[發(fā)明專利]一種改性鋰電池正極材料、制備方法及包含其的鋰電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711180928.2
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107959015B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設計）人: 陳慶;廖健淞
• 申請（專利權）人: 江蘇貝肯盛創(chuàng)新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136;H01M10/052
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)策知識產權代理有限公司 32322
• 代理人: 周錦全

本發(fā)明公開了一種改性鋰電池正極材料、制備方法及包含其的鋰電池，所述正極材料為使用含氟的無機材料進行層狀復合的硅酸錳鋰，所述含氟的無機材料為氟化鋰，本發(fā)明使用氟化鋰與硅酸錳鋰進行層狀復合，提高硅酸錳鋰正極的電導率，降低電極/電解質界面阻抗，提高電子遷移率，并且氟化鋰層結構穩(wěn)定，可以抑制硅酸錳鋰材料在鋰離子脫嵌中的形變和結構坍塌，提高循環(huán)性能。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰電池領域，具體涉及一種改性鋰電池正極材料、制備方法及包含其的鋰電池。

背景技術

早期實用化的正極材料是鈷酸鋰，由于其資源少，價格高，環(huán)境污染大，不適合作為大型動力鋰電池能源，近年來研究的磷酸鐵鋰和鎳鈷錳酸鋰材料由于其能量密度問題尚未完全解決，難以滿足新一代電動汽車和電動自行車用大容量電池的需要。近幾年開發(fā)的各種新型正極材料例如硅酸錳鋰，理論脫嵌電子數(shù)量是2個，理論比容量為330mAh/g，是磷酸鐵鋰材料的兩倍，同時，材料內部存在大量Si-O鍵，抗電解質腐蝕能力較強，我國錳資源儲量豐富、價格便宜且無毒無污染。并且硅酸錳鋰等作為鋰電池正極材料，更具有易合成、電位高、安全性好等優(yōu)點，是一種新的鋰電池正極候選材料。

中國發(fā)明專利201710458347.4公開了一種用于鋰電池極片的功能涂層漿料和鋰電池，該發(fā)明的一種用于鋰電池極片的功能涂層漿料，包括涂層材料和助劑；所述涂層材料包括鋰鹽和氧化物；所述鋰鹽占所述涂層材料的質量比為1％～20％；所述氧化物包括氧化鋁、氧化鋯、無定形氧化硅、氧化鋅、氧化鈰、氧化鎂、氧化鈦和氧化鐠中的一種或多種。該發(fā)明從極片改性的角度入手，對正極和/或負極極片表面涂覆一層功能涂層漿料，能夠在電池極片表面形成一層功能涂層，從而同時改善了高能量密度鋰電池的安全性和循環(huán)壽命，特別是明顯提高了高鎳三元材料等高能量密度鋰電池的安全性和循環(huán)壽命。但是這種電池在高電位時Mn³⁺易于發(fā)生歧化反應從活性材料表面溶解，其次，在反復嵌脫鋰過程中易發(fā)生結構畸變，造成容量迅速衰減，尤其是在較高溫度時，容量衰減的現(xiàn)象更加突出。

中國發(fā)明專利201710081551.9公開了一種正極極片及鋰電池，該發(fā)明正極極片包括正極集流體及涂覆于正極集流體表面的正極漿料；正極集流體為泡沫鋁箔；正極漿料包括質量分數(shù)為92％-98％的正極活性物質、0.05％-2％的導電劑、1％-2.5％的PVDF及0.05％-2％的單壁碳納米管。鋰電池包括正 極極片與負極極片，正極極片包括正極集流體及涂覆于正極集流體表面的正極漿料；負極極片包括負極集流體及涂覆于負極集流體表面的負極漿料；正極漿料包括質量分數(shù)為92％-98％的正極活性物質、0.05％-2％的導電劑、1％-2.5％的PVDF及0.05％-2％的單壁碳納米管；負極漿料包括質量分數(shù)為93％-96％的正極活性物質、1％-3％的導電劑及1％-3.5％的LA133。此發(fā)明雖然在一定程度上改善了正極極片的倍率性能、循環(huán)性能及散熱效果，但電子導電率與振實密度很難同時提高。

中國發(fā)明專利201010610221.2公開了一種正極活性材料及其制備方法、一種正極材料和鋰電池，該發(fā)明正極活性材料具有內核和外殼，所述內核為硅酸錳鋰，所述外殼包括碳和硅酸鹽；所述正極活性材料的平均粒徑為30-60nm。本發(fā)明先制備硅酸錳鋰內核材料，然后在其表面形成包括碳和硅酸鹽的外殼，大提高了采用該正極活性材料制備得到的鋰電池的倍率性能。

中國發(fā)明專利201210591984.6公開了一種鋰電池正極材料及其制備方法，該發(fā)明的制備方法包括以下步驟：（一）正極電極基材的預處理，取常規(guī)方法制取的正極材料，篩分后高溫煅燒；（二）包覆含硅化合物，將正極材料超聲分散于含硅化合物溶液中，加熱攪拌至干燥，高溫煅燒；（三）包覆碳材料，將一層包覆的正極材料超聲分散于碳材料溶液中，加熱攪拌至干燥，高溫煅燒。由本發(fā)明的鋰電池正極材料的容量保持率和倍率性能都有所提高。

但是，即使通過上述改性方法對前述的正極活性材料進行改性，硅酸錳鋰的電化學性能仍不理想，由于硅酸錳鋰在電子脫嵌過程中對晶格結構影響較大，且本身電導率較低，尚未大規(guī)模應用于鋰電池行業(yè)。因此對于該正極材料循環(huán)性能和電子遷移率的改善具有十分重要的意義。