[發(fā)明專利]鋰離子電池正極材料的制備方法及采用該方法制備得到的鋰離子電池正極材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710391692.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN107275594B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛方會(huì);楊玉潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東燭光新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京卓恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 陳益思

1.一種鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，主要包括如下步驟:

步驟1，配制含有石墨烯的包覆層漿料，噴霧進(jìn)入包覆室，并使得形成的顆粒帶有電荷，且每個(gè)顆粒的帶電量為Q1；

步驟2，將核結(jié)構(gòu)組分噴入包覆室，并使得其表面帶有與步驟1所述顆粒相反的電荷，且每個(gè)顆粒的帶電量為Q2；

步驟3，包覆反應(yīng)：調(diào)節(jié)包覆室內(nèi)的氣流，使得步驟1的顆粒均勻的包覆于步驟2所述的核結(jié)構(gòu)表面；

步驟4，進(jìn)行后處理得到成品鋰離子電池正極材料顆粒；

步驟1所述的石墨烯包括非官能團(tuán)化石墨烯和/或官能團(tuán)化石墨烯；步驟1所述包覆層漿料中還包含傳統(tǒng)包覆層原料或/和聚合物單體；

當(dāng)石墨烯為非官能團(tuán)石墨烯，所述包覆層漿料包含傳統(tǒng)包覆層原料時(shí)，步驟4所述的后處理為：碳化；

當(dāng)石墨烯為非官能團(tuán)石墨烯，所述包覆層漿料包含聚合物單體時(shí)，步驟4所述的后處理為：將步驟3得到的產(chǎn)物，置于含有引發(fā)劑的環(huán)境中，促使單體聚合，將包覆層緊密的粘接在一起，之后碳化即得到成品鋰離子電池正極材料；

當(dāng)石墨烯為非官能團(tuán)石墨烯，所述包覆層漿料包含傳統(tǒng)包覆層原料和聚合物單體時(shí)，步驟4所述的后處理為：將步驟3得到的產(chǎn)物，置于含有引發(fā)劑的環(huán)境中，促使單體聚合，將包覆層緊密的粘接在一起，之后碳化即得到成品鋰離子電池正極材料；

當(dāng)石墨烯為官能團(tuán)石墨烯，所述包覆層漿料包含傳統(tǒng)包覆層原料時(shí)，步驟4所述的后處理為：將步驟3得到的產(chǎn)物進(jìn)行還原處理，促使石墨烯片層之間官能團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，形成緊密連接的包覆層結(jié)構(gòu)，之后進(jìn)行熱處理提高包覆層的導(dǎo)電率最終得到成品鋰離子電池正極材料；

當(dāng)石墨烯為官能團(tuán)石墨烯，所述包覆層漿料包含聚合物單體時(shí)，步驟4所述的后處理為：將步驟3得到的產(chǎn)物進(jìn)行還原處理，促使石墨烯片層之間官能團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，形成緊密連接的包覆層結(jié)構(gòu)；再置于含有引發(fā)劑的環(huán)境中，促使單體聚合，將包覆層緊密的粘接在一起，之后碳化即得到成品鋰離子電池正極材料；

當(dāng)石墨烯為官能團(tuán)石墨烯，所述包覆層漿料包含傳統(tǒng)包覆層原料和聚合物單體時(shí)，步驟4所述的后處理為：將步驟3得到的產(chǎn)物進(jìn)行還原處理，促使石墨烯片層之間官能團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，形成緊密連接的包覆層結(jié)構(gòu)；再置于含有引發(fā)劑的環(huán)境中，促使單體聚合，將包覆層緊密的粘接在一起，之后碳化即得到成品鋰離子電池正極材料；

其中，所述傳統(tǒng)包覆層原料為酚醛樹脂、密胺樹脂、過氯乙烯、瀝青、硬脂酸、PVC、聚丙烯腈、天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、乙丙橡膠、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯中的至少一種；所述聚合物單體包括甲基丙烯酸酯類、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯腈、二乙烯基苯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-丙烯酰嗎啉、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、正丙烯酸己酯、2-丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸十二酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、二縮三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧化季戊四醇丙烯酸酯、雙-三羥基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙氧化甘油三丙烯酸酯、三(2-羥乙基)異氰脲酸三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一種。

2.一種權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟2所述核結(jié)構(gòu)為一次顆粒結(jié)構(gòu)或二次顆粒結(jié)構(gòu)，所述核結(jié)構(gòu)中包含鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳、鎳鈷鋁、鎳酸鋰、鋰釩氧化物、富鋰正極材料中的至少一種。

3.一種權(quán)利要求2所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述官能團(tuán)化石墨烯中的官能團(tuán)為羧基、羥基、環(huán)氧基、羰基、硝基、氨基中的至少一種。

4.一種權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，Q2≥2*Q1。

5.一種權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，Q2≥10*Q1。

6.一種權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料制備方法制備得到的鋰離子電池正極材料，包括核結(jié)構(gòu)和殼結(jié)構(gòu)，所述殼結(jié)構(gòu)均勻包覆于所述核結(jié)構(gòu)的表面，其特征在于，所述殼結(jié)構(gòu)中含有石墨片層，且厚度為h，h≤100nm；所述殼結(jié)構(gòu)中的石墨烯片層是通過靜電吸附作用均勻的包覆于所述核結(jié)構(gòu)表面進(jìn)而形成殼結(jié)構(gòu)包覆層。