本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種安全環(huán)保的高倍率鋰離子電池的制備方法。
背景技術(shù)：
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鋰離子電池已成為人們生活必需品，手機(jī)、筆記本電腦、相機(jī)等便攜式電子設(shè)備都離不開鋰離子電池，正是由于鋰離子電池優(yōu)異性能使得它所占市場比額越來越大。鋰離子電池的高容量、高電壓、無記憶效應(yīng)、環(huán)保無污染等眾多優(yōu)點(diǎn)使得人們還希望它能在更廣闊的空間和領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)，如作為新能源應(yīng)用在電動(dòng)汽車、航空航天等領(lǐng)域。
但是，由于鋰離子電池還存在一些未能解決的問題，它在電動(dòng)車行業(yè)一直未能大展拳腳。主要是由于以下幾個(gè)原因：首先鋰離子電池安全性還讓人們不放心，其次，動(dòng)力領(lǐng)域要求電池高電壓、高容量、高功率，現(xiàn)有技術(shù)還不能使得單體鋰離子電池滿足以上要求，而且現(xiàn)有鋰離子電池的餓正極材料的比容量較低，在動(dòng)力領(lǐng)域需要將單體電池組合成電池組來使用。單體鋰離子電池性能優(yōu)越，組成電池組以后卻不能達(dá)到單體電池性能。往往由于單體電池性能不一致或者不恰當(dāng)?shù)碾姵毓芾硐到y(tǒng)導(dǎo)致電池循環(huán)壽命減少、安全性能降低、容量不達(dá)標(biāo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種安全環(huán)保的高倍率鋰離子電池的制備方法，其制得的鋰離子電池具有優(yōu)異的充放電性能，穩(wěn)定性好，倍率高，能量密度大。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種安全環(huán)保的高倍率鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：
(1)正極片的制備
a)將LiOH配制成的溶液B加入到Al(OH)3·9H2O和C6H8O7·H2O配制而成的混合溶液A中，攪拌混合均勻，控制其pH為9.8-10.2，制得鋁溶膠；
b)稱量LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料，緩慢加入到鋁溶膠中，攪拌反應(yīng)1-5h，得到混合漿料，用蠕動(dòng)泵將混合漿料加入到噴霧干燥機(jī)中，設(shè)置好參數(shù)，得到Al(OH)3包覆的LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料前驅(qū)體；
c)將步驟b)制得的前驅(qū)體粉末放入氣氛爐中進(jìn)行固相燒結(jié)，得到Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料；
d)將制得的Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料和導(dǎo)電劑、粘合劑、草酸銨、去離子水混合攪拌均勻，放入三輥研磨機(jī)中研磨1-2h，得到正極漿料；
e)采用霧化噴槍將步驟d)制得的正極漿料均勻噴涂在正極集流體上，經(jīng)干燥、輥壓、裁片后，得到正極片；
(2)負(fù)極片的制備
A)將石墨碳材料進(jìn)行等離子體處理后與導(dǎo)電劑、粘合劑、增稠劑和去離子水混合攪拌均勻，采用三輥研磨機(jī)研磨1-3h后得到負(fù)極漿料；
B)將步驟A)制得的負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，干燥、輥壓、裁片后，得到負(fù)極片；
(3)鋰離子電池的制備
將制得的正極片、負(fù)極片與隔膜材料卷繞成電芯，采用鋁塑膜封裝，經(jīng)真空干燥后注入電解液，通過充放電化成，激活電池，得到高倍率鋰離子電池。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟a)中，所述Al(OH)3·9H2O、C6H8O7·H2O的質(zhì)量比為4.62:2.64。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟a)中，所述溶液B的濃度為8-9％。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟b)中，所述參數(shù)設(shè)置為：進(jìn)風(fēng)溫度150-200℃，出風(fēng)溫度80-90℃，引風(fēng)機(jī)頻率30-40Hz。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟c)中，所述固相燒結(jié)的條件為：以2-3℃/min的速度升溫至600℃，恒溫?zé)Y(jié)8-10h，然后隨爐冷卻至室溫。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟d)中，所述Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料、導(dǎo)電劑、粘合劑、草酸銨和去離子水質(zhì)量比為(15-20)：(1-5)：(1.5-2.5)：(1-2)：(12-20)。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟d)、步驟A)中所述的導(dǎo)電劑為乙炔黑、石墨、炭黑、中空碳球、泡沫碳、泡沫銅、碳納米管中的一種。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟d)、步驟A)中所述的粘合劑為海藻酸鈉、海藻酸鉀中的一種。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟A)中，所述等離子體處理的條件為：壓力為50-80Pa，溫度為-20-50℃，等離子體處理的功率為500-1000W/cm2，處理的時(shí)間為1-2h。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，步驟A)中，所述石墨碳材料、導(dǎo)電劑、粘合劑、增稠劑和去離子水的質(zhì)量比為(75-85)：(2-8)：(2-4)：(1-3)：(80-90)。
本發(fā)明具有以下有益效果：
本發(fā)明采用噴霧干燥法，并合理控制其條件，使得氧化鋁均勻的包覆在鎳鈷錳酸鋰正極材料表面，制得的正極材料比容量高，熱穩(wěn)定性能優(yōu)異；
本發(fā)明采用氧化鋁包覆的鎳鈷錳酸鋰作為正極活性物質(zhì)、石墨碳材料作為負(fù)極活性物質(zhì)，制得的鋰離子電池倍率高，電學(xué)性能好，且制備方法簡單，成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式：
為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會(huì)對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
實(shí)施例1
一種安全環(huán)保的高倍率鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：
(1)正極片的制備
a)將LiOH配制成的溶液B加入到Al(OH)3·9H2O和C6H8O7·H2O配制而成的混合溶液A中，攪拌混合均勻，控制其pH為9.8-10.2，制得鋁溶膠；
b)稱量LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料，緩慢加入到鋁溶膠中，攪拌反應(yīng)1h，得到混合漿料，用蠕動(dòng)泵將混合漿料加入到噴霧干燥機(jī)中，設(shè)置參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度150℃，出風(fēng)溫度80℃，引風(fēng)機(jī)頻率30Hz，得到Al(OH)3包覆的LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料前驅(qū)體；
c)將步驟b)制得的前驅(qū)體粉末放入氣氛爐中，以2℃/min的速度升溫至600℃，恒溫?zé)Y(jié)8h，然后隨爐冷卻至室溫，得到Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料；
d)將制得的Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料和乙炔黑、海藻酸鈉、草酸銨、去離子水混合攪拌均勻，放入三輥研磨機(jī)中研磨1h，得到正極漿料，其中，Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料、乙炔黑、海藻酸鈉、草酸銨、去離子水的質(zhì)量比為15：1：1.5：1：12；
e)采用霧化噴槍將步驟d)制得的正極漿料均勻噴涂在正極集流體上，經(jīng)干燥、輥壓、裁片后，得到正極片；
(2)負(fù)極片的制備
A)將石墨碳材料在壓力為50Pa，溫度為-20-50℃，處理的功率為500W/cm2下，進(jìn)行等離子體處理1h，然后與乙炔黑、海藻酸鈉、羧甲基纖維素和去離子水混合攪拌均勻，采用三輥研磨機(jī)研磨1h后得到負(fù)極漿料，其中，石墨碳材料、乙炔黑、海藻酸鈉、羧甲基纖維素和去離子水的質(zhì)量比為75：2：2：1：80；
B)將步驟A)制得的負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，干燥、輥壓、裁片后，得到負(fù)極片；
(3)鋰離子電池的制備
將制得的正極片、負(fù)極片與隔膜材料卷繞成電芯，采用鋁塑膜封裝，經(jīng)真空干燥后注入電解液，通過充放電化成，激活電池，得到高倍率鋰離子電池。
實(shí)施例2
一種安全環(huán)保的高倍率鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：
(1)正極片的制備
a)將LiOH配制成的溶液B加入到Al(OH)3·9H2O和C6H8O7·H2O配制而成的混合溶液A中，攪拌混合均勻，控制其pH為9.8-10.2，制得鋁溶膠；
b)稱量LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料，緩慢加入到鋁溶膠中，攪拌反應(yīng)5h，得到混合漿料，用蠕動(dòng)泵將混合漿料加入到噴霧干燥機(jī)中，設(shè)置參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度200℃，出風(fēng)溫度90℃，引風(fēng)機(jī)頻率40Hz，得到Al(OH)3包覆的LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料前驅(qū)體；
c)將步驟b)制得的前驅(qū)體粉末放入氣氛爐中，以3℃/min的速度升溫至600℃，恒溫?zé)Y(jié)10h，然后隨爐冷卻至室溫，得到Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料；
d)將制得的Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料和石墨、海藻酸鈉、草酸銨、去離子水混合攪拌均勻，放入三輥研磨機(jī)中研磨2h，得到正極漿料，其中，Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料、石墨、海藻酸鈉、草酸銨、去離子水的質(zhì)量比為20：5：2.5：2：20；
e)采用霧化噴槍將步驟d)制得的正極漿料均勻噴涂在正極集流體上，經(jīng)干燥、輥壓、裁片后，得到正極片；
(2)負(fù)極片的制備
A)將石墨碳材料在壓力為80Pa，溫度為-20-50℃，處理的功率為1000W/cm2下，進(jìn)行等離子體處理2h，然后與石墨、海藻酸鉀、羧甲基纖維素和去離子水混合攪拌均勻，采用三輥研磨機(jī)研磨3h后得到負(fù)極漿料，其中，石墨碳材料、石墨、海藻酸鉀、羧甲基纖維素和去離子水的質(zhì)量比為85：8：4：3：90；
B)將步驟A)制得的負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，干燥、輥壓、裁片后，得到負(fù)極片；
(3)鋰離子電池的制備
將制得的正極片、負(fù)極片與隔膜材料卷繞成電芯，采用鋁塑膜封裝，經(jīng)真空干燥后注入電解液，通過充放電化成，激活電池，得到高倍率鋰離子電池。
實(shí)施例3
一種安全環(huán)保的高倍率鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：
(1)正極片的制備
a)將LiOH配制成的溶液B加入到Al(OH)3·9H2O和C6H8O7·H2O配制而成的混合溶液A中，攪拌混合均勻，控制其pH為9.8-10.2，制得鋁溶膠；
b)稱量LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料，緩慢加入到鋁溶膠中，攪拌反應(yīng)2h，得到混合漿料，用蠕動(dòng)泵將混合漿料加入到噴霧干燥機(jī)中，設(shè)置參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度160℃，出風(fēng)溫度85℃，引風(fēng)機(jī)頻率35Hz，得到Al(OH)3包覆的LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料前驅(qū)體；
c)將步驟b)制得的前驅(qū)體粉末放入氣氛爐中，以2.5℃/min的速度升溫至600℃，恒溫?zé)Y(jié)8.5h，然后隨爐冷卻至室溫，得到Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料；
d)將制得的Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料和中空碳球、海藻酸鉀、草酸銨、去離子水混合攪拌均勻，放入三輥研磨機(jī)中研磨1.2h，得到正極漿料，其中，Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料、中空碳球、海藻酸鉀、草酸銨、去離子水的質(zhì)量比為16：2：2：1：14；
e)采用霧化噴槍將步驟d)制得的正極漿料均勻噴涂在正極集流體上，經(jīng)干燥、輥壓、裁片后，得到正極片；
(2)負(fù)極片的制備
A)將石墨碳材料在壓力為60Pa，溫度為-20-50℃，處理的功率為600W/cm2下，進(jìn)行等離子體處理1.4h，然后與中空碳球、海藻酸鉀、羧甲基纖維素和去離子水混合攪拌均勻，采用三輥研磨機(jī)研磨1.5h后得到負(fù)極漿料，其中，石墨碳材料、中空碳球、海藻酸鉀、羧甲基纖維素和去離子水的質(zhì)量比為77：4：2.5：1.5：80；
B)將步驟A)制得的負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，干燥、輥壓、裁片后，得到負(fù)極片；
(3)鋰離子電池的制備
將制得的正極片、負(fù)極片與隔膜材料卷繞成電芯，采用鋁塑膜封裝，經(jīng)真空干燥后注入電解液，通過充放電化成，激活電池，得到高倍率鋰離子電池。
實(shí)施例4
一種安全環(huán)保的高倍率鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：
(1)正極片的制備
a)將LiOH配制成的溶液B加入到Al(OH)3·9H2O和C6H8O7·H2O配制而成的混合溶液A中，攪拌混合均勻，控制其pH為9.8-10.2，制得鋁溶膠；
b)稱量LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料，緩慢加入到鋁溶膠中，攪拌反應(yīng)3h，得到混合漿料，用蠕動(dòng)泵將混合漿料加入到噴霧干燥機(jī)中，設(shè)置參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度170℃，出風(fēng)溫度80℃，引風(fēng)機(jī)頻率30Hz，得到Al(OH)3包覆的LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料前驅(qū)體；
c)將步驟b)制得的前驅(qū)體粉末放入氣氛爐中，以3℃/min的速度升溫至600℃，恒溫?zé)Y(jié)9h，然后隨爐冷卻至室溫，得到Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料；
d)將制得的Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料和泡沫銅、海藻酸鈉、草酸銨、去離子水混合攪拌均勻，放入三輥研磨機(jī)中研磨1-2h，得到正極漿料，其中，Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料、泡沫銅、海藻酸鈉、草酸銨、去離子水的質(zhì)量比為18：3：2：1.5：16；
e)采用霧化噴槍將步驟d)制得的正極漿料均勻噴涂在正極集流體上，經(jīng)干燥、輥壓、裁片后，得到正極片；
(2)負(fù)極片的制備
A)將石墨碳材料在壓力為60Pa，溫度為-20-50℃，處理的功率為700W/cm2下，進(jìn)行等離子體處理1.4h，然后與泡沫銅、海藻酸鈉、羧甲基纖維素和去離子水混合攪拌均勻，采用三輥研磨機(jī)研磨1-3h后得到負(fù)極漿料，其中，石墨碳材料、泡沫銅、海藻酸鈉、羧甲基纖維素和去離子水的質(zhì)量比為80：6：3：1：85；
B)將步驟A)制得的負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，干燥、輥壓、裁片后，得到負(fù)極片；
(3)鋰離子電池的制備
將制得的正極片、負(fù)極片與隔膜材料卷繞成電芯，采用鋁塑膜封裝，經(jīng)真空干燥后注入電解液，通過充放電化成，激活電池，得到高倍率鋰離子電池。
實(shí)施例5
一種安全環(huán)保的高倍率鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：
(1)正極片的制備
a)將LiOH配制成的溶液B加入到Al(OH)3·9H2O和C6H8O7·H2O配制而成的混合溶液A中，攪拌混合均勻，控制其pH為9.8-10.2，制得鋁溶膠；
b)稱量LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料，緩慢加入到鋁溶膠中，攪拌反應(yīng)4h，得到混合漿料，用蠕動(dòng)泵將混合漿料加入到噴霧干燥機(jī)中，設(shè)置參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度180℃，出風(fēng)溫度90℃，引風(fēng)機(jī)頻率40Hz，得到Al(OH)3包覆的LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料前驅(qū)體；
c)將步驟b)制得的前驅(qū)體粉末放入氣氛爐中，以2℃/min的速度升溫至600℃，恒溫?zé)Y(jié)9.5h，然后隨爐冷卻至室溫，得到Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料；
d)將制得的Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料和碳納米管、海藻酸鉀、草酸銨、去離子水混合攪拌均勻，放入三輥研磨機(jī)中研磨1.6h，得到正極漿料，其中，Al2O3包覆LiNixCoyMn1-x-yO2正極材料、碳納米管、海藻酸鉀、草酸銨、去離子水的質(zhì)量比為19：3：2.5：1：17；
e)采用霧化噴槍將步驟d)制得的正極漿料均勻噴涂在正極集流體上，經(jīng)干燥、輥壓、裁片后，得到正極片；
(2)負(fù)極片的制備
A)將石墨碳材料在壓力為70Pa，溫度為-20-50℃，處理的功率為800W/cm2下，進(jìn)行等離子體處理1.8h，然后與碳納米管、海藻酸鉀、羧甲基纖維素和去離子水混合攪拌均勻，采用三輥研磨機(jī)研磨2.5h后得到負(fù)極漿料，其中，石墨碳材料、碳納米管、海藻酸鉀、羧甲基纖維素和去離子水的質(zhì)量比為82：6：3.5：3：86；
B)將步驟A)制得的負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，干燥、輥壓、裁片后，得到負(fù)極片；
(3)鋰離子電池的制備
將制得的正極片、負(fù)極片與隔膜材料卷繞成電芯，采用鋁塑膜封裝，經(jīng)真空干燥后注入電解液，通過充放電化成，激活電池，得到高倍率鋰離子電池。