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

本發(fā)明屬于儲能研究領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，所述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)表面，所述殼結(jié)構(gòu)厚度為h，h≤100nm。所述鋰離子電池正極材料制備方法包括：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；從而制的性能優(yōu)良的鋰離子電池正極材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲能材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種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。

背景技術(shù)

鋰離子電池以其快速充放電、低溫性能好、比能量大、自放電率小、體積小、重量輕等優(yōu)勢，自其誕生以來，便給儲能領(lǐng)域帶來了革命性的變化，被廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備和電動汽車中。然而隨著人們生活水平的提高，更高的用戶體驗對鋰離子電池提出了更高的要求：更長的待機(jī)時間、更加快速的充放電速度等；為了解決上述問題必須尋找新的性能更加優(yōu)異的電極材料。

目前商業(yè)化的鋰離子電池正極材料，基本均為半導(dǎo)體或絕緣體，材料顆粒本身的導(dǎo)電性能非常差，為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)主要有將材料顆粒納米化之后造球得到二次顆粒結(jié)構(gòu)、一次顆粒造球過程中加入具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的導(dǎo)電材料等等，以提高正極材料整體顆粒的導(dǎo)電性能；同時采用包覆技術(shù)，對材料表面進(jìn)行包覆，從而增加材料表面的導(dǎo)電性能。

2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈·K·海姆(Andre K.Geim)等采用機(jī)械剝離法首次制備得到石墨烯(Graphene)，由此拉開了該材料制備、運(yùn)用研究的序幕。所謂石墨烯，是指碳原子之間呈六角環(huán)形排列的一種片狀體，通常由單層或多層石墨片層構(gòu)成，可在二維空間無限延伸，可以說是嚴(yán)格意義上的二維結(jié)構(gòu)材料。其具有比表面積大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)良、熱膨脹系數(shù)低等突出優(yōu)點：具體而言，高的比表面積(理論計算值：2630m2/g)；高導(dǎo)電性、載流子傳輸率(200000cm2/V·s)；高熱導(dǎo)率(5000W/mK)；高強(qiáng)度，高楊氏模量(1100GPa)，斷裂強(qiáng)度(125GPa)。因此其在儲能領(lǐng)域、熱傳導(dǎo)領(lǐng)域以及高強(qiáng)材料領(lǐng)域具有極大的運(yùn)用前景。具體來說，由于石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，本身的質(zhì)量極輕，且具有柔性的二維平面結(jié)構(gòu)，是較為理想的表面包覆材料。但是石墨烯片層本身反應(yīng)活性較低，很難均勻有效的包覆在正極材料核結(jié)構(gòu)的表面。

有鑒于此，確有必要提出一種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，既可發(fā)揮出石墨烯的最大優(yōu)勢，又能均有有效的將石墨烯片層包覆于正極材料核結(jié)構(gòu)表面，從而制備得到性能優(yōu)良的鋰離子電池正極材料。

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，而提供的一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，所述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)表面，所述殼結(jié)構(gòu)厚度為h，h≤100nm。所述鋰離子電池正極材料制備方法包括：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)行后處理得到鋰離子電池正極成品顆粒；制備得到的鋰離子電池正極材料具有非常薄的包覆層，因此其對離子傳輸?shù)淖璧K作用較低，得到的鋰離子正極材料具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。本發(fā)明具有普適性，適用于儲能研究領(lǐng)域的、所有需要進(jìn)行表面包覆的電極材料，具體包括鋰離子正極材料、鋰離子負(fù)極材料(如石墨、硅碳、鈦酸鋰、合金負(fù)極等等)以及其他電池電容器材料(如鋰空氣電池、燃料電池、鈉離子電池、鋅離子電池等等)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：