本發(fā)明涉及新型能源材料的改性處理，具體涉及鋰離子電池正極材料的改性方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池具有的電壓高，放電平穩(wěn)，大電流放電性能，比能量高、無(wú)污染、循環(huán)性能好的等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)日漸成熟，因此被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電腦、汽車等各種產(chǎn)品中，隨著鋰離子電池性能不斷提高改進(jìn)，鋰離子電池的正極材料的研究也被提出更高要求。

目前市面上使用的鋰電池正極材料主要有LiCoO₂、LiMn₂O₄、NiCoMn三元材料和磷酸鐵鋰四種，而磷酸鐵鋰材料異軍突起，已經(jīng)在動(dòng)力電池、混合電動(dòng)車和純電動(dòng)車得到大量應(yīng)用，產(chǎn)量也在逐步增加。但是，目前市面上使用的鋰電池正極材料性能存在能量密度低、低溫性能差、循環(huán)性能差等缺陷，從而限制了其使用推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種操作簡(jiǎn)單、步驟可控的鋰離子電池正極材料性能的改性方法。

本發(fā)明的目的之二是提供由上述方法改性而成的具有能量密度高、低溫性能好、循環(huán)性能好等優(yōu)異性能的鋰離子電池正極材料。

本發(fā)明提供的鋰離子電池正極材料的改性方法，該方法為將所述鋰離子電池正極材料進(jìn)行磁化處理，且所述磁化處理于磁極固定的磁場(chǎng)中進(jìn)行；其中，所述磁場(chǎng)的強(qiáng)度為5000-40000GS，所述磁化處理的時(shí)間為2-72h。

在上述制備方法中，電極材料的具體種類可以在寬的范圍內(nèi)選擇，電極材料為磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷二元材料、鎳鈷鋁材料、鎳鈷錳酸鋰材料中的一種或多種，優(yōu)選地，電極材料為磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳鈷鋁中的一種或多種。

在上述制備方法中，電極材料的形狀可以在寬的范圍內(nèi)選擇，為球形、土豆形或不規(guī)則形狀，優(yōu)選地，電極材料粒度D50為2-30μm。

在上述制備方法中，磁化處理可以在不銹鋼、棉質(zhì)微孔布或聚丙烯薄膜上進(jìn)行。

在上述制備方法中，聚丙烯薄膜的孔隙大小可以在寬的范圍內(nèi)選擇，為提高電極材料的磁化效果，優(yōu)選地，聚丙烯薄膜的孔隙小于1μm。

在上述制備方法中，產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁體為磁鐵和/或電磁。

本發(fā)明提供的鋰離子電池正極材料是通過(guò)上述的改性方法改性而成。

通過(guò)上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過(guò)將鋰離子電池正極材料置于磁極固定的磁場(chǎng)中進(jìn)行磁化處理制得鋰離子電池正極材料。該方法簡(jiǎn)單安全，效率高，適合大規(guī)模生產(chǎn)，制得的鋰離子電池正極材料具有能量密度高、低溫性能好、循環(huán)性能好等優(yōu)異性能。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是檢測(cè)例1中的磷酸鐵鋰材料A1和B1的X-射線粉末衍射(XRD)圖；

圖2是檢測(cè)例2中的磷酸鐵鋰材料A1的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；

圖3是檢測(cè)例2中的未進(jìn)行磁化處理的磷酸鐵鋰材料B1的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；

圖4是檢測(cè)例3中的磷酸鐵鋰材料A1和B1在20℃，2.5-4.1V電壓區(qū)間、0.1C倍率下的充放電曲線圖；

圖5是檢測(cè)例3中的磷酸鐵鋰材料A1和B1在-10℃，2.5-4.1V電壓區(qū)間、0.1C倍率下的充放電曲線圖。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

將磷酸鐵鋰盛于棉質(zhì)微孔布袋(布的孔隙小于1μm)，置于長(zhǎng)、寬、高分別為60mm、60mm、50mm的兩塊磁鐵形成的強(qiáng)度為8000GS的磁場(chǎng)中靜置磁化處理48小時(shí)制得磷酸鐵鋰正極材料A1。

實(shí)施例2

將磷酸鐵鋰盛于長(zhǎng)、寬、高分別為50mm、50mm、40mm的壁厚為0.1mm的不銹鋼盒中(不銹鋼網(wǎng)壁的網(wǎng)孔隙小于1μm)，然后置于長(zhǎng)、寬、高分別為60mm、60mm、50mm的兩塊磁鐵形成的強(qiáng)度為5000GS的磁場(chǎng)中靜置磁化處理72小時(shí)制得磷酸鐵鋰正極材料A2。

實(shí)施例3

將磷酸鐵鋰材料盛于長(zhǎng)、寬、高分別為230mm、180mm、30mm的壁厚為0.1mm的不銹鋼盒中(不銹鋼網(wǎng)壁的網(wǎng)孔隙小于1μm)，然后置于面積為500mm×400mm、間距為100mm強(qiáng)度為40000GS的電磁場(chǎng)中靜置磁化處理2小時(shí)制得磷酸鐵鋰正極材料A3。

實(shí)施例4

將錳酸鋰材料盛于長(zhǎng)、寬、高分別為200mm、100mm、30mm的PE袋中(PE袋的孔隙小于1μm)，然后置于長(zhǎng)、寬、高分別為300mm、150mm、50mm的兩塊磁鐵形成的強(qiáng)度為10000GS的磁場(chǎng)中靜置磁化處理36小時(shí)制得錳酸鋰正極材料A4。

實(shí)施例5

將鎳鈷錳酸鋰材料盛于長(zhǎng)、寬、高分別為200mm、100mm、30mm的PE袋中(PE袋的孔隙小于1μm)，然后置于長(zhǎng)、寬、高分別為300mm、150mm、50mm的兩塊磁鐵形成的強(qiáng)度為18000GS的磁場(chǎng)中靜置磁化處理24小時(shí)制得鎳鈷錳酸鋰正極材料A5。

實(shí)施例6

將鈷酸鋰材料盛于長(zhǎng)、寬、高分別為200mm、100mm、30mm的PE袋中(PE袋的孔隙小于1μm)，然后置于長(zhǎng)、寬、高分別為300mm、150mm、50mm的兩塊磁鐵形成的強(qiáng)度為13000GS的磁場(chǎng)中，靜置磁化處理50小時(shí)制得鈷酸鋰正極材料A6。

實(shí)施例7

將鎳鈷鋁材料盛于長(zhǎng)、寬、高分別為230mm、180mm、30mm的壁厚為0.1mm的不銹鋼盒中(不銹鋼網(wǎng)壁的孔隙小于1μm)，然后置于面積為500mm×400mm、間距為100mm強(qiáng)度為30000GS的電磁場(chǎng)中，靜置磁化處理2小時(shí)制得鈷酸鋰正極材料A7。

檢測(cè)例1

用日本島津公司XRD-7000S型號(hào)的X-射線粉末衍射儀對(duì)經(jīng)磁化處理的磷酸鐵鋰材料A1和未經(jīng)磁化處理的磷酸鐵鋰B1進(jìn)行物相鑒定，結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖可知，A1較B1峰更為明顯，表明磁化處理后的磷酸鐵鋰磁性有了較大的提高。

按照相同的方法對(duì)A2-A7進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與A1基本保持一致。

檢測(cè)例2

用日本日電公司的JSM-6700F掃描電子顯微鏡對(duì)經(jīng)磁化處理的磷酸鐵鋰材料A1和未經(jīng)磁化處理的磷酸鐵鋰B1進(jìn)行形貌分析，結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。由圖可知，A1較B1形貌更為規(guī)整，粒徑更小。

按照相同的方法對(duì)A2-A7進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與A1基本保持一致。

檢測(cè)例3

將實(shí)施例1中制得的磷酸鐵鋰材料A1與粘合劑聚偏二氟乙烯PVDF以及導(dǎo)電炭黑按92∶5∶3的重量比研磨混合，并加入N-甲基吡咯烷酮NMP作為分散劑調(diào)成漿料，均勻涂覆在Al箔上，110℃干燥10小時(shí)后輾壓并沖片制得磷酸鐵鋰正極。接著在高純氬氣保護(hù)的德國(guó)布勞恩MBRAUN手套箱中，將制得的磷酸鐵鋰正極與電池負(fù)極片組裝成扣式電池。其中，負(fù)極為金屬鋰片；電解液是含1mol/L LiPF6的體積比為EC:DMC:EMC＝1:1:1的混合溶液；隔膜為Celgard2400微孔膜。

將組裝的紐扣式電池在2.5-4.1V的電壓區(qū)間下，0.1C的倍率條件下，分別在20℃和-10℃進(jìn)行恒流充放電測(cè)試，結(jié)果如圖4和5。從圖上可以看出，20℃時(shí)，電池的首次放電容量為155mAh/g，首次效率為96.03％；與此相對(duì)比，未經(jīng)磁化處理的磷酸鐵鋰材料的首次放電容量為150.2mAh/g，首次效率為95.97％；-10℃時(shí)，電池的放電容量為114.6mAh/g，首次效率為85.33％，與此相對(duì)比，未經(jīng)磁化處理的磷酸鐵鋰材料的首次放電容量?jī)H為111.3mAh/g，首次效率為84.38％。

按照相同的方法對(duì)A2-A7進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與A1的檢測(cè)結(jié)果基本保持一致。

以上數(shù)據(jù)表明，經(jīng)改性處理后的電池正極材料具有能量密度高、低溫性能好、循環(huán)性能好等優(yōu)異性能。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。