[發(fā)明專(zhuān)利]高溫鋰電池正極及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710600462.0
• 申請(qǐng)日: 2017-07-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107482167A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許驩鑫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆山正國(guó)新能源動(dòng)力電池有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/131
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/131;H01M4/136;H01M4/1391;H01M4/1397;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/42;H01M10/613;H01M10/653
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種高溫鋰電池正極及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池:是一種二次電池(充電電池)，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。在充放電過(guò)程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料的不同，鋰離子電池分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池。其中，液態(tài)鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池。正極采用鋰化合物，負(fù)極采用鋰-碳層間化合物。鋰離子電池正常的工作溫度范圍為-20℃～60℃，鋰電池的老化速度受溫度影響，鋰電池內(nèi)部溫度的升高，使鋰電池內(nèi)阻升高，從而導(dǎo)致電池容量的下降，進(jìn)而縮短了鋰電池的使用壽命，溫度過(guò)高甚至?xí)l(fā)生爆炸。因此，本領(lǐng)域人員積極探索，以期研發(fā)出一種新型的材料來(lái)擴(kuò)寬鋰離子電池的工作溫度范圍，使鋰離子電池可在高于60℃的環(huán)境下正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高溫鋰電池正極及其制備方法，將多層石墨烯加入鋰電池的正極中，增加電池的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能，在溫度較高的環(huán)境中，可以使電池在工作中可以更快的將熱量均衡傳遞，也可以更快的將熱量傳輸?shù)诫姵貧んw以向外發(fā)散，使電池內(nèi)部溫度降低且趨于穩(wěn)定，同時(shí)，良好的導(dǎo)電性能可以有效的降低電池的內(nèi)阻，使電池在工作中可以減少溫升，電池可以適應(yīng)最高75℃的高溫，同時(shí)提高鋰電池使用的安全性，且延長(zhǎng)使用壽命。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種高溫鋰電池正極及其制備方法，包括主料、溶劑和添加劑，所述主料為磷酸鐵鋰或三元，所述溶劑為NMP(N-甲基吡咯烷酮)，所述添加劑包括PVDF(聚偏氟乙烯)、SP(超細(xì)碳粉)、KS-6(石墨導(dǎo)電劑)和多層石墨烯；

各組分的重量百分含量如下：各組分的重量百分含量如下：所述主料為40-44％、所述NMP為46-50％、所述PVDF為2-3％、所述SP為1-2％、所述KS-6為1-2％和所述多層石墨烯為5-8％；

所述多層石墨烯包括多層片狀石墨烯和金剛石，所述金剛石位于多層片狀石墨烯的相鄰的兩層之間，所述金剛石與所述的多層片狀石墨烯的碳原子一一對(duì)應(yīng)；

所述多層片狀石墨烯與所述金剛石的重量比為(4-6)：1；

所述多層片狀石墨烯為6-8層片狀石墨烯，所述多層片狀石墨烯的每層的厚度為0.3-1.0nm,所述多層片狀石墨烯的相鄰兩層的層間距為0.1-0.5nm；

所述金剛石為球狀碳，且所述球狀碳的粒徑為0.7-1.6nm。

進(jìn)一步地說(shuō)，所述多層片狀石墨烯與所述金剛石的重量比為5:1；

所述多層片狀石墨烯的層數(shù)為8層片狀石墨烯，所述多層片狀石墨烯的每層的厚度為0.5nm；所述多層片狀石墨烯的相鄰兩層的層間距為0.3nm；

所述金剛石為球狀碳，且所述球狀碳的粒徑為0.9nm。

進(jìn)一步地說(shuō)，所述多層石墨烯的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、采用化學(xué)沉積法制備多層片狀石墨烯：用陰極射線在二氧化硅基體表面沉積一層鎳金屬層，所述鎳金屬層的厚度為200-400nm；

步驟二、在溫度950-1150℃的管式爐中通入甲烷、氫氣和氨氣組成的混合氣以及普通石墨粉，100ms以?xún)?nèi)冷卻到室溫，得到多層片狀石墨烯，此處所述多層片狀石墨烯的層數(shù)為3-12層；

步驟三、在十萬(wàn)級(jí)以上潔凈度環(huán)境下，通過(guò)電子顯微鏡觀測(cè)后用分子刀剝離，篩選出6-8層片狀石墨烯；

步驟四、將步驟三篩選出的6-8層片狀石墨烯與金剛石按比例混合，在100-200Pa的真空條件和600-800℃高溫條件下，勻速攪拌34-38h，即得成品。

本發(fā)明還提供了一種高溫鋰電池正極的制備方法，按照如下步驟進(jìn)行：

步驟a、將主料，NMP和PVDF,加入到攪拌桶中，抽真空至-0.08～-0.09MPa，保持真空的情況下攪拌3.5-4.5h，使其完全充分溶解，即得混合物；

步驟b、在步驟a所得的混合物中加入SP、KS-6和多層石墨烯；抽真空至-0.08～-0.09MPa，保持真空的情況下攪拌2-4h，至粘稠度達(dá)到8000～12000MPa·s，即得正極漿料。

本發(fā)明的有益效果是：