[發(fā)明專利]微納米級包覆改性增強的多晶正極材料的鋰離子電池電極

在審

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• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN114142020A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 王浩;王欣全;劉曉雨;盧瑤;溫宇;步紹寧;杜萍;徐昊;孫旭;于春奇
• 申請（專利權）人: 寧夏漢堯石墨烯儲能材料科技有限公司;寧夏航漢石墨烯技術研究院（有限公司）
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 上海微策知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31333
• 代理人: 史玉婷

本發(fā)明涉及鋰離子電池相關的技術領域，更具體地，本發(fā)明第一方面提供一種微納米級包覆改性增強的多晶正極材料的鋰離子電池電極，制備原料包括微納米級石墨烯包覆的多晶正極材料、導電劑、粘結劑以及集流體；其中，所述微納米級石墨烯包覆的多晶正極材料的制備原料包括多晶正極材料以及微納米石墨烯石墨烯。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池相關的技術領域，更具體地，本發(fā)明提供一種微納米級包覆改性增強的多晶正極材料的鋰離子電池電極。

背景技術

隨著近幾年鋰離子電池及其相關材料制備技術的發(fā)展，鋰離子電池無疑已取代了鎳氫、鉛酸等電池成為科技含量高且應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，被稱為“最有前途的化學電源”，中國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鍵因素之一，因此當前形勢下，開發(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電性的材料，非常適合作為包覆材料對鋰離子正極材料進行表面改性。針對不同類型(單晶、多晶、類單晶形貌)正極材料的應用領域，采用特定包覆方法可改性正極材料相應的性能，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)明內容

為解決上述技術問題，本發(fā)明第一方面提供一種微納米級包覆改性增強的多晶正極材料的鋰離子電池電極，制備原料包括微納米級石墨烯包覆的多晶正極材料、導電劑、粘結劑以及集流體；其中，所述微納米級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)選技術方案，所述石墨烯包括微米級石墨烯和納米級石墨烯。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述微納米級石墨烯的片徑為0.2～15μm。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，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。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述石墨烯的層數(shù)為5～30。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，X射線衍射圖譜中，所述微納米級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距離小于3°。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述微納米級石墨烯包覆的多晶正極材料的平均粒度與正極材料的平均粒度的差值小于1μm。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，粒度分布圖中，所述微納米級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)選技術方案，激光拉曼圖譜中，所述微納米級石墨烯包覆區(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’峰完全對應。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案，所述微納米級石墨烯包覆的多晶正極材料的TEM圖滿足附圖1；SEM圖滿足附圖2；優(yōu)選地，微納米級石墨烯與其在正極材料的接觸點處的切線的夾角小于5°；微納米級石墨烯與正極材料表面的最長距離小于3nm；更優(yōu)選的，微納米級石墨烯與其在正極材料的接觸點處的切線的夾角為0°；微納米級石墨烯與正極材料表面的最長距離為0nm。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供一種微納米級包覆改性增強的多晶正極材料的鋰離子電池電極，其多晶正極材料表面覆蓋有特定形貌的微納米級石墨烯，微納米級石墨烯可均勻分散和包覆在多晶正極材料上，可以避免出現(xiàn)鋰離子擴散路徑不連續(xù)的問題，對于所制備得到的電池的交流阻抗改善效果顯著，對于45℃循環(huán)容量保持率也有一定改善效果；對于高倍率充放電容量保持率改善效果明顯，能夠優(yōu)化電池的綜合性能。

附圖說明

圖1：微納米石墨烯包覆的多晶正極材料的TEM圖；

圖2：微納米級石墨烯包覆的多晶正極材料的放大5k倍率的SEM圖；