[發(fā)明專(zhuān)利]以納米級(jí)包覆改性多晶正極材料的鋰離子電池電極

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110548137.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114142019A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王浩;杜萍;王欣全;孫旭;劉曉雨;徐昊;步紹寧;溫宇;王哲;盧瑤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧夏漢堯石墨烯儲(chǔ)能材料科技有限公司;寧夏航漢石墨烯技術(shù)研究院（有限公司）
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/485
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 上海微策知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31333
• 代理人: 史玉婷

本發(fā)明涉及鋰離子電池相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明第一方面提供一種以納米級(jí)包覆改性多晶正極材料的鋰離子電池電極，制備原料包括納米級(jí)石墨烯包覆的多晶正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑以及集流體；其中，所述納米級(jí)石墨烯包覆的多晶正極材料的制備原料包括正極材料以及石墨烯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明提供一種以納米級(jí)包覆改性多晶正極材料的鋰離子電池電極。

背景技術(shù)

隨著近幾年鋰離子電池及其相關(guān)材料制備技術(shù)的發(fā)展，鋰離子電池?zé)o疑已取代了鎳氫、鉛酸等電池成為科技含量高且應(yīng)用最為廣泛的新一代電源，具有綠色環(huán)保、能量密度高、循環(huán)性能好、安全性能好等優(yōu)勢(shì)，被稱(chēng)為“最有前途的化學(xué)電源”，中國(guó)已成為全球鋰離子電池發(fā)展最迅速及最活躍的地區(qū)之一。鋰離子電池正極材料是決定電池性能的關(guān)鍵因素之一，因此當(dāng)前形勢(shì)下，開(kāi)發(fā)出具有良好熱安全性能和循環(huán)穩(wěn)定性能的鋰離子電池正極材料已迫在眉睫。

石墨烯作為一種具有良好導(dǎo)電性的耐腐蝕材料，非常適合作為包覆材料對(duì)鋰離子正極材料進(jìn)行表面改性。針對(duì)不同類(lèi)型(單晶、多晶、類(lèi)單晶形貌)正極材料的應(yīng)用領(lǐng)域，采用特定包覆方法可改性正極材料相應(yīng)的性能，因此需要一種含有石墨烯包覆正極材料的電池電極材料，提高鋰離子電池的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明第一方面提供一種以納米級(jí)包覆改性多晶正極材料的鋰離子電池電極，制備原料包括納米級(jí)石墨烯包覆的多晶正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑以及集流體；其中，所述納米級(jí)石墨烯包覆的多晶正極材料的制備原料包括正極材料以及石墨烯。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述粘結(jié)劑包括粘結(jié)劑-1和粘結(jié)劑-2。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述石墨烯在正極材料表面的包覆厚度小于10nm。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述正極材料為層狀結(jié)構(gòu)，形貌是多晶形貌，晶體結(jié)構(gòu)屬于R-3m空間群。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述正極材料選自鈷酸鋰、鎳鈷錳氧化物、鎳鈷鋁氧化物中的一種或幾種組合；所述鈷酸鋰為L(zhǎng)iCo₂O₂，鎳鈷錳氧化物為L(zhǎng)iNi_xCo_yMn_zO₂，鎳鈷鋁氧化物為L(zhǎng)iNi_xCo_yAl_zO₂；其中，x+y+z＝1，0.2≤x≤0.95，0.05≤y≤0.4，0.05≤z≤0.5。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，X射線衍射圖譜中，所述納米級(jí)石墨烯包覆的多晶正極材料的圖譜相比于正極材料的圖譜移動(dòng)距離小于3°。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，粒度分布圖中，所述納米級(jí)石墨烯包覆的多晶正極材料的粒度分布與正極材料的粒度分布基本相同。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，激光拉曼圖譜中，所述納米級(jí)石墨烯包覆區(qū)域的多晶正極材料的D峰、G峰以及G’峰分別與石墨烯的D峰、G峰以及G’峰完全對(duì)應(yīng)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述納米級(jí)石墨烯包覆的多晶正極材料的TEM圖滿(mǎn)足附圖1；SEM圖滿(mǎn)足附圖2；優(yōu)選地，納米級(jí)石墨烯與其在正極材料的接觸點(diǎn)處的切線的夾角小于5°；納米級(jí)石墨與正極材料表面的最長(zhǎng)距離為小于3nm。

本發(fā)明第二方面提供一種所述以納米級(jí)包覆改性多晶正極材料的鋰離子電池電極的電池材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供一種以納米級(jí)包覆改性多晶正極材料的鋰離子電池電極，其多晶正極材料表面包覆有特定形貌的納米級(jí)石墨烯，納米級(jí)石墨烯顆粒細(xì)小，能夠均勻并密集鑲嵌于電極材料的顆粒表面上且包覆厚度很薄，使鋰離子能夠快速穿過(guò)表面包覆層，對(duì)于所制備得到的電池交流阻抗改善效果顯著；對(duì)于45℃循環(huán)容量保持率有一定改善效果；對(duì)于高倍率充電、放電容量保持率改善效果十分顯著，能夠優(yōu)化電池的綜合性能。