[發(fā)明專利]能量儲(chǔ)存裝置正極材料、制備方法以及改性能量儲(chǔ)存裝置

在審

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• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN111969213A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 臧世偉;劉文卿
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶金美新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/70;H01M4/74;H01M10/0525;H01M4/04
• 代理公司: 深圳市深可信專利代理有限公司 44599
• 代理人: 劉昌剛

本發(fā)明公開了一種能量儲(chǔ)存裝置正極材料、制備方法以及改性能量儲(chǔ)存裝置；正極材料包括正極活性材料層、第一復(fù)合材料層以及第二復(fù)合材料層；所述的第一復(fù)合材料層包覆在正極活性材料層的外表面，第一復(fù)合材料層呈多孔網(wǎng)狀；所述第二復(fù)合材料包覆于第一復(fù)合材料層，第二復(fù)合材料層為氧化鋯顆粒，且氧化鋯顆粒呈多孔中空球形形狀；所述第一復(fù)合材料層上的孔洞與第二復(fù)合材料層上的孔洞連通后，形成用于使鋰離子穿過的通道；本發(fā)明的有益效果是：極大減少電解液和正極活性材料層的副反應(yīng)，從而提高能量儲(chǔ)存裝置壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能量儲(chǔ)存裝置技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，本發(fā)明涉及一種能量儲(chǔ)存裝置正極材料、制備方法以及改性能量儲(chǔ)存裝置。

背景技術(shù)

鋰系電池包括鋰離子電池和鋰電池，鋰電池主要采用純鋰金屬作為電極，由于鋰金屬較為活潑，因此鋰電池具有較大的危險(xiǎn)，基于這種情況，我們在日常生活中所使用的一般是鋰離子電池，比如在電腦等電子器件中。

鋰離子電池是一種二次電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，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。

鋰離子在兩個(gè)電極之間往返過程中完成的嵌入或者脫嵌過程就是在正極或者負(fù)極材料中實(shí)現(xiàn)的，由于正負(fù)極材料的質(zhì)量比為3:1-4：1，因此正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低，現(xiàn)有技術(shù)中一般直接將鈷酸鋰、錳酸鋰或者磷酸鐵鋰等活性材料混合膠粘劑導(dǎo)電劑等涂敷在集流體上，放入電池中直接接觸電解液，這樣會(huì)導(dǎo)致正極材料和電解液直接接觸，在多次充放電后，正極材料會(huì)和電解液發(fā)生副反應(yīng)，降低電池的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能量儲(chǔ)存裝置正極材料、制備方法以及改性能量儲(chǔ)存裝置，具體為能量儲(chǔ)存裝置正極材料、制備方法以及改性鋰離子電池，可極大減少電解液和鋰離子正極活性材料層的副反應(yīng)，從而提高電池壽命。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種能量儲(chǔ)存裝置正極材料，其改進(jìn)之處在于：包括正極活性材料層、第一復(fù)合材料層以及第二復(fù)合材料層；

所述的第一復(fù)合材料層包覆在正極活性材料層的外表面，第一復(fù)合材料層呈多孔網(wǎng)狀；所述第二復(fù)合材料包覆于第一復(fù)合材料層，第二復(fù)合材料層為氧化鋯顆粒，且氧化鋯顆粒呈多孔中空球形形狀；

所述第一復(fù)合材料層上的孔洞與第二復(fù)合材料層上的孔洞連通后，形成用于使鋰離子穿過的通道。

在上述的結(jié)構(gòu)中，所述的正極活性材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰中的一種。

在上述的結(jié)構(gòu)中，所述的第一復(fù)合材料層為硫酸鋁與酚醛樹脂膠的混合物。

在上述的結(jié)構(gòu)中，所述硫酸鋁與酚醛樹脂膠的重量比為1：3。

在上述的結(jié)構(gòu)中，所述第一復(fù)合材料層上的孔洞的直徑為10-15nm。

在上述的結(jié)構(gòu)中，所述氧化鋯顆粒上的孔洞的直徑為15-20nm。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種能量儲(chǔ)存裝置正極材料的制備方法，其改進(jìn)之處在于，該制備方法包括以下的步驟：

S1、包覆液的制作，將酚醛樹脂膠、鈉鹽和鋁鹽按質(zhì)量比3：1：1，一同加入第一溶劑中，酚醛樹脂膠與第一溶劑的重量比為2：1，攪拌混合后得到包覆液；

S2、固液混合物的制作，將正極活性材料與包覆液按照質(zhì)量比1：1混合均勻，得到固液混合物；

S3、第一次烘干與燒結(jié)，將固液混合物在惰性氣體的保護(hù)條件下進(jìn)行烘干，烘干溫度為60-90℃，時(shí)間為2-3h，再進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為500-800℃，時(shí)間為1-2h，在正極活性材料的外表面形成第一復(fù)合材料層；