[發明專利]多元摻雜錳酸鋰正極片及其生產方法

無效

• 申請號: 200810058277.4
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101262052A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 楊成云
• 申請（專利權）人: 楊成云
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/62;H01M4/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池，更具體的說是涉及一種利用多元摻雜錳酸鋰正極活性材料生產正極片的方法。

背景技術

鋰離子電池自出現以來，以其重量輕、容量高、工作電壓高、無污染等優點而得到迅速發展，但是，電動工具主要還是使用鎳鎘、鎳氫、鉛酸電池。目前用于生產鋰離子電池正極片的材料主要有鈷酸鋰LiCoO₂、鎳酸鋰LiNiO₂和錳酸鋰LiMn₂O₄三種。鈷酸鋰LiCoO₂具有良好的電化學性能和3.6V的工作電壓，技術較為成熟，是當前市場的主流產品，但鈷的儲量有限，價格昂貴。鎳酸鋰LiNiO₂雖具有價格和儲量上的優勢，容量高達190mAh/g-210mAh/g，但工作電壓低、制備難度大。錳酸鋰LiMn₂O₄具有高電壓、低成本、自放電小、低污染、資源豐富等優點，但循環性能差、高溫容量衰降速率大。自2005年以來，有些廠家開始對磷酸鐵鋰進行研究，磷酸鐵鋰雖然具有更高倍率的放電優勢，但是目前尚處于初期研發和試驗階段，技術尚不成熟，不能實現商品化。

為了提高錳酸鋰LiMn₂O₄材料的循環性能和降低高溫容量衰降的速率，也有人進行了研究，如申請號為200510010979.1的專利申請中公開了一種鋰離子電池用多元摻雜錳酸鋰正極活性材料，在合成錳酸鋰復合氧化物的過程中，采用多元摻雜的方法穩定尖晶石結構，從而提高了錳酸鋰復合氧化物的循環性能和降低高溫容量衰降的速率。利用此專利申請公開的技術方案制得了領先于行業水平的多元摻雜錳酸鋰正極活性材料，經測試，應用此材料生產出來的錳酸鋰電池比原有電池循環性能好，高溫容量衰降速率低，可以廣泛應用于電動摩托車和電動自行車上，實現了商品化，取得可喜的成果。

發明內容

為了進一步提高采用申請號為200510010979.1的專利申請中所述的多元摻雜錳酸鋰正極活性材料生產出來的電池循環性能，進一步降低該電池高溫容量衰降的速率，本發明對采用上述多元摻雜錳酸鋰正極活性材料生產電池正極片的生產配方和生產方法進行了改進，應用本發明所述的技術方案生產出來的正極片組裝成錳酸鋰鋰離子電池后，經測試，錳酸鋰電池的循環性能更好、高溫容量衰降速率更低。

為實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現。

生產錳酸鋰電池正極片的原料配比為：多元摻雜錳酸鋰正極活性材料85-95份，導電劑2-8份，粘合劑1.5-5.2份。

導電劑可以是乙炔黑、碳納米管、碳纖維、石墨、碳黑等導電劑中的一種或者兩種以上的混和物。粘合劑可以是LA132膠、聚氧化乙烯(PEO)等水性粘合劑；也可以是聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等有機粘合劑，溶劑可以選擇N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)等。

更優選地，生產錳酸鋰電池正極片的原料配比為：多元摻雜錳酸鋰正極活性材料89-93份，導電劑3-6.5份，粘合劑2-5.2份。粘合劑更優選地采用LA132膠、聚氧化乙烯(PEO)等水性粘合劑。

當采用水性粘合劑時正極片采用如下步驟進行生產：

①按比例稱取水性粘合劑、導電劑，將二種料依次加入攪拌桶內與蒸餾水或去離子水混合均勻制得正極導電膠；

②勻速加入對應比例的多元摻雜錳酸鋰正極活性材料，將正極導電膠、多元摻雜錳酸鋰正極活性材料攪拌均勻制得正極漿料，正極漿料的粘度在5000mpa.s-9000mpa.s(毫帕秒)之間；

③將制得的正極漿料進行抽真空處理，并用100-400目濾網過濾，正極漿料溫度控制在25℃-75℃之間；

④將制得的正極漿料按照常規方法進行制膜即得正極片。

當采用有機粘合劑時正極片采用常規方法制造。

將制得的正極片按照常規方法組裝成錳酸鋰電池，按照下表所示的循環工步進行55℃高溫性能測試和常溫性能測試。