一種鋰電池正極材料及其製備方法與流程
2023-06-10 10:35:46 2
本發明涉及一種電池技術領域，具體是一種鋰電池正極材料及其製備方法。
背景技術：
商品化鋰離子電池正極材料主要是鈷酸鋰和錳酸鋰。但仍存在諸多問題，比如電極材料顆粒之間及其與集流體之間接觸不良、表面電阻大和剝離強度差，在充放電過程中循環膨脹等，上述問題嚴重影響了鋰離子電池的循環壽命及穩定性。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種鋰電池正極材料及其製備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種鋰電池正極材料，按照重量份的主要原料為：聚吡咯8-12份、磷酸鐵鋰20-30份、聚苯胺4-10份、聚乙烯咪唑1-3份、乙烯基磺酸鈉1-3份、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺1-3份。
作為本發明進一步的方案：所述鋰電池正極材料，按照重量份的主要原料為：聚吡咯9-11份、磷酸鐵鋰24-27份、聚苯胺5-8份、聚乙烯咪唑1-3份、乙烯基磺酸鈉1-3份、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺1-3份。
作為本發明進一步的方案：所述鋰電池正極材料，按照重量份的主要原料為：聚吡咯10份、磷酸鐵鋰26份、聚苯胺7份、聚乙烯咪唑2份、乙烯基磺酸鈉2份、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺2份。
一種鋰電池正極材料的製備方法，具體步驟為：
（1）首先，將磷酸鐵鋰浸泡在0.2-0.6mol/L氫氧化鈉溶液中，浸泡2-4h後在無塵空間內與聚吡咯和聚苯胺研磨混勻，混勻後轉移到高溫爐中，在600-650℃下恆溫煅燒6-8h，並以2-5℃的速度隨爐冷卻至室溫，製得半成品；
（2）最後，將半成品與聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸鈉、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺混合併放置球磨機中進行研磨，隨後置於4℃溫度下真空冷凍乾燥，即得。
作為本發明進一步的方案：步驟（1）中研磨混勻後的均勻度≤1%。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
所製備的鋰離子電池具有優異的循環性能，常溫下1C充放循環2000次容量保持在95%以上；6C倍率下放電是1C容量的98%以上；3C/10V過充測試電池不起火不爆炸；高溫循環優異，60℃下1C充放循環1000次容量保持在93%以上；具有良好的安全性能，針刺、擠壓、過充、過放等測試不爆炸、不起火。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例1
一種鋰電池正極材料，按照重量份的主要原料為：聚吡咯8份、磷酸鐵鋰20份、聚苯胺4份、聚乙烯咪唑1份、乙烯基磺酸鈉1份、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺1份。
一種鋰電池正極材料的製備方法，其特徵在於，具體步驟為：
（1）首先，將磷酸鐵鋰浸泡在0.2mol/L氫氧化鈉溶液中，浸泡2h後在無塵空間內與聚吡咯和聚苯胺研磨混勻，混勻後轉移到高溫爐中，在600℃下恆溫煅燒6h，並以2℃的速度隨爐冷卻至室溫，製得半成品；
（2）最後，將半成品與聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸鈉、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺混合併放置球磨機中進行研磨，隨後置於4℃溫度下真空冷凍乾燥，即得。
其中：步驟（1）中研磨混勻後的均勻度≤1%。
實施例2
一種鋰電池正極材料，按照重量份的主要原料為：聚吡咯9份、磷酸鐵鋰24份、聚苯胺5份、聚乙烯咪唑1份、乙烯基磺酸鈉1份、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺1份。
一種鋰電池正極材料的製備方法，其特徵在於，具體步驟為：
（1）首先，將磷酸鐵鋰浸泡在0.3mol/L氫氧化鈉溶液中，浸泡2h後在無塵空間內與聚吡咯和聚苯胺研磨混勻，混勻後轉移到高溫爐中，在617℃下恆溫煅燒6h，並以2℃的速度隨爐冷卻至室溫，製得半成品；
（2）最後，將半成品與聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸鈉、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺混合併放置球磨機中進行研磨，隨後置於4℃溫度下真空冷凍乾燥，即得。
其中：步驟（1）中研磨混勻後的均勻度≤1%。
實施例3
一種鋰電池正極材料，按照重量份的主要原料為：聚吡咯10份、磷酸鐵鋰26份、聚苯胺7份、聚乙烯咪唑2份、乙烯基磺酸鈉2份、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺2份。
一種鋰電池正極材料的製備方法，其特徵在於，具體步驟為：
（1）首先，將磷酸鐵鋰浸泡在0.4mol/L氫氧化鈉溶液中，浸泡3h後在無塵空間內與聚吡咯和聚苯胺研磨混勻，混勻後轉移到高溫爐中，在625℃下恆溫煅燒7h，並以4℃的速度隨爐冷卻至室溫，製得半成品；
（2）最後，將半成品與聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸鈉、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺混合併放置球磨機中進行研磨，隨後置於4℃溫度下真空冷凍乾燥，即得。
其中：步驟（1）中研磨混勻後的均勻度≤1%。
實施例4
一種鋰電池正極材料，按照重量份的主要原料為：聚吡咯11份、磷酸鐵鋰27份、聚苯胺8份、聚乙烯咪唑3份、乙烯基磺酸鈉3份、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺3份。
一種鋰電池正極材料的製備方法，其特徵在於，具體步驟為：
（1）首先，將磷酸鐵鋰浸泡在0.5mol/L氫氧化鈉溶液中，浸泡4h後在無塵空間內與聚吡咯和聚苯胺研磨混勻，混勻後轉移到高溫爐中，在640℃下恆溫煅燒8h，並以4℃的速度隨爐冷卻至室溫，製得半成品；
（2）最後，將半成品與聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸鈉、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺混合併放置球磨機中進行研磨，隨後置於4℃溫度下真空冷凍乾燥，即得。
其中：步驟（1）中研磨混勻後的均勻度≤1%。
實施例5
一種鋰電池正極材料，按照重量份的主要原料為：聚吡咯12份、磷酸鐵鋰30份、聚苯胺10份、聚乙烯咪唑3份、乙烯基磺酸鈉3份、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺3份。
一種鋰電池正極材料的製備方法，其特徵在於，具體步驟為：
（1）首先，將磷酸鐵鋰浸泡在0.6mol/L氫氧化鈉溶液中，浸泡4h後在無塵空間內與聚吡咯和聚苯胺研磨混勻，混勻後轉移到高溫爐中，在650℃下恆溫煅燒8h，並以5℃的速度隨爐冷卻至室溫，製得半成品；
（2）最後，將半成品與聚乙烯咪唑、乙烯基磺酸鈉、N,N'-雙(4-氯苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯撐二胺混合併放置球磨機中進行研磨，隨後置於4℃溫度下真空冷凍乾燥，即得。
其中：步驟（1）中研磨混勻後的均勻度≤1%。
對比例1
一種鋰電池正極材料，按照重量份的主要原料為：聚吡咯10份、磷酸鐵鋰26份、聚苯胺7份、聚乙烯咪唑2份。
一種鋰電池正極材料的製備方法，其特徵在於，具體步驟為：
（1）首先，將磷酸鐵鋰浸泡在0.4mol/L氫氧化鈉溶液中，浸泡3h後在無塵空間內與聚吡咯和聚苯胺研磨混勻，混勻後轉移到高溫爐中，在625℃下恆溫煅燒7h，並以4℃的速度隨爐冷卻至室溫，製得半成品；
（2）最後，將半成品與聚乙烯咪唑混合併放置球磨機中進行研磨，隨後置於4℃溫度下真空冷凍乾燥，即得。
其中：步驟（1）中研磨混勻後的均勻度≤1%。
對比例2
中國專利「一種電池正極材料及其製備方法」（授權公告號：CN104538631B）中實施例3製備的正極材料。
對比例3
湖南杉杉新材料有限公司生產的鈷酸鋰電池正極材料。
測試實驗：
將實施例1-5及對比例1-3製備的鋰電正極材料製備成1665132型號鋰離子動力電池（型號H16*W65*L132mm的疊片軟包電池），壓實密度在3.0g/cm3以上，體積能量密度在450Wh/L以上；電芯在3.0V-4.2V電壓下，1C放電克容量發揮120mAh/g以上。
本發明所製備的鋰離子電池具有優異的循環性能，常溫下1C充放循環2000次容量保持在95%以上；6C倍率下放電是1C容量的98%以上；3C/10V過充測試電池不起火不爆炸；高溫循環優異，60℃下1C充放循環1000次容量保持在93%以上；具有良好的安全性能，針刺、擠壓、過充、過放等測試不爆炸、不起火。具體測試結果見表1所示:
表1
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。