[發明專利]一種鋰離子電池復合正極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710209013.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106935830B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 王禹舟;賀春華;張海燕;李運勇
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;H01G11/50
• 代理公司: 44329 廣東廣信君達律師事務所
• 代理人: 張燕玲;楊曉松

本發明屬于新能源領域，公開了一種鋰離子電池復合正極材料及其制備方法和應用。所述復合材料由Li[Ni_1?x?yCo_xMn_y]O₂和三維石墨烯組成。二維石墨烯表面能高，容易發生團聚，而三維石墨烯穩定性好，比表面積大且利用率高，能增加電解質對電極材料的浸潤性，提高電極儲能能力。在Li[Ni_1?x?yCo_xMn_y]O₂材料中摻雜三維石墨烯能有效地提高材料的循環性能和比容量。該方法是通過Pechini法制備出了Li[Ni_1?x?yCo_xMn_y]O₂，再通過高能球磨方法和三維石墨烯結合，最后與粘結劑(CMC+SBS)和導電劑混合后涂覆于鋁箔上制備出正極。本發明制備的復合材料具有循環性能好，比容量高等特點。

技術領域

本發明屬于新能源領域，特別涉及一種鋰離子電池復合正極材料及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，隨著電子信息技術的飛速發展，筆記本電腦、移動電話、攝像機等便攜式電子產品的日益普及以及一些軍用設備等的發展，不僅要求化學電源的小型化，還要求比能量高，循環壽命長，貯存性能好，對環境無污染等。鋰離子電池由于工作電壓高(3.6V，是鎘-鎳、氫-鎳電池的三倍)、體積小(比氫-鎳電池小30％)、質量輕(比氫-鎳電池輕50％)、比能量高(140Wh·kg^-1，是鎘-鎳電池的2～3倍，氫-鎳電池的1～2倍)、無記憶效應、無污染、自放電小、循環壽命長，是21世紀發展的理想能源。

在鋰離子電池的發展過程中，作為鋰源的正極材料是鋰離子電池發展的關鍵，它既是鋰離子電池容量提高的瓶頸，也是決定鋰離子電池價格最重要的因素，其好壞直接決定了最終鋰離子電池產品的性能指標。通過研究，人們在LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄的基礎上發現了同樣具有層狀a-NaFeO₂晶體結構的Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂，Ni-Co-Mn三元素協同效應使LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂綜合了其它材料的優點，如LiCoO₂良好的循環性能、LiNiO₂的高比容量和LiMn₂O₄的高安全性及低成本等特點，被認為是最有應用前景的新型正極材料，也被認為是用于純動力電源(EV)和混合型動力電源(HEV)的理想選擇。

然而，與LiCoO₂相比Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂的導電性能與倍率性能不佳，影響了其更廣泛的應用。為了改善該材料的電化學性能，人們從制備方法的改進和摻雜改性等方面進行了研究。而相比于石墨烯而言，三維結構能夠為石墨烯材料提供很高比表面積、更優異的力學性能以及由于三維結構而產生的多孔性。由于三維石墨烯超高的比表面積和多孔結構可以提供更大的表面積，這樣大的表面積能夠促進雙電層的形成，并且由于其獨特的交聯網絡結構易于電解液的傳輸，有利于加快離子擴散，其中離子的擴散可以由其極快的弛豫時間推測出來。通過摻雜三維石墨烯可以很好改善該材料的電化學性能。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種鋰離子電池復合正極材料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種上述制備方法制備得到的鋰離子電池復合正極材料。

本發明的再一目的在于提供上述鋰離子電池復合正極材料的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：