[發明專利]一種硫/炭包覆的錳酸鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201410265895.1
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104064745A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 孫琦;李巖;孫慧英
• 申請（專利權）人: 青島乾運高科新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種硫/炭包覆的錳酸鋰正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池自商業化以來，鋰離子電池所用的正極材料大多為錳酸鋰、錳酸鋰或三元材料等，其組分主要是活性材料加導電劑再加粘結劑，所述活性材料為錳酸鋰、錳酸鋰或三元等；負極材料大多采用石墨為活性物質，再添加一些導電劑和粘結劑；其優點是容量較高，循環壽命長，但是錳資源匱乏、價格昂貴且具有毒性，因此尋求價格優廉、性能可靠、環境友好的正極材料成為鋰離子電池的重要研究方向。以錳酸鋰為代表的尖晶石型正極材料和三元材料層狀氧化物在過去十年中得到廣泛研究，但是由于其各自存在的缺陷制約了他們的發展前景。另外，正負極材料組成的體系有個共同的特點就是放電后期，尤其是在放電結束時，電壓下降非常快，也就是在這個電壓區間里面，鋰離子電池的容量幾乎沒有了。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何克服現有技術的上述缺陷，提供一種硫/炭包覆的錳酸鋰正極材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本硫/炭包覆的錳酸鋰正極材料按重量份計，由以下組分按照所示比例制備而成，硫/炭復合材料15~25、活性材料80~85、功能性材料5~10、導電材料3~5、粘結材料3~5。

作為優化，所述功能性材料為60%的硝酸鐵鋰溶液。

作為優化，所述正極材料為錳酸鋰。

作為優化，所述導電劑為鱗片石墨。

本硫/炭包覆的錳酸鋰正極材料制備方法包括以下步驟：

（1）按照上述重量份比例，將碳材料與升華硫或硫磺粉放入二氧化鋯或瑪瑙球磨罐，在手套箱中將球磨罐注入高純惰性氣體后，置于行星球磨機上球磨5h，球磨轉速為500 r/min，單質硫和碳的質量比為1:2~3∶2 ；即得硫/碳復合材料，將該硫/碳復合材料在烘箱中以10℃/min的加熱速率升溫至180℃，并在此溫度下保溫24h；

（2）將硫/碳復合材料分散在體積比為3:1的水和丙酮的混合溶劑、水或氯仿中，超聲或者攪拌，使其完全均勻地分散；

（3）將活性材料、功能性材料、導電材料、粘結材料的加入混合溶液中，再次超聲或者攪拌，加入或不加摻雜酸，整個混合溶液體系呈酸性，其pH值介于2~4之間；

（4）在冰水浴和惰性氣氛保護下，加入過硫酸銨水溶液或FeCl₃的氯仿溶液，恒溫下攪拌反應24h，然后將反應產物離心分離，洗滌，放入60℃的真空干燥箱中烘干，研磨至粉末。

本發明一種硫/炭包覆的錳酸鋰正極材料制備方法方法簡單，成本低廉，克服了鋰離子電池因為保護板自放電而造成失效的缺陷，從而改善整個電池組的自放電，實現延長鋰電池存放時間的目的，保證用戶使用完用電器而不充電的情況下可以儲存較長的時間。

具體實施方式

本硫/炭包覆的錳酸鋰正極材料按重量份計，由以下組分按照所示比例制備而成，硫/炭復合材料15~25、活性材料80~85、功能性材料5~10、導電材料3~5、粘結材料3~5。所述功能性材料為60%的硝酸鐵鋰溶液。所述正極材料為錳酸鋰。所述導電劑為鱗片石墨

本硫/炭包覆的錳酸鋰正極材料制備方法包括以下步驟：

（1）按照上述重量份比例，將碳材料與升華硫或硫磺粉放入二氧化鋯或瑪瑙球磨罐，在手套箱中將球磨罐注入高純惰性氣體后，置于行星球磨機上球磨5h，球磨轉速為500 r/min，單質硫和碳的質量比為1:2~3∶2 ；即得硫/碳復合材料，將該硫/碳復合材料在烘箱中以10℃/min的加熱速率升溫至180℃，并在此溫度下保溫24h；

（2）將硫/碳復合材料分散在體積比為3:1的水和丙酮的混合溶劑、水或氯仿中，超聲或者攪拌，使其完全均勻地分散；

（3）將活性材料、功能性材料、導電材料、粘結材料的加入混合溶液中，再次超聲或者攪拌，加入或不加摻雜酸，整個混合溶液體系呈酸性，其pH值介于2~4之間；

（4）在冰水浴和惰性氣氛保護下，加入過硫酸銨水溶液或FeCl₃的氯仿溶液，恒溫下攪拌反應24h，然后將反應產物離心分離，洗滌，放入60℃的真空干燥箱中烘干，研磨至粉末。

本發明包括但不限于上述實施方式，任何符合本權利要求書描述的產品，均落入本發明的保護范圍之內。