性能测试
测试例1
对实施例1得到的阳极材料在充放电循环前、在电流密度为50mA·g-1下循环200次以及在电流密度为1A·g-1下循环1000次后进行XRD测试，测试结果如图1所示；从图1可以看出，本发明得到的阳极材料在充放电循环前和在电流密度为50mA·g-1下循环200次的XRD衍射峰曲线相匹配，同时在电流密度为1A·g-1下循环1000次后XRD衍射峰明显，因此本发明得到的阳极材料在大电流密度下多次循环后结构也能保持相对的稳定。
测试例2
对实施例1得到的阳极材料在电流密度为0.1A·g-1至5A·g-1的范围内进行倍率性能测试，测试结果如图2所示；从图2可以看出，当电流密度由0.1A·g-1增加到0.5A·g-1时，比容量由200mAh·g-1下降到140mAh·g-1，当电流密度达到5A·g-1时比容量达到最低值75mAh·g-1。随着电流密度的减小，比容量由最低值逐渐增加。当电流密度减小到0.5A·g-1时，比容量恢复到140mAh·g-1；电流密度达到0.1A·g-1时比容量恢复到200mAh·g-1。本发明得到的阳极材料具有优异的倍率性能，保持了很好的稳定性。
测试例3
对实施例2得到的玻璃前驱体(GP)和阳极材料(YLFGC)在电流密度为0.05A·g-1下进行恒流充放电测试，测试结果如图3所示；从图3可以看出，本发明得到的阳极材料的放电比容量200mAh·g-1，库伦效率为99％；而得到的玻璃前驱体的放电比容量为140mAh·g-1，相比于阳极材料降低了30％。
测试例4
对实施例3得到阳极材料在电流密度为1A·g-1下进行恒流充放电测试，循环次数为1000次，测试结果如图4所示，从图4可以看出，本发明得到的阳极材料的第一个放电比容量为435.2mAh·g-1，第一个库仑效率为26％；在1000次的循环测试中，放电比容量出现先上升后下降的趋势，放电比容量在上升到170mAh·g-1后略微下降到158mAh·g-1；回收现象明显，库伦效率迅速稳定在99％，表明阳极材料在大电流下也具有很好的循环稳定性。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种阳极材料，其特征在于，由包括以下摩尔百分比的原料经熔融和热处理制备得到：
SiO240％～50％、Al2O310％～20％、Na2CO35％～15％、LiF 15％～20％和YF35％～15％。
2.权利要求1所述阳极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求1所述的制备阳极材料的原料混合，依次进行熔融、浇注和热处理，得到所述阳极材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述熔融的温度为1350～1450℃，时间为40～50min。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为600～700℃，时间为2～3h。
5.一种锂电池阳极，其特征在于，包括集流体和涂覆在所述集流体上的正极材料；
所述正极材料包括阳极材料、导电剂和粘结剂；
所述阳极材料为权利要求1所述的阳极材料或权利要求2～4任一项所述制备方法制备得到的阳极材料。
6.根据权利要求5所述的锂电池阳极，其特征在于，所述导电剂包括乙炔黑；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯；所述集流体包括铜箔；
所述阳极材料、导电剂和粘结剂的质量比为6：3：1。
7.权利要求5或6所述锂电池阳极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将阳极材料、导电剂、粘结剂和极性有机溶剂混合，得到浆料；
将所述浆料涂覆在集流体上，干燥后进行压制，得到所述锂电池阳极。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为90～100℃，时间为12～13h。
9.一种锂电池，包括阳极、阴极和电解液，其特征在于，所述阳极为权利要求5或6所述的锂电池阳极或权利要求7或8所述制备方法制备得到的锂电池阳极。
10.根据权利要求9所述的锂电池，其特征在于，所述电解液包括LiPF6电解液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210386288.5A CN114824271B (zh) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 一种阳极材料及其制备方法、锂电池阳极及其制备方法、锂电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210386288.5A CN114824271B (zh) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 一种阳极材料及其制备方法、锂电池阳极及其制备方法、锂电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114824271A true CN114824271A (zh) | 2022-07-29 |
| CN114824271B CN114824271B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=82536012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210386288.5A Active CN114824271B (zh) | 2022-04-13 | 2022-04-13 | 一种阳极材料及其制备方法、锂电池阳极及其制备方法、锂电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114824271B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101604745A (zh) * | 2009-07-07 | 2009-12-16 | 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 | 锂离子动力电池用硅酸盐正极材料及其制备方法、锂离子动力电池 |
| CN102884000A (zh) * | 2010-05-06 | 2013-01-16 | 旭硝子株式会社 | 硅酸-硼酸化合物和硅酸-硼酸-磷酸化合物、二次电池用正极、以及二次电池的制造方法 |
| CN110335987A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-10-15 | 齐鲁工业大学 | 一种可用作锂离子电池负极材料的TeO2-MoO3-Fe2O3微晶玻璃的制备方法 |
| CN111484247A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-08-04 | 海南大学 | 一种玻璃正极材料及其制备方法和应用 |
| US20210376314A1 (en) * | 2020-06-01 | 2021-12-02 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Composite cathode active material, cathode including the same, lithium battery employing the cathode, and preparation method thereof |
-
2022
- 2022-04-13 CN CN202210386288.5A patent/CN114824271B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101604745A (zh) * | 2009-07-07 | 2009-12-16 | 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司 | 锂离子动力电池用硅酸盐正极材料及其制备方法、锂离子动力电池 |
| CN102884000A (zh) * | 2010-05-06 | 2013-01-16 | 旭硝子株式会社 | 硅酸-硼酸化合物和硅酸-硼酸-磷酸化合物、二次电池用正极、以及二次电池的制造方法 |
| CN110335987A (zh) * | 2019-06-10 | 2019-10-15 | 齐鲁工业大学 | 一种可用作锂离子电池负极材料的TeO2-MoO3-Fe2O3微晶玻璃的制备方法 |
| CN111484247A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-08-04 | 海南大学 | 一种玻璃正极材料及其制备方法和应用 |
| US20210376314A1 (en) * | 2020-06-01 | 2021-12-02 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Composite cathode active material, cathode including the same, lithium battery employing the cathode, and preparation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114824271B (zh) | 2024-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | Progress and challenges of prelithiation technology for lithium‐ion battery | |
| US20180212244A1 (en) | Method for modifying lithium iron phosphate, positive electrode, and lithium ion battery | |
| Wang et al. | How to promote the industrial application of SiOx anode prelithiation: capability, accuracy, stability, uniformity, cost, and safety | |
| CN108321438B (zh) | 全石墨锂硫电池及其制备方法 | |
| CN207993958U (zh) | 一种石墨负极结构组合、锂电池电芯 | |
| CN103000874A (zh) | 一种碳包覆三元正极材料的制备方法 | |
| CN111769288A (zh) | 一种锂离子电池正极材料原位补锂的方法 | |
| CN102412395A (zh) | 二次锂离子电池用改性尖晶石锰酸锂及其制备方法 | |
| Zhao et al. | Constructing porous nanosphere structure current collector by nitriding for lithium metal batteries | |
| CN112952074B (zh) | 硼氧化物包覆的四元正极材料及其制备方法和应用 | |
| JP2014130826A (ja) | 蓄電デバイス用負極活物質及びその製造方法 | |
| CN115411351A (zh) | 一种离子/电子混合导电的固态界面层修饰的固态电池及其制备方法 | |
| CN107749469A (zh) | 一种锂电池用氮化碳负载二氧化钛的负极材料及制备方法 | |
| CN112820858A (zh) | 一种磷硫基界面膜保护的锂金属负极及其制备方法 | |
| CN114824271B (zh) | 一种阳极材料及其制备方法、锂电池阳极及其制备方法、锂电池 | |
| CN115312843A (zh) | 一种Se掺杂固态电解质及其制备方法与应用 | |
| CN115285947A (zh) | 一种钠离子电池用硒化物负极材料及其制备方法、钠离子电池 | |
| CN111864256B (zh) | 硫化物固态电解质及全固态锂二次电池 | |
| CN114447423A (zh) | 一种具有补锂和吸湿作用的硫化物固态电解质 | |
| CN114512718A (zh) | 一种复合固态电解质及其制备方法和高性能全固态电池 | |
| CN114203994A (zh) | 一种锂硫电池正极材料的制备方法及其应用 | |
| CN108134085B (zh) | 一种表面多层石墨烯化的石墨锂离子电池负极材料及制备方法 | |
| CN109065879B (zh) | 一种钠离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN112133967A (zh) | 一种全固态硫锂电池 | |
| CN114784275B (zh) | 一种阳极材料及其制备方法、锂电池阳极及其制备方法、锂电池 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |