[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用包覆材料的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410113231.3
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103915629A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 涂健;胡海波;劉凱;劉志航
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南立方新能源科技有限責任公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 羅偉平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池用包覆材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池用包覆材料一般具有芯層和包覆層，包覆層的作用主要是穩(wěn)定芯層的表面，防止芯層的表面結(jié)構(gòu)被破壞，如在LiNi_0.5Mn_1.5O₄的表面包覆金屬氧化物就可以提高其在高電壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性（如CN102709525A公開的技術(shù)方案）、在石墨粉體表面設置包覆層也可以提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性（如CN102255077A的中國專利申請所公開的技術(shù)方案）；包覆層還可以起到提高電導率的作用，如在LiFePO₄表面包覆碳層就可以提高其導電性能。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中的鋰離子電池用包覆材料的制備方法一般包括固-固相混合、液-液相混合和固-液相混合三種方式。

其中，固-固相混合是將芯層材料及包覆層材料均粉碎或者制備成納米級材料，然后固相混合，再壓片以增加芯層材料與包覆層材料之間的接觸力，然后進行燒結(jié)、粉碎，以得到包覆材料（如CN101339987A的中國專利申請所公開的技術(shù)方案）。該方法所存在的問題是芯層材料與包覆層材料很難混合均勻，且由于固固相之間的接觸力較小，燒結(jié)后包覆層與芯層之間的結(jié)合力不夠緊密，導致包覆不均勻，材料的一致性較差，其優(yōu)點在于耗能相對較少。

液-液相混合是將芯層材料及包覆層材料做成溶液或者凝膠，然后進行混合，再干燥、煅燒、粉碎后得到包覆材料，如201310069290.0的中國專利申請公開的技術(shù)方案。該方法所存在的問題在于需要消耗大量溶劑，在干燥過程中會消耗大量的能量，某些材料受物理化學性質(zhì)限制，無法制備成水溶液，需要使用大量有機溶劑，還可能造成環(huán)境的污染（如包覆氟化物的時候）。

固-液相混合則是將芯層材料置于包覆層材料的前驅(qū)體溶液中，然后加入沉淀劑，使包覆層材料包覆在芯層材料表面，干燥、燒結(jié)、粉碎后得到包覆材料，如CN102709525A公開的技術(shù)方案。這種方法的缺點在于其需要消耗大量的溶劑，在干燥過程中會消耗大量的能量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種鋰離子電池用包覆材料的制備方法，該方法可以使芯層材料與包覆層材料均勻混合，接觸緊密，同時能耗較?。辉谑褂梅撬芤旱陌踩芤簳r（如包覆氟化物使用的有機溶劑），其溶劑量相對較少，造成的環(huán)境污染也較少。

為了達到上述要求，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種鋰離子電池用包覆材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，將芯層材料置于攪拌罐中攪拌；

步驟二，將包覆層材料制成溶液、溶膠、凝膠或乳濁液；

步驟三，將步驟二制得的溶液、溶膠、凝膠或乳濁液置于噴霧機中，將該溶液、溶膠、凝膠或乳濁液霧化后噴灑至芯層材料的表面，繼續(xù)攪拌，使芯層材料的表面被溶劑完全潤濕，并使包覆層材料在芯層材料的表面均勻吸附；

步驟四，干燥、煅燒、粉碎后即得到鋰離子電池用包覆材料。

其中，溶液是針對那些可溶性的物質(zhì)而言的（如氫氧化鋰），使用時，將包覆層材料加入溶劑中溶解即可。

其中，溶膠可以采用分散法和凝聚法這些常規(guī)的方法制備，其中，分散法又包括研磨法、膠溶法、超聲波分散法和電弧法等，凝聚法又包括化學凝聚法和物理凝聚法。制成的溶膠還可以采用滲析法和超過濾法等方法進行凈化，以減少其中包含的雜質(zhì)。當然，也可以直接采用市售的包覆層材料的溶膠、凝膠和乳濁液。溶膠的例子如硅溶膠

凝膠則可以通過溶膠的凝膠化來獲得，當然，也可以采用市售的包覆層材料的凝膠。凝膠的例子如氫氧化鋁凝膠。

乳濁液可以通過將過量的包覆層材料加入溶劑中而形成，當然也可以采用市售的乳濁液。乳濁液的例子如石灰漿。

作為本發(fā)明鋰離子電池用包覆材料的制備方法的一種改進，步驟一所述的攪拌的速度為100-1000r/min。攪拌速度太大，不利于溶液、溶膠、凝膠或乳濁液在芯層材料的表面的浸潤和吸附，進而導致包覆不均勻；攪拌速度太小，又會造成過多的溶液、溶膠、凝膠或乳濁液堆積在部分區(qū)域，而其他區(qū)域則溶液、溶膠、凝膠或乳濁液較少，溶液、溶膠、凝膠或乳濁液較少的區(qū)域的芯層材料的表面不能完全被溶劑浸潤，造成包覆不均勻，溶液、溶膠、凝膠或乳濁液較多的區(qū)域又會造成溶劑和包覆層材料的浪費，而且還會造成后期干燥的能耗加大。所以攪拌速度的選擇，一般會與包覆材料的芯體材料直徑大小、液滴直徑大小及液滴噴灑速度有關(guān)。