一種高安全性鋰離子電池正極材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋰離子電池制備領域，具體的說是一種高安全性鋰離子正極材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]鋰離子二次電池作為一種新型高能二次電源，以其能量密度高、循環壽命長、環境友好型等優點而受到人們的青睞，而鋰離子電池安全性能是決定電池能否推廣應用的關鍵所在。目前提高鋰離子電池安全性能的主要方法有:選用安全性的鋰離子正負極改性材料、使用陶瓷隔膜、使用功能性電解液及其優化電池結構設計。而國內大多從選用陶瓷隔膜、選用功能性電解液及其優化結構設計以提高鋰離子電池的安全性能，比如專利(CN201210585824.0)公開了一種鋰離子安全涂層及其制備方法，提高鋰離子電池的安全性能；專利(CN201510016823.8)公開了一種高安全阻燃鋰離子電池電解液，以提高鋰離子的循環性能和安全性能；專利(CN201310481960.X)公開了一種高安全性鋰離子電池用陶瓷隔膜的制作方法，可以保持隔膜的強度和尺寸穩定，而且陶瓷是熱的不良導體，電池某一點短路時，熱量不會擴散至整個電池，不會造成起火爆炸，提高鋰離子電池的安全性能，但是上述方法只是從外部提高鋰離子電池的安全性能，而未從材料本身方面入手根本上解決鋰離子電池的安全性能。因此開發出一種安全性的鋰離子正極材料顯得非常必要，不但可以從根本上解決鋰離子電池由于材料在充放電過程中產生的熱失控造成的熱量無法及時排除等問題造成的安全隱患，而且可以降低鋰離子電池的成本及其提高其電池一致性。
【發明內容】
[0003]本發明正是基于目前只從外部方面提高鋰離子電池安全性能存在的不足，提供一種通過對鋰離子正極材料進行改性，可以從根本上提高鋰離子電池的安全性能，又可以提高鋰離子的循環性能。
[0004]本發明的技術方案是通過以下方式實現的:一種高安全性鋰離子電池正極材料的制備方法，該正極材料呈現核殼結構，內核為LiCoxMnyNh-x-y02，0〈x〈0.5，0<y<0.5三元材料，外殼為安全性復合涂層，內核與外殼的質量比為:100:( 20?50);安全性復合涂層是由功能性物質、粘結劑、導電劑1、導電劑Π組成，功能性物質:粘結劑:導電劑1:導電劑Π為80?90:I?10:1?10:0.1?I;其特征在于:包括以下步驟:
I)、首先稱取功能性物質80?90份、粘結劑I?10份、導電劑Il?10份、導電劑Π I?10份，添加到100份NMP溶劑中，在高速攪拌機中攪拌，得到復合漿料A;
所述的功能性物質為含磷化合物或含氮化合物中的一種;其中含磷化合物為:聚磷酸銨，季戊四醇三聚氰、胺磷酸酯及其衍生物、多聚磷酸銨及其衍生物;含氮化合物為，聚二甲基硅氧烷及其衍生物和三聚氰胺焦磷酸鹽及其衍生物中的一種或多種。
[0005]所述的導電劑I為SP、碳納米管、石墨烯、炭黑的一種。
[0006]所述的導電劑2為偏鋁酸鋰，其粒徑為0.5?5μπι，氣孔率為5?20%。
[0007]所述的粘結劑為:磷酸I?13份、乙醇2?4份、聚偏氟乙烯20?45份、N-甲基吡咯烷酮(NMP)6?18份、酚醛樹脂5?9份、氨基樹脂2?3份、聚丙烯酸脂6?11份、羧甲基纖維素鈉I?4份、聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠10?30份、聚酰亞胺3?17份。
[0008]2)、稱取30份復合漿料A添加到100份三元材料中并在包覆機中進行包覆，并經過干燥得到復合材料B即為高安全性鋰離子電池正極材料。
[0009]本發明的有益效果:采用外層為安全性復合物材料的核殼結構的正極材料，可以將鋰離子電池充放電過程中產生的熱量通過外層傳導出去防止出現局部熱量，降低其材料的局部熱失控，同時功能性物質在鋰離子電池溫度升高時，可以快速吸收電池的多余熱量，作為反應熵，自發地響應化學反應，在材料表面生成保護層，一方面可以有效抑制電池的溫度的繼續升高，減少材料的局部溫度過高，另一方面可以鈍化電池活性層，從根源上控制電池的安全隱患，保障電池的安全性。采用偏鋁酸鋰導電性物質，可以利用了鋰離子電池在充放電過程中LiAlO 2離子導電性的特性，提高了鋰離子電池的傳導速率，降低了鋰離子電池析鋰產生的枝晶刺破隔膜的機率，同時又利用了導電劑碳納米管的電子導電性特性，提高了高安全性鋰離子電池正極材料的導電性。即本發明提供的安全性物質層利用了 LiAlO2在鋰離子電池充放電過程中的離子導電性，又利用了碳納米管的電子導電性，從而對提高鋰離子電池的傳輸速率和電子的傳導起到了積極作用，同時降低了析鋰產生的危險，因此，本發明提供的高安全性鋰離子電池正極材料具有安全性能優良的特性，尤其適用于大容量高倍率鋰離子電池。
【附圖說明】
[0010]圖1是實施例1制備出的正極材料的SEM圖片。
【具體實施方式】
[0011]實施例1:
一種高安全性鋰離子電池正極材料的制備方法，該正極材料呈現核殼結構，內核為三元材料(LiCo5Mn3Ni202)，夕卜殼為安全性復合涂層，以重量百分比計，包括以下步驟:
1、首先稱取85g聚磷酸銨、8g粘結劑(其中磷酸占0.8g、乙醇占0.24g、聚偏氟乙烯2.0%、N-甲基吡咯烷酮(NMP)0.8g、酚醛樹脂0.48g、氨基樹脂0.16 g、聚丙烯酸脂0.48 g、羧甲基纖維素鈉0.24g、聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠2.0g、聚酰亞胺0.8g)、5g導電劑SP、0.5g偏鋁酸鋰(粒徑為2μπι，氣孔率為10%),之后添加到10gNMP溶劑中在高速攪拌機中攪拌，得到復合漿料A;
2、之后稱取30g復合漿料A添加到10g三元材料中并在包覆機中進行包覆，并經過干燥最后得到復合材料B即為高安全性鋰離子電池正極材料。
[0012]實施例2:
一種高安全性鋰離子電池正極材料的制備方法，首先稱取80g聚磷酸銨、Ig粘結劑(其中磷酸0.0lg、乙醇0.02g、聚偏氟乙烯0.4g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)0.16g、酚醛樹脂0.06g、氨基樹脂0.02g、聚丙烯酸脂0.lg、羧甲基纖維素鈉0.03g、聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠0.1g、聚酰亞胺0.lg)、Ig導電劑碳納米管、0.1g偏招酸鋰(粒徑為0.5μηι，氣孔率為20%)，之后添加到10gNMP溶劑中在高速攪拌機中攪拌，得到復合漿料A ；之后稱取20g復合漿料A添加到10g三元材料中并在包覆機中進行包覆最后得到復合材料，并經過干燥得到復合材料B。
[0013]實施例3:
首先稱取90g聚磷酸銨、1g粘結劑(其中磷酸1.3 8、乙醇0.4 g、聚偏氟乙烯2g、N-甲基吡咯烷酮(NMP)0.8 g、酚醛樹脂0.5g、氨基樹脂0.3g、聚丙烯酸脂lg、羧甲基纖維素鈉0.2g、聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠2g、聚酰亞胺1.5g)、10g導電劑石墨烯、Ig偏鋁酸鋰(粒徑為5μπι,氣孔率為50%),之后添加到10g匪P溶劑中在高速攪拌機中攪拌，得到復合漿料A;之后稱取50g復合漿料A添加到10g三元材料中并在包覆機中進行包覆最后得到復合材料，并經過干燥得到復合材料B。
【主權項】
1.一種高安全性鋰離子電池正極材料的制備方法，該正極材料呈現核殼結構，內核為LiCoxMnyNi1-x-y02,0<x<0.5，0〈y〈0.5三元材料，外殼為安全性復合涂層，內核與外殼的質量比為:100: (20?50);安全性復合涂層是由功能性物質、粘結劑、導電劑1、導電劑Π組成，功能性物質:粘結劑:導電劑1:導電劑Π為80?90:1?10: 1-10:0.1?I;其特征在于:包括以下步驟: 1)、首先稱取功能性物質80?90份、粘結劑I?10份、導電劑Il?10份、導電劑ΠI?10份，添加到100份NMP溶劑中，在高速攪拌機中攪拌，得到復合漿料A; 2)、稱取30份復合漿料A添加到100份三元材料中并在包覆機中進行包覆，并經過干燥得到復合材料B即為高安全性鋰離子電池正極材料。2.根據權利要求1所述的一種高安全性鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于:所述的步驟I)中的功能性物質為含磷化合物或含氮化合物中的一種;其中含磷化合物為:聚磷酸銨，季戊四醇三聚氰、胺磷酸酯及其衍生物、多聚磷酸銨及其衍生物;含氮化合物為聚二甲基硅氧烷及其衍生物和三聚氰胺焦磷酸鹽及其衍生物中的一種或多種。3.根據權利要求1所述的一種高安全性鋰離子電池正極材料及其制備方法，其特征在于:所述的步驟I)中的導電劑I為SP、碳納米管、石墨烯、炭黑中的一種。4.根據權利要求1所述的一種高安全性鋰離子電池正極材料及其制備方法，其特征在于，所述的步驟I)中的導電劑Π為偏鋁酸鋰，其粒徑為0.5~5μπι，氣孔率為5?20%。5.根據權利要求1所述的一種高安全性鋰離子電池正極材料及其制備方法，其特征在于，所述的步驟I)中粘結劑為:磷酸I?13份、乙醇2?4份、聚偏氟乙烯20?45份、N-甲基吡咯烷酮(ΝΜΡ)6?18份、酚醛樹脂5?9份、氨基樹脂2?3份、聚丙烯酸脂6?11份、羧甲基纖維素鈉I?4份、聚丙烯酸酯類三元共聚物乳膠10?30份、聚酰亞胺3?17份。
【專利摘要】一種高安全性鋰離子電池正極材料的制備方法，該正極材料呈現核殼結構，內核為LiCoxMnyNi1-x-yO2，0<x<0.5，0<y<0.5三元材料，其特征在于：包括以下步驟：1）、首先稱取功能性物質80~90份、粘結劑1~10份、導電劑Ⅰ1~10份、導電劑Ⅱ1~10份，添加到100份NMP溶劑中，在高速攪拌機中攪拌，得到復合漿料A；2）、稱取30份復合漿料A添加到100份三元材料中并在包覆機中進行包覆，并經過干燥得到復合材料B即為高安全性鋰離子電池正極材料。本發明，具有安全性能優良的特性，尤其適用于大容量高倍率鋰離子電池。
【IPC分類】H01M10/0525, H01M4/525, H01M4/505, H01M4/139, H01M4/62
【公開號】CN105591097
【申請號】CN201610147240
【發明人】丁建民
【申請人】江蘇樂能電池股份有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月16日