[發明專利]一種鹵化鋰高能量密度電池正極漿料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110593690.6
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113314704B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 蔣俊宏
• 申請（專利權）人: 贛州市沃能新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 贛州捷信協利專利代理事務所(普通合伙) 36141
• 代理人: 沈寧潔

本發明提供了一種鹵化鋰高能量密度電池正極漿料及其制備方法，該制備方法包括如下步驟：步驟S1，準備鹵化鋰復合鹽的水溶液，鹵化鋰復合鹽的摩爾濃度為3mol/L~35mol/L，所述鹵化鋰復合鹽含有兩種或兩種以上的鹵化鋰鹽；步驟S2，將聚丙烯酯粘結劑加入到鹵化鋰復合鹽的水溶液中，攪拌分散，然后加入導電劑分散均勻，得到導電漿料；步驟S3，在導電漿料中加入聚乙炔、石墨的混合物，分散均勻，得到正極漿料，其中，石墨在正極漿料中的重量百分比大于20%。采用本發明的技術方案，使得鹵化鋰正極材料擁有更高的克容量，其電池能量密度更高，可到300~450Wh/kg，大幅提高了鋰離子電池的能量密度。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料技術領域，尤其涉及一種鹵化鋰高能量密度電池正極漿料及其制備方法。

背景技術

目前，鋰離子電池正極材料以鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰正材料為主，金屬氧化物正極材料的克實容量一般為130～155mAh/g，金屬氧化物正極材料通過包覆的高電壓體系克容量可達181mAh/g，而與其匹配石墨負極的克容量為360mAh/g,負極硅碳材料克容量可達400～700mAh/g。實際上金屬氧化物理論克容量也不高，比如鈷酸鋰理論克容量僅有274mAh/g。因為正極材料克容量受限，金屬氧化物鋰離子電池的能量密度一般為140～240Wh/kg。目前量產較高的鋰離子電池可以達到220wh/kg，更高能量密度的還需要新的材料突破。

發明內容

針對以上技術問題，本發明公開了一種鹵化鋰高能量密度電池正極漿料及其制備方法，采用鹵化鋰材料體系的電池能量密度可提高到300～450Wh/kg，電池具有更高的能量密度。

對此，本發明采用的技術方案為：

一種鹵化鋰高能量密度電池正極漿料及其制備方法，其包括如下步驟：

步驟S1，準備鹵化鋰復合鹽的水溶液，鹵化鋰復合鹽的摩爾濃度為3mol/L～35mol/L，所述鹵化鋰復合鹽含有兩種或兩種以上的鹵化鋰鹽；

步驟S2，將聚丙烯酸酯粘結劑加入到鹵化鋰復合鹽的水溶液中，攪拌分散，然后加入導電劑分散均勻，得到導電漿料；

步驟S3，在導電漿料中加入聚乙炔、石墨的混合物，分散均勻，得到正極漿料，其中，石墨在正極漿料中的重量百分比大于20％。

采用此技術方案，步驟S3中加入石墨，石墨也是活性物質，在石墨為負極的鋰電中，充電過程時，鋰離子脫出嵌入負極的石墨中，鹵離子留在正極在嵌入正極石墨中；其中聚乙炔主要不是起到導電劑的作用，而是采用類似聚乙炔擁有π-軌道物質或機團半導體/導體，在正極片可以阻止電子被電解液中游離離子獲取，提高了電池能量密度。而且，正極中石墨含量大于20％，鹵化鋰的克容量才能得到充分發揮。

鹵化鋰與常規氧化物正極材料的理論克容量如下表1所示，并且氧化物正極結構原因，僅可發揮理論容量的50％～68％；鹵鋰克容量大幅高于常規正極，電池能密度也得到大幅提高。

表1鹵化鋰與常規氧化物正極材料的理論克容量對比表

作為本發明的進一步改進，步驟S1中，將鹵化鋰復合鹽溶解于去離子水中，并冷卻至室溫，得到鹵化鋰復合鹽的水溶液。

作為本發明的進一步改進，步驟S1中，所述鹵化鋰復合鹽水溶液中，鹵化鋰復合鹽的摩爾濃度為5mol/L～25mol/L。

作為本發明的進一步改進，步驟S1中，所述鹵化鋰復合鹽含有氯化鋰、溴化鋰、碘化鋰、氟化鋰中的至少兩種。

作為本發明的進一步改進，步驟S2中，所述導電劑包括單壁碳管和Super-P導電劑。