電池的正極材料、電池及其製備方法
2023-07-06 14:01:26
專利名稱：電池的正極材料、電池及其製備方法
技術領域：
本發明屬於鋰離子電池技術領域，具體涉及一種電池的正極材料，含該正極材料的LiNia5Mnh5CVC體系電池及其製備方法。
背景技術：
鋰離子電池因為其能量密度高、循環性能好、環保無汙染等優點，被人們認為是新能源汽車的首選動力。在目前已經商品化的鋰離子電池體系中，LiCoO2電池由於價格昂貴、安全性差，不適合在電動汽車中使用。LiMn2O4電池由於高溫性能差等缺點，而限制了其在電動汽車中的應用。LiFePO4電池也存在加工性能和倍率性 能、低溫性能差等缺點。尖晶石型LiNi0.5MnL 504正極材料具有工作電壓高，價格便宜等優點，被認為是新一代鋰離子動力電池的首選正極材料。因此，以LiNia5Mnh5O4為正極材料的電池成為電動汽車的首選電源。但是在LiNia5Mnh5CVC體系電池存在著析氣的現象，該現象嚴重的影響了 LiNia5Mnh5CVC體系電池的循環性能,安全性能和倍率性能等。
發明內容
本發明的目的是解決現有電池的正極材料在使用中存在析氣現象的問題，提供一種電池的正極材料。解決本發明技術問題所採用的技術方案是一種電池的正極材料，包括如下物質佔正極材料總量的質量分數為O. 5%-2%的抑氣添加劑。優選的是，所述的抑氣添加劑為Li2CO3, LiOH中的一種或兩種混合。本發明的另一個目的是解決現有LiNia^n1.504/C體系電池存在著析氣的現象的問題，提供一種LiNi0.5MnL504/C體系電池。解決本發明技術問題所採用的技術方案是一種LiNitl.5Mn1 504/C體系電池，所述的LiNi0.5MnL 504/C體系電池的正極材料採用上述的電池的正極材料。為解決本發明的問題，本發明還提供一種LiNia^n1.504/C體系電池的製備方法。解決本發明技術問題所採用的技術方案是一種LiNia5Mr^5O4A:體系電池的製備方法，包括如下步驟預充步驟):對完成注液的LiNia5Mnh5CVC體系電池，在40°C _55°C的環境中，進行預衝；化成步驟):對預充步驟得到的LiNia5Mnh5O4ZiC體系電池，在40°C _55°C的環境中，進行化成。優選的是，所述的預充步驟中預衝制度為在O. 02C充電，O. 05C充電，O. IC充電，完成後擱置12-20h。進一步優選的是，所述的在O. 02C充電的充電時間為3_5h，0. 05C充電的充電時間為2-4h，0. IC充電的充電時間為3-6h。優選的是，所述的化成步驟中化成制度為O. IC充放電，O. 2C充放電，O. 3C充放電。進一步優選的是，所述的在O. IC充放電的次數為1-3次，O. 2C充放電的次數為
3-5次，O. 3C充放電的次數為2-3次。本發明通過在LiNia5Mr^5CVC體系電池的正極添加O. 5%_2%的抑氣添加劑，能夠在一定程度上抑制析氣現象的產生。同時在LiNia5Mnh5O4A:體系電池的製備過程中採用上述預充步驟和化成步驟，也
在一定程度上抑制析氣現象的產生，化成得到的電池厚度明顯降低。
圖I為本發明對比例製備的LiNitl.^n1.504電池外觀圖。圖2為本發明實施例5製備的LiNia5Mnh5O4電池外觀圖。
具體實施例方式為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述。對比例本對比例提供一種LiNitl. Wn1.504/C體系電池。正極材料組成該LiNia5MnL504/C體系電池的正極由如下質量分數的物質組成92%的LiNi0.5MnL504,4%的乙炔黑，4%的聚偏氟乙烯(PVDF)。製備方法將上述的LiMnh5Nia5O4、乙炔黑和聚偏氟乙烯混合均勻，用NMP (I-甲基_2_吡咯烷酮)將此混合物調製成漿料，按照常規的鋰離子電池生產工藝，經過塗布、乾燥、扎膜、分切製作成鋰離子電池正極片。以上述製備的極片為正極，人造石墨為負極，電解液為濃度為I. 5mol/L的LiPF6的EC (乙基碳酸酯)溶液+DMC (二甲基碳酸酯)溶液，其溶劑為EC (乙基碳酸酯)+DMC (二甲基碳酸酯)，其中EC (乙基碳酸酯)和DMC (二甲基碳酸酯)的體積比為I : 1，隔膜為celgard2400膜，採用卷繞的方法組裝055065型LiNia5Mr^5CVC體系電池。在環境溫度為25°C下，在充滿氬氣氣氛的手套箱內給電池注夜進行預衝。預衝的方法為0. 2CmA恆流充電至4. 90V,限時150min。完成預充後進行化成，化成的方法為1)0. 5CmA恆流充電至4. 9V後，轉4. 9V恆壓充電，截止電流是O. 05CmA,限時120分鐘；2)靜置 IOmin ;3) O. 5CmA恆流放電至3. 5V,限時150分鐘；4)靜置 IOmin ；5) I. OCmA恆流充電至4. 9V後，轉4. 9V恆壓充電，截止電流是O. 05CmA,限時120分鐘；6)靜置 IOmin ；
7) I. OCmA恆流放電至3. 5V,限時100分鐘；8)靜置 IOmin ；9) I. OCmA恆流充電至4. 5V，限時45min ;然後轉4. 5V恆壓充電，截止電流是
O.OlCmA,限時 120min ；10)停止；化成後將鋁塑複合膜內的氣體抽出，熱封后得到產品。本對比例製備電池的性能測試數據和電池厚度測試數據見表I。本實施例製備的電池的外觀圖為圖1，可見，其外觀有明顯的析氣空鼓現象。
實施例I本實施例提供一種一種LiNitl. SMnh5CVC體系電池。正極材料組成該電池的正極材料由如下質量分數的物質組成91%的LiNia5Mnh5OWzi)的乙炔黑，4%的聚偏氟乙烯(PVDF)，1%的Li2CO3。製備方法與對比例的方法相同。本實施例製備電池的性能測試數據和電池厚度測試數據見表1，可見，與對比例製得的電池相比，其電池的性能有所提高、電池的厚度明顯降低。實施例2本實施例提供一種LiNitl. ^n1.504/C體系電池。正極組成該電池的正極由如下質量分數的物質組成91· 5%的LiNiQ.5Mn1 504，4%的乙炔黑，4%的聚偏氟乙烯(PVDF)，0. 5%的LiOH。製備方法與對比例的方法相同。本實施例製備電池的性能測試數據和電池厚度測試數據見表1，可見，與對比例製得的電池相比，其電池的性能有所提高、電池的厚度明顯降低。實施例3本實施例提供一種LiNitl. ^n1.504/C體系電池。正極組成該電池的正極由如下質量分數的物質組成90%的LiNiQ.5Mn1 504，4%的乙炔黑，4%的聚偏氟乙烯(PVDF)，1%的LiOH, 1%的Li2CO30製備方法與對比例的方法相同。本實施例製備電池的性能測試數據和電池厚度測試數據見表1，可見，與對比例製得的電池相比，其電池的性能有所提高、電池的厚度明顯降低。實施例4本實施例提供一種LiNitl. ^n1.504/C體系電池。正極組成該電池的正極由如下質量分數的物質組成90%的LiNiQ.5Mn1 504，4%的乙炔黑，4%的聚偏氟乙烯(PVDF)，I. 5%的LiOH。製備方法與對比例的方法相同。本實施例製備電池的性能測試數據和電池厚度測試數據見表1，可見，與對比例製得的電池相比，其電池的性能有所提高、電池的厚度明顯降低。實施例5本實施例提供一種LiNitl. ^n1.504/C體系電池。正極組成該電池的正極由如下質量分數的物質組成92%的LiNiQ.5Mn1 504，4%的乙炔黑，4%的聚偏氟乙烯(PVDF) 1%的Li2C03。製備方法與對比例的方法相似，不同的是預衝方法為在環境溫度為55°C，預衝制度為O. 02C充3h，0. 05C充4h，0. IC充5h。預衝後擱置14h。
化成方法為環境溫度為40°C，化成制度為O. IC充放I次，O. 2C充放4次，O. 3C充放2次。本實施例製備電池的性能測試數據和電池厚度測試數據見表1，可見，與對比例製得的電池相比，其電池的性能有所提高、電池的厚度明顯降低。本實施例製備電池的外觀見圖2，可見，經過預充和化成得到電池相與對比例中製得電池相比，其表面平整無析氣空鼓現象。實施例6本實施例提供一種LiNitl. ^n1.504/C體系電池。正極組成該電池的正極由如下質量分數的物質組成92%的LiNiQ.5Mn1 504，4%的乙炔黑，4%的聚偏氟乙烯(PVDF) 1%的Li2C03。製備方法與對比例的方法相似，不同的是預衝方法為在環境溫度為45°C，預衝制度為O. 02C充4h，0. 05C充2h，0. IC充4h。預衝後擱置20h。化成方法為環境溫度為45°C，化成制度為O. IC充放3次，O. 2C充放3次，O. 3C充放2次。本實施例製備電池的性能測試數據和電池厚度測試數據見表1，可見，與對比例製得的電池，其電池的性能有所提高、電池的厚度明顯降低。實施例7本實施例提供一種LiNitl. ^n1.504/C體系電池。正極組成該電池的正極由如下質量分數的物質組成92%的LiNiQ.5Mn1 504，4%的乙炔黑，4%的聚偏氟乙烯(PVDF) 1%的Li2C03。製備方法與對比例的方法相似，不同的是預衝方法為在環境溫度為50°C，預衝制度為O. 02C充5h，0. 05C充2h，0. IC充6h。預衝後擱置12h。化成方法為環境溫度為50°C，化成制度為O. IC充放2次，O. 2C充放5次，O. 3C充
放3次。本實施例製備電池的性能測試數據和電池厚度測試數據見表1，可見，與對比例製得的電池，其電池的性能有所提高、電池的厚度明顯降低。
實施例8本實施例提供一種LiNitl. ^n1.504/C體系電池。正極組成該電池的正極由如下質量分數的物質組成92%的LiNia^n1.504，4%的乙炔黑，4%的聚偏氟乙烯(PVDF) 1%的Li2C03。製備方法與對比例的方法相似，不同的是預衝方法為在環境溫度為40°C，預衝制度為O. 02C充4h，0. 05C充3h，0. IC充3h。預衝後擱置18h。化成方法為環境溫度為55°C，化成制度為O. IC充放I次，O. 2C充放5次，O. 3C充 放3次。本實施例製備電池的性能測試數據和電池厚度測試數據見表1，可見，與對比例製得的電池，其電池的性能有所提高、電池的厚度明顯降低。表I本發明的實施例製備電池的性能測試數據和電池厚度測試數據
權利要求
1.一種電池的正極材料，其特徵在於，包括如下物質佔正極材料總量的質量分數為O.5%-2%的抑氣添加劑。
2.如權利要求I所述的電池的正極材料，其特徵在於，所述的抑氣添加劑為Li2C03、LiOH中的一種或兩種混合。
3.—種LiNia5Mnh5CVC體系電池，其特徵在於，其正極材料採用權利要求I或2所述的正極材料。
4.一種製備如權利要求3所述的LiNia^n1.504/C體系電池的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟 預充步驟對完成注液的LiNia5Mnh5CVC體系電池，在40°C _55°C的環境中，進行預衝； 化成步驟對預充步驟得到的LiNia5Mnh5CVC體系電池，在40°C _55°C的環境中，進行化成。
5.如權利要求4所述的LiNia^n1.504/C體系電池的製備方法，其特徵在於，所述的預充步驟中預衝制度為在O. 02C充電，O. 05C充電，O. IC充電，完成後擱置12-20h。
6.如權利要求5所述的LiNia5MnL 504/C體系電池的製備方法，其特徵在於，所述的在O. 02C充電的充電時間為3-5h，0. 05C充電的充電時間為2_4h，0. IC充電的充電時間為3-6h。
7.如權利要求4所述的LiNia^n1.504/C體系電池的製備方法，其特徵在於，所述的化成步驟中化成制度為O. IC充放電，O. 2C充放電，O. 3C充放電。
8.如權利要求7所述的LiNia5Mnh5CVC體系電池的製備方法，其特徵在於，所述的在O.IC充放電的次數為1-3次，O. 2C充放電的次數為3-5次，O. 3C充放電的次數為2_3次。
全文摘要
本發明提供一種電池的正極材料，LiNi0.5Mn1.5O4/C體系電池及其製備方法，屬於鋰離子電池技術領域，其可解決現有的電池在使用中存在析氣現象的問題。本發明的電池的正極材料包括如下物質佔正極材料總量的質量分數為0.5%-2%的抑氣添加劑。該抑氣添加劑能夠在一定程度上抑制析氣現象的產生。本發明的LiNi0.5Mn1.5O4/C體系電池的正極材料採用上述的正極材料。本發明的LiNi0.5Mn1.5O4/C體系電池的製備過程中採用預充步驟和化成步驟，也在一定程度上抑制析氣現象的產生，化成得到的電池厚度明顯降低。
文檔編號H01M10/058GK102694178SQ20121020596
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月21日 優先權日2012年6月21日
發明者劉三兵, 劉雲建, 朱廣燕, 翟麗娟, 陳效華 申請人:奇瑞汽車股份有限公司