[發明專利]鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片制備方法

在審

• 申請號: 201710790883.4
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107546368A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 邵忠財;于麗娜;張弘
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391;F26B5/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 劉曉嵐

技術領域：

本發明屬于電池正極材料制備技術領域，具體涉及鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片制備方法。

背景技術：

提高鋰離子電池性能的研究重點之一是開發高容量、高循環穩定性、高安全性及低毒性的正極材料。但傳統的正極材料的干燥方法都是真空干燥，采用傳統干燥方法制備的鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片存在均勻性較差、粉體聚集等現象，直接影響材料的電化學性能，已經不能滿足于日進創新的電池領域，所以新的干燥技術的研究勢在必行。

發明內容：

本發明的目的是克服上述現有技術存在的不足，提供一種鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片制備方法，該方法能使干燥后正極材料性能良好，放電效率優良。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片制備方法，包括以下步驟：

(1)按質量配比，鎳鈷錳酸鋰活性粉體：乙炔黑：PVDF＝(4～6):(0.5～0.75):(0.5～0.75)，稱取鎳鈷錳酸鋰活性粉體，乙炔黑和PVDF，置于容器中，并向容器中添加N-甲基吡咯烷酮，調節粘度后，攪拌8～10h至混合均勻，獲得正極漿料；

(2)將正極漿料涂敷于鋁箔上，形成涂敷好的樣品；

(3)將所述的涂敷好的樣品進行真空冷凍干燥處理，形成干燥后的樣品；其中：所述的真空冷凍干燥溫度為-50～-30℃，真空冷凍干燥時間為12～16h；

(4)將干燥后的樣品經壓片與切片操作，制得鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片。

所述的步驟(1)中，鎳鈷錳酸鋰分子式為LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中：x+y+z＝1，x>0，y>0，z>0。

所述的步驟(1)中，攪拌方式為磁力攪拌。

所述的步驟(2)中，鋁箔貼在光滑表面上進行操作。

所述的步驟(2)中，所述的光滑表面為玻璃板。

所述的步驟(3)中，真空冷凍干燥處理在真空冷凍干燥箱中進行。

所述的步驟(4)中，將制備的鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片裝配制成電池后，通過充放電測試，首次放電比容量≥162mAh/g，放電效率≥85％。

通過冷凍干燥方法使鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片性能提高，真空冷凍干燥又稱為升化凍結干燥，其基本原理是將物料內的水分低溫凍結，然后通過抽真空的方式使冰晶直接轉化為氣態，從而使物料脫水。水在相變過程中的膨脹力使得原先相互靠近的粒子被張開，同時冰的生成使其位置被固定，防止粒子在干燥過程中聚集獲得組分均勻的混合物，同時有利于鋰離子的通過，提高期充放電性能。

本發明的有益效果：

(1)本發明制備鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片的方法，工藝流程簡單，成本低；

(2)采用本發明的方法制備的鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片具有良好的性能，放電效率優良，首次放電比容量≥162mAh/g，放電效率≥85％。

具體實施方式：

下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。

實施例1

鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片制備方法，包括以下步驟：

(1)按質量配比，分別稱取LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂活性粉體0.4g，乙炔黑0.05g和PVDF 0.05g，置于稱量瓶內，并向稱量瓶內添加N-甲基吡咯烷酮，調節粘度后，磁力攪拌10h至混合均勻，獲得正極漿料；

(2)將鋁箔貼在玻璃板上，將正極漿料涂敷于鋁箔上，形成涂敷好的樣品；

(3)將所述的涂敷好的樣品在真空冷凍干燥箱中，進行真空冷凍干燥處理，形成干燥后的樣品；其中：所述的真空冷凍干燥溫度為-50℃，真空冷凍干燥時間為16h；

(4)將干燥后的樣品經壓片與切片操作，制得鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片；將制備的鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片裝配制成電池后，通過充放電測試，首次放電比容量為169mAh/g，放電效率為87％。

實施例2

鎳鈷錳酸鋰三元鋰離子電池正極片制備方法，包括以下步驟：