[發明專利]鋰離子二次電池正極材料制備工藝

無效

• 申請號: 201110086826.0
• 申請日: 2011-04-07
• 公開（公告）號: CN102738443A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 劉天龍
• 申請（專利權）人: 劉天龍
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/1397
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 董彬

【技術領域】

本發明涉及一種電池生產工藝，尤其是指一種鋰離子二次電池正極材料制備工藝。

【背景技術】

近年來，隨著新能源經濟的發展，高性能的鋰離子正極材料的開發也越來越受重視。如對磷酸鐵鋰、鈦酸鋰、富鋰鎳錳氧等材料的改性方面，主要集中在在材料表面包覆碳材料以及摻雜金屬離子進入材料的晶格這兩種方式。一般認為，摻雜金屬離子的目的是為了改善材料的本征電導率，但實際情況是，材料本身并未因摻雜了金屬離子而得到了改善了，制備的電池性能也并未提升，有的反而起到了負面作用。包覆碳材料這一方法確實提高了如磷酸鐵鋰等材料的導電性能，進而提升了制備的電池的電化學性能。但是，以往的改善技術都是集中在通過提高碳含量來提高材料的電導率以及提高材料對電解液的吸附能力，而這種方式帶來的負面影響往往是降低了材料的壓實密度，增加了電池漿料的配制難度，進而降低了材料制備的電池的電化學性能。

【發明內容】

本發明的目的在于克服了上述缺陷，提供一種材料的包覆量少，壓實密度高，吸液能力強，制備的電池在單位體積容量發揮，大倍率放電等方面具有明顯的優勢。

本發明的目的是這樣實現的：一種鋰離子二次電池正極材料制備工藝，它包括

A)、制備插入了金屬化合物的石墨或者插入了金屬化合物的具有部分層狀結構的碳材料；具體的包括步驟

A1)、先將石墨或者碳材料與氧化劑混合均勻，然后加入插入劑和金屬化合物，在0-99攝氏度下連續攪拌反應0.5-10小時；

所述石墨或者碳材料包括天然石墨、人造石墨以及各種具有部分層狀結構的碳元素材料中的一種或幾種；

所述金屬化合物包括金屬氧化物、金屬有機鹽和金屬無機鹽化合物中的一種或幾種；

所述氧化劑包括雙氧水、高錳酸鹽、高氯酸鹽、高溴酸鹽、過硫酸鹽、重鉻酸鹽、過氧化物、氯化三鐵、濃硫酸、濃硝酸等中的一種或幾種；

所述插入劑包括甲酸、乙酸、丙酸等有機酸或酸酐中的一種或幾種；

所述石墨或者碳材料、氧化劑、插入劑和金屬化合物按質量混合的比例為1∶(1-10)∶(0.1-3)∶(0.025-1)混合；

A2)、用去離子水清洗至中性，而后脫水烘干/燒制即可得到插入了金屬化合物的石墨或者碳材料插層。

上述方法中，所述插入了金屬化合物的石墨或者(插入了金屬化合物的)具有部分層狀結構的碳材料制備；

上述方法中，所述插入劑的比例為液態插入劑和固態插入劑的質量總和，同時添加了液態插入劑和固態插入劑的情況下，液態插入劑和固態插入劑可按任意比例混搭；

上述方法中，所述石墨或者碳材料、氧化劑、插入劑和金屬化合物按質量混合的比例為1∶(2-5)∶(0.5-2)：(0.1-0.7)混合，其中液態的氧化劑和液態的插入劑都按固體含量計算；

上述方法中，所述氧化劑若含有液態和固態兩種類型，則需先將石墨與固體氧化劑混合均勻，然后再加入液態氧化劑；所述氧化劑的比例為液態氧化劑和固態氧化劑的質量總和，同時添加了液態氧化劑和固態氧化劑的情況下，固態氧化劑和液態氧化劑的質量比值在0.01-1；

上述方法中，所述固態氧化劑和液態氧化劑的質量比值在0.025-0.45；

上述方法中，所述步驟B執行烘干處理，對應中空氣氣氛下烘干溫度不超過90攝氏度，對應抽真空條件或者惰性氣氛下，則烘干溫度不超過150攝氏度；

上述方法中，將插入了金屬化合物的石墨或者(插入了金屬化合物的)具有部分層狀結構的碳材料與化學通式為Li_xA_yB_w(XO₄)_z和/或LiF_bM_cN_dO_e中的一種或幾種物質進行混合燒制，混合燒制的氣氛條件為惰性氣氛或者還原性氣氛，燒制溫度不高于1000攝氏度，高溫維持時間0.5-20小時，包覆量在0.5-3％；