CN115000409A - 一种固态硅锂电池正极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固态硅锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：取甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、苯甲酮基石墨烯、甲苯制成混合溶液，过滤取沉淀物进行洗涤，除去滤液并干燥，即得正极材料前驱体；步骤2：向所述正极材料前驱体中加入锂盐混合研磨，研磨均匀后，得到正极材料；步骤3：取金属盐改性剂溶于挥发性有机溶剂中，并加入正极材料混匀，粉碎筛分，即得固态硅锂电池正极材料。本发明在利用共沉淀方法制备前驱体过程中，添加特定的离子液体活性剂进行活化优化，更进一步提高了所制得正极材料的性能，可以实现高的电子或离子导电率，有助于提升电池的容量及循环性能。

Description

一种固态硅锂电池正极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及电池材料制备技术领域，尤其涉及一种固态硅锂电池正极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池作为一种新型绿色的二次电池，其广泛应用无线通信，交通运输，航空航天等各个方面，锂离子电池主要由正极材料，嵌锂的过渡金属氧化物、负极材料如高度石墨化的碳、隔膜如聚烯烃微孔膜和电解质材料等组成。而锂离子正极材料是制约锂离子电池各方面性能的至关重要的因素。
锂离子电池正极材料作为锂离子电池中的关键材料之一，它的性能好坏直接会影响整个锂离子电池性能的发挥。因此，要解决锂离子电池使用中出现的问题或者要提高锂离子电池性能时，研究人员主要是会关注锂离子电池正负极材料的性能和特点。
碳材料可以有效提高硫化锂材料电子导电性，并抑制硫化锂在充放电中体积膨胀,同时硫化锂纳米化可提高活性物质利用率，提高电化学性能。但是直接将硫化锂/碳复合难以形成连续的导电网络，并且会导致较低的离子导电率，从而影响固态电池的性能。
发明内容
1.要解决的技术问题
本发明的目的是为了解决现有技术中固态硅锂电池中正极材料难以实现高的电子或离子导电率的问题，而提出的一种固态硅锂电池正极材料的制备方法。
2.技术方案
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种固态硅锂电池正极材料，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯25-35份、苯甲酮基石墨烯40-50份、锂盐3-8份和甲苯10-20份。
优选地，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯35份、苯甲酮基石墨烯40份、锂盐8份和甲苯10份。
优选地，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯30份、苯甲酮基石墨烯45份、锂盐5份和甲苯15份。
优选地，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯25份、苯甲酮基石墨烯50份、锂盐3份和甲苯20份。
本发明还提出了一种固态硅锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：取甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、苯甲酮基石墨烯、甲苯制成混合溶液，添加催化剂和沉淀剂混匀，并进行沉淀反应；待沉淀不再增加，通氮气除去体系中的氧气，过滤取沉淀物进行洗涤，除去滤液并干燥，即得正极材料前驱体；
步骤2：向所述正极材料前驱体中加入锂盐混合研磨，研磨均匀后，进行高温烧结固化反应，得到正极材料；
步骤3：取金属盐改性剂溶于挥发性有机溶剂中，并加入正极材料混匀，高温搅拌至所述有机溶剂完全蒸发，在惰性气体气氛下高温热处理至干燥，粉碎筛分，即得固态硅锂电池正极材料。
优选地，所述步骤1中催化剂为石墨烯、碳纳米管或碳纳米线中的一种或几种的混合物。
优选地，所述步骤1中沉淀剂为氨水、柠檬酸或草酸中的一种或几种的混合物。
优选地，所述步骤2中高温烧结的条件为：控制烧结温度500-900℃，烧结时间10-24h，控制进气量35-40m3/h、排气量30-40m3/h，烧结炉压0-140Pa。
优选地，所述步骤3中金属盐改性剂为Al盐、Ti盐、Be盐中的一种或几种的混合物。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本发明中，制备锂电池正极材料的方法在利用共沉淀方法制备前驱体过程中，添加特定的离子液体活性剂进行活化优化，更进一步提高了所制得正极材料的性能，可以实现高的电子或离子导电率，有助于提升电池的容量及循环性能。
具体实施方式
下面将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一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
一种固态硅锂电池正极材料，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯25-35份、苯甲酮基石墨烯40-50份、锂盐3-8份和甲苯10-20份。
本发明还提出了一种固态硅锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：取甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、苯甲酮基石墨烯、甲苯制成混合溶液，添加催化剂和沉淀剂混匀，并进行沉淀反应；待沉淀不再增加，通氮气除去体系中的氧气，过滤取沉淀物进行洗涤，除去滤液并干燥，即得正极材料前驱体；
步骤2：向正极材料前驱体中加入锂盐混合研磨，研磨均匀后，进行高温烧结固化反应，得到正极材料；
步骤3：取金属盐改性剂溶于挥发性有机溶剂中，并加入正极材料混匀，高温搅拌至有机溶剂完全蒸发，在惰性气体气氛下高温热处理至干燥，粉碎筛分，即得长循环高容量锂电池正极材料。
本发明中，步骤1中催化剂为石墨烯、碳纳米管或碳纳米线中的一种或几种的混合物，沉淀剂为氨水、柠檬酸或草酸中的一种或几种的混合物。
本发明中，步骤2中高温烧结的条件为：控制烧结温度500-900℃，烧结时间10-24h，控制进气量35-40m3/h、排气量30-40m3/h，烧结炉压0-140Pa。
本发明中，步骤3中金属盐改性剂为Al盐、Ti盐、Be盐中的一种或几种的混合物。
本发明中，制备锂电池正极材料的方法在利用共沉淀方法制备前驱体过程中，添加特定的离子液体活性剂进行活化优化，更进一步提高了所制得正极材料的性能，可以实现高的电子或离子导电率，有助于提升电池的容量及循环性能。
实施例2：
其具有上述实施例的实施内容，其中，对于上述实施例的具体实施方式可参阅上述描述，此处的实施例不作重复详述；而在本申请实施例中，其与上述实施例的区别在于：
一种固态硅锂电池正极材料，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯35份、苯甲酮基石墨烯40份、锂盐8份和甲苯10份。
本发明还提出了一种固态硅锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：取甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、苯甲酮基石墨烯、甲苯制成混合溶液，添加催化剂和沉淀剂混匀，并进行沉淀反应；待沉淀不再增加，通氮气除去体系中的氧气，过滤取沉淀物进行洗涤，除去滤液并干燥，即得正极材料前驱体；
步骤2：向正极材料前驱体中加入锂盐混合研磨，研磨均匀后，进行高温烧结固化反应，得到正极材料；
步骤3：取金属盐改性剂溶于挥发性有机溶剂中，并加入正极材料混匀，高温搅拌至有机溶剂完全蒸发，在惰性气体气氛下高温热处理至干燥，粉碎筛分，即得长循环高容量锂电池正极材料。
实施例3：
其具有上述实施例的实施内容，其中，对于上述实施例的具体实施方式可参阅上述描述，此处的实施例不作重复详述；而在本申请实施例中，其与上述实施例的区别在于：
一种固态硅锂电池正极材料，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯30份、苯甲酮基石墨烯45份、锂盐5份和甲苯15份。
本发明还提出了一种固态硅锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：取甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、苯甲酮基石墨烯、甲苯制成混合溶液，添加催化剂和沉淀剂混匀，并进行沉淀反应；待沉淀不再增加，通氮气除去体系中的氧气，过滤取沉淀物进行洗涤，除去滤液并干燥，即得正极材料前驱体；
步骤2：向正极材料前驱体中加入锂盐混合研磨，研磨均匀后，进行高温烧结固化反应，得到正极材料；
步骤3：取金属盐改性剂溶于挥发性有机溶剂中，并加入正极材料混匀，高温搅拌至有机溶剂完全蒸发，在惰性气体气氛下高温热处理至干燥，粉碎筛分，即得长循环高容量锂电池正极材料。
实施例4：
其具有上述实施例的实施内容，其中，对于上述实施例的具体实施方式可参阅上述描述，此处的实施例不作重复详述；而在本申请实施例中，其与上述实施例的区别在于：
一种固态硅锂电池正极材料，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯25份、苯甲酮基石墨烯50份、锂盐3份和甲苯20份。
本发明还提出了一种固态硅锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：取甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、苯甲酮基石墨烯、甲苯制成混合溶液，添加催化剂和沉淀剂混匀，并进行沉淀反应；待沉淀不再增加，通氮气除去体系中的氧气，过滤取沉淀物进行洗涤，除去滤液并干燥，即得正极材料前驱体；
步骤2：向正极材料前驱体中加入锂盐混合研磨，研磨均匀后，进行高温烧结固化反应，得到正极材料；
步骤3：取金属盐改性剂溶于挥发性有机溶剂中，并加入正极材料混匀，高温搅拌至有机溶剂完全蒸发，在惰性气体气氛下高温热处理至干燥，粉碎筛分，即得长循环高容量锂电池正极材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种固态硅锂电池正极材料，其特征在于，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯25-35份、苯甲酮基石墨烯40-50份、锂盐3-8份和甲苯10-20份。
2.根据权利要求1所述的一种固态硅锂电池正极材料，其特征在于，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯35份、苯甲酮基石墨烯40份、锂盐8份和甲苯10份。
3.根据权利要求1所述的一种固态硅锂电池正极材料，其特征在于，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯30份、苯甲酮基石墨烯45份、锂盐5份和甲苯15份。
4.根据权利要求1所述的一种固态硅锂电池正极材料，其特征在于，包括以下质量比的原料：甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯25份、苯甲酮基石墨烯50份、锂盐3份和甲苯20份。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种固态硅锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：取甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、苯甲酮基石墨烯、甲苯制成混合溶液，添加催化剂和沉淀剂混匀，并进行沉淀反应；待沉淀不再增加，通氮气除去体系中的氧气，过滤取沉淀物进行洗涤，除去滤液并干燥，即得正极材料前驱体；
步骤2：向所述正极材料前驱体中加入锂盐混合研磨，研磨均匀后，进行高温烧结固化反应，得到正极材料；
步骤3：取金属盐改性剂溶于挥发性有机溶剂中，并加入正极材料混匀，高温搅拌至所述有机溶剂完全蒸发，在惰性气体气氛下高温热处理至干燥，粉碎筛分，即得固态硅锂电池正极材料。
6.根据权利要求5所述的一种固态硅锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中催化剂为石墨烯、碳纳米管或碳纳米线中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求5所述的一种固态硅锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中沉淀剂为氨水、柠檬酸或草酸中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求5所述的一种固态硅锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中高温烧结的条件为：控制烧结温度500-900℃，烧结时间10-24h，控制进气量35-40m3/h、排气量30-40m3/h，烧结炉压0-140Pa。
9.根据权利要求5所述的一种固态硅锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中金属盐改性剂为Al盐、Ti盐、Be盐中的一种或几种的混合物。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120028127A1 (en) * 2010-07-29 2012-02-02 Nokia Corporation Apparatus and associated methods
CN106340642A (zh) * 2016-11-30 2017-01-18 烟台卓能电池材料股份有限公司 一种长循环高容量锂电池正极材料及制备方法
CN211530114U (zh) * 2020-04-10 2020-09-18 泰兴市宸泰新能源科技有限公司 一种长寿命的锂离子电池
CN113488627A (zh) * 2021-07-12 2021-10-08 江西瑞马新能源材料技术有限公司 一种固态硅锂电池正极材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120028127A1 (en) * 2010-07-29 2012-02-02 Nokia Corporation Apparatus and associated methods
CN106340642A (zh) * 2016-11-30 2017-01-18 烟台卓能电池材料股份有限公司 一种长循环高容量锂电池正极材料及制备方法
CN211530114U (zh) * 2020-04-10 2020-09-18 泰兴市宸泰新能源科技有限公司 一种长寿命的锂离子电池
CN113488627A (zh) * 2021-07-12 2021-10-08 江西瑞马新能源材料技术有限公司 一种固态硅锂电池正极材料及其制备方法

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