鋰離子電池正極材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，尤其涉及鋰離子電池正極材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 清潔能源的開發(fā)和建設(shè)是全世界首要發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，電池是合理有效利用 這些新能源的重要媒介。鋰離子電池在弱電行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，比如在便 攜式電子設(shè)備、玩具等領(lǐng)域。另外，隨著動力鋰電池的研究和開發(fā)日趨成熟，電動汽車（EV) 的發(fā)展將給人們環(huán)境的改善帶來革命性的變換。電動汽車制造的關(guān)鍵技術(shù)是電池問題，研 究表明鋰電池是電動汽車的首選電池，而制備鋰電池的關(guān)鍵技術(shù)則是電池材料，尤其是鋰 電池的正極材料。
[0003] 目前鋰離子電池中使用的正極材料包括鈷酸鋰正極材料、鎳鈷酸鋰正極材料、磷 酸鹽體系正極材料、錳酸鋰正極材料和!^^。.-!!^(^等。對于鈷酸鋰正極材料，由于鈷元素 在地殼中的豐度低，因而價格較高，此外，鈷元素還具有一定的毒性，廢棄后對環(huán)境危害較 大，因此鈷酸鋰正極材料存在成本高、廢棄后污染環(huán)境、安全性能較差等問題；磷酸鹽體系 材料雖然資源充足，但是往往其制備工藝復(fù)雜，制作效率低，成本大。鎳鈷酸鋰是一種新興 的鋰離子電池用正極材料，由于其克比容量比先用的鈷酸鋰高30%左右，且成本低于鈷酸 鋰，是一種有望取代現(xiàn)用的安規(guī)的鈷酸鋰的正極材料。
[0004] 但目前鋰離子蓄電池的低溫下并不能維持常溫條件下的工作性能，溫度越低，放 電容量及電壓平臺也明顯下降，抑制了其在低溫領(lǐng)域的發(fā)展；不僅如此，由于鎳鈷酸鋰比其 它正極材料更加容易吸水，導(dǎo)致電池制作過程中，制作的正極漿料發(fā)生裹凍，采用這種正極 漿料制作的電池的交流內(nèi)阻高，循環(huán)性能差，這也成為鎳鈷酸鋰在鋰離子電池中被限制的 一個重要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極材料，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中鋰離子電池在低溫 工作條件下不能維持常溫狀態(tài)下工作性能的不足，讓交流內(nèi)阻和循環(huán)性能良好。
[0006] -方面，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池正極材料，所述正極材料各組份含量按重 量份包括：
[0007] 沾性材料 70-16? 聚偏氟乙烯 5-6 導(dǎo)電劑 3-8 羧酸類化合物 0 1-5 硅烷類化合物 0.1-5。
[0008] 優(yōu)選地，所述活性材料可以是 70、80、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、 140、145、150、155 或 160。
[0009] 優(yōu)選地，所述聚偏氟乙烯可以是5、5· 2、5· 3、5· 4、5· 5、5· 6、5· 8、5· 9或6。
[0010] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)電劑可以是3、4、5、6、7或8。
[0011] 優(yōu)選地，所述羧酸類化合物可以是 0. 1、0. 2、0. 5、0. 6、0. 8、0. 9、1、1. 5、2、2. 5、3、4 或5。
[0012] 優(yōu)選地，所述硅烷類化合物可以是 0. 1、0. 2、0. 5、0. 6、0. 8、0. 9、1、1. 5、2、2. 5、3、4 或5。
[0013] 優(yōu)選地，所述正極材料各組份含量按重量份包括：
[0014] 活性材料 80-140 聚偏氟乙烯 5-6
[0015] 導(dǎo)電劑 4 8 羧酸類化合物 0 1-3 硅烷類化合物 0.J-3。
[0016] 作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的活性材料為鎳鈷錳酸鋰材料。
[0017] 優(yōu)選地，所述鎳鈷錳酸鋰材料中的鎳：鈷：猛酸鋰重量比為5 :2 :3。
[0018] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑或?qū)щ娛?br>[0019] 優(yōu)選地，羧酸類化合物為沸點低于150°C的硅烷化合物。
[0020] 優(yōu)選地，所述的羧酸類化合物為二元羧酸類化合物。
[0021] 優(yōu)選地，所述的羧酸類化合物為乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、辛二酸、酒石酸、 丙酸和檸檬酸中的任意一種或至少兩種組合。
[0022] 優(yōu)選地，所述硅烷類化合物為甲基三氧甲基硅烷、甲基三乙酰氧劑硅烷、乙烯基三 甲氧基硅烷和四甲氧基硅烷中的任意一種或至少兩種組合。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0024] 通過調(diào)整正極材料，在保障鋰電池循環(huán)使用壽命及安全性能的同時，增大了低溫 條件下鋰電池工作的放電容量及電壓平臺，降低了制造成本，改善鋰電池低溫放電性能，拓 寬了鋰電池的應(yīng)用范圍；通過采用羧酸類化合物和硅烷類化合物對正極活性物質(zhì)進(jìn)行顆粒 表面修飾，使得制得的漿料易過篩，不易裹凍，制得的電池交流內(nèi)阻和循環(huán)性能提高。
【具體實施方式】
[0025] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施 例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明并非局限在實施例范圍內(nèi)。
[0026] 以下實施例所述活性材料均為鎳鈷錳酸鋰材料，重量比為5 :2 :3。
[0027] 實施例1
[0028] -種鋰離子電池正極材料，所述正極材料各組份含量按重量份包括：
[0029] 活性材料 70 錳酸鋰 30 聚偏氟乙烯 5 導(dǎo)電炭黑 3 乙二酸 αι 甲基三氧甲基硅烷 OL
[0030] 實施例2
[0031] -種鋰離子電池正極材料，所述正極材料各組份含量按重量份包括：
[0032] 活性材料 160 錳酸鋰 15 聚偏氟乙烯 6 導(dǎo)電石墨 8 丁二酸 5 甲基三乙酰氧劑硅烷 5,
[0033] 實施例3
[0034] 一種鋰離子電池正極材料，所述正極材料各組份含量按重量份包括：
[0035] 活性M料 110 錳酸鋰 20 聚偏氟乙稀 5..5 導(dǎo)電石墨 5 酒石酸 3 乙烯基三甲氧基硅烷 L
[0036] 對比例1
[0037] -種鋰離子電池正極材料，所述正極材料各組份含量按重量份包括：
[0038] 沾性襯料 110 錳酸鋰 20 聚偏氟乙烯 5.5 導(dǎo)電石墨 5。
[0039] 測試方法：
[0040] 1、制得的鋰電池，經(jīng)過活化及化成后，通過以下方法進(jìn)行低溫環(huán)境測試：
[0041] (1)0. 2C恒流恒壓充電至4. 2V ;
[0042] (2)分別在-KTC、_20°C下擱置 5h ;
[0043] (3)0. 5C放電到3. 0V，記錄放電容量及中值電壓；
[0044] 測試結(jié)果如下表1.
[0045] 2、將實施例和對比例的正極材料制作成鋰電池后，在常溫條件下測試電池的性 能，測試結(jié)果如下表2。
[0046] 表 1
[0047]
[0050] 從表1可以看出，本發(fā)明電池在低溫環(huán)境下工作性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，提高了低溫 下鋰電池的工作性能；從表2可以看出，羧酸類化合物和硅烷類化合物對正極材料活性物 質(zhì)的顆粒進(jìn)行表面修飾，所得材料過篩容易，更加穩(wěn)定，內(nèi)阻狀況和循環(huán)保持率都有明顯改 善。
[0051] 申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局 限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的 添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述正極材料按重量份數(shù)主要由如下原料 制備得到： 活性材料 70-160 聚偏氟乙烯 5-6 導(dǎo)電劑 3-8 羧酸類化合物 0.1-5 楗烷類化合物（U-5。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述正極材料按重量份 數(shù)主要由如下原料制備得到： 活性材料 80-140 聚偏氟乙稀 5-6 導(dǎo)電劑 4-8 羧酸類化合物 0.1-3 硅烷類化合物 0.1-3。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述的活性材料為鎳 鉆猛fe裡材料； 優(yōu)選地，所述鎳鈷錳酸鋰材料中鎳：鈷：錳酸鋰的重量比為5 :2 :3。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述導(dǎo)電劑 為導(dǎo)電炭黑或?qū)щ娛?. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的鋰離子電池正極材料，其特征在于，羧酸類化合 物為沸點低于150°C的硅烷化合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述的羧酸 類化合物為二元羧酸類化合物。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述的羧酸 類化合物為乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、辛二酸、酒石酸、丙酸和檸檬酸中的任意一種 或至少兩種組合。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述硅烷類 化合物為甲基三氧甲基硅烷、甲基三乙酰氧劑硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和四甲氧基硅烷 中的任意一種或至少兩種組合。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，尤其涉及鋰離子電池正極材料。所述正極材料各組份含量按重量份包括：活性材料70-160、錳酸鋰15-30、聚偏氟乙烯5-6、導(dǎo)電劑3-8、羧酸類化合物0.1-5、硅烷類化合物0.1-5。本發(fā)明通過加入羧酸類化合物和硅烷類化合物，對正極材料活性物質(zhì)的顆粒進(jìn)行表面修飾，所得材料過篩容易，更加穩(wěn)定，內(nèi)阻狀況和循環(huán)保持率都有明顯改善，工作性能也得到了提升。
【IPC分類】H01M4/62, H01M4/131, H01M4/525, H01M4/505
【公開號】CN105098169
【申請?zhí)枴緾N201510549452
【發(fā)明人】徐德生
【申請人】無錫市嘉邦電力管道廠
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月31日