一種疏水導電粉體材料包覆的復合三元正極材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種疏水導電粉體材料包覆的復合三元正極材料的制備方法，其包括將磷酸鐵錳鋰材料和疏水導電材料按質量比為100：(0.01?0.5)均勻分散于乙醇溶液中，對懸浮液進行固液分離；將分離后的固體進行水浴加熱得到疏水導電材料包覆的磷酸鐵錳鋰材料；將疏水導電材料包覆的磷酸鐵錳鋰材料與三元正極材料Li（NixCoyMn1?x?y）O2按質量比為0.1?1進行復合制得復合三元鋰離子電池正極材料?？捎行У亟档蛷秃先姵刈⒁呵暗乃?，減小了水分與電解液反應生成酸的可能性，有效地提高了復合三元電池的循環(huán)壽命。
【專利說明】一種疏水導電粉體材料包覆的復合三元正極材料的制備方法
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料領域，具體涉及一種疏水導電粉體材料包覆的復合三元正極材料的制備方法。
[0003]
【背景技術】
[0004]在國家新能源政策的推動下，對轎車動力電池的單體比能量提出了更高的要求，2015年底達到200 Wh/kg，比2010年提高一倍;2020年達到300 Wh/kg。三元電池(三元材料:能量密為220 Wh/kg)則成為鋰電行業(yè)的研發(fā)熱點，但是其安全性能仍然是很難解決的問題之一。目前采取的主要措施是與錳酸鋰或磷酸鐵鋰或磷酸鐵錳鋰材料按一定比例與三元材料進行復合，凡例改善其安全性能。其中，磷酸鐵錳鋰材料以其較高的能量密度而勝出。
[0005]磷酸鐵錳鋰材料與三元材料復合后制備的復合三元電池，雖然安全性能有了明顯的提升，但是一個嚴重的問題是電池在注液前水分偏高(600-700 ppm)，相比純三元材料的水分(300-400 ppm)高出一倍多，這是因磷酸鐵錳鋰材料一次粒徑小、比表面積大、易吸水等原因造成。由于水分與電解液反應產生游離酸，在腐蝕負極SEI膜的同時還會導致正極表面金屬離子溶出，致使復合材料循環(huán)性能惡化。
[0006]因此具有疏水性導電包覆層的磷酸鐵錳鋰正極材料與三元正極材料復合對一款同時可以兼顧其安全與壽命的復合三元電池顯得尤為重要。中國專利CN 104779377 A雖采用磷酸鐵錳鋰材料與三元復合明顯改善了其安全性能，但未提及其循環(huán)性能。
[0007]

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的一個目的是提供一種疏水導電粉體材料包覆的復合三元鋰離子電池正極材料的制備方法，能同時兼顧其安全及循環(huán)性能。
[0009]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種疏水導電粉體材料包覆的復合三元鋰離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將磷酸鐵錳鋰材料和疏水導電材料按質量比為100:(0.01-0.5)均勻分散于乙醇溶液中，得懸浮液；
(2)對懸浮液進行固液分離；
(3)將分離后的固體進行水浴加熱得到疏水導電材料包覆的磷酸鐵錳鋰材料；
(4)將疏水導電材料包覆的磷酸鐵錳鋰材料與三元正極材料Li(NixCoyMmty)02(0〈x〈I，0〈y〈l)按質量比為0.1-1進行復合制得復合三元鋰離子電池正極材料。
[0010]進一步方案，所述鐵錳鋰材料和疏水材料的質量比為100:(0.05-0.3)。
[0011]進一步方案，所述步驟(I)中的分散為超聲分散、機械攪拌或噴霧分散。
[0012]進一步方案，所述步驟(2)中的固液分離的方法為抽濾、噴霧干燥或離心分離。
[0013]進一步方案，所述步驟(3)中的水浴加熱的溫度為300°C-700°C、時間為4-10h。
[0014]更進一步方案，所述水浴加熱的溫度為300_500°C、時間為4_8h。
[0015]進一步方案，所述疏水導電材料為疏水導電碳纖維或疏水碳納米管陣列膜。
[0016]本發(fā)明中的磷酸鐵錳鋰材料的表面有疏水導電材料包覆層，然后將其與三元正極材料Li(NixCoyMnity)02(0〈x〈l，0〈y〈I)復合，不僅能夠改善三元材料的安全性能，還能同時兼顧復合三元電池的循環(huán)性能。本發(fā)明通過對磷酸鐵錳鋰材料表面進行疏水導電材料包覆，提高了其表面的疏水特性，當磷酸鐵錳鋰材料與三元材料復合時，可有效地降低其復合三元電池注液前的水分，減小了水分與電解液反應生成酸的可能性，有效地提高了復合三元電池的循環(huán)壽命。
[0017]
【附圖說明】
[0018]圖1是實施例1與對比例I制備的正極材料所制成的電池的循環(huán)性能對比圖。
[0019]
【具體實施方式】
[0020]實施例1
一種疏水導電粉體材料包覆的復合三元鋰離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將磷酸鐵錳鋰材料和疏水導電碳纖維按質量比為100:0.15,通過超聲分散將其均勻分散于乙醇溶液中，得懸浮液；
(2)采用離心分離對懸浮液進行固液分離；
(3)將分離后的固體在溫度為300°C的水浴中加熱6h，得到疏水導電材料包覆的磷酸鐵猛裡材料；
(4)將疏水導電材料包覆的磷酸鐵錳鋰材料與三元正極材料LiN1.5Co0.2Mn0.3O2按質量比為0.42進行復合制得復合三元鋰離子電池正極材料。
[0021]對比例I
將磷酸鐵錳鋰正極材料與三元材料1^附0.50)().#11().302以0.42的質量比復合制備復合正極材料。
[0022]將實施例1和對比例I制備的復合正極材料、負極為人造石墨和方形鋁殼20100140，制成容量為25Ah的復合三元電池，然后將其于高溫55°C、IC充放電測試它們的循環(huán)性能，具體如圖1所示。實施例1所制備的復合三元電池，在注液前水分測試為300ppm，其循環(huán)性能如圖1中的實心圓，在120周保持率為97%。而對比例I所制備的復合三元電池，在注液前水分測試為700ppm，其循環(huán)性能如圖1中的空心圓，在70周保持率為94%。
[0023]上述說明在復合三元材料中，經疏水導電材料包覆的磷酸鐵猛鋰正極材料起到了很好的疏水作用，注液前水分由700ppm降到300ppm，且高溫循環(huán)性能有了明顯的提升。
[0024]
實施例2: 一種疏水導電粉體材料包覆的復合三元鋰離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將磷酸鐵錳鋰材料和疏水導電碳纖維或疏水碳納米管陣列膜按質量比為100:
0.01，通過噴霧分散將其均勻分散于乙醇溶液中，得懸浮液；
(2)采用抽濾對懸浮液進行固液分離；
(3)將分離后的固體在溫度為700°C的水浴中加熱4h，得到疏水導電材料包覆的磷酸鐵猛裡材料；
(4)將疏水導電材料包覆的磷酸鐵錳鋰材料與三元正極材料Li(NiQ.6CoQ.2Mn().6)02按質量比為0.1進行復合制得復合三元鋰離子電池正極材料。
[0025]
實施例3:
一種疏水導電粉體材料包覆的復合三元鋰離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將磷酸鐵錳鋰材料和疏水導電碳纖維按質量比為100: 0.5，通過機械攪拌將其均勻分散于乙醇溶液中，得懸浮液；
(2)采用噴霧干燥對懸浮液進行固液分離；
(3)將分離后的固體在溫度為500°C的水浴中加熱8h，得到疏水導電材料包覆的磷酸鐵猛裡材料；
(4)將疏水導電材料包覆的磷酸鐵錳鋰材料與三元正極材料Li(NiQ.3CoQ.3Mn().4)02按質量比為I進行復合制得復合三元鋰離子電池正極材料。
[0026]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種疏水導電粉體材料包覆的復合三元正極材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將磷酸鐵錳鋰材料和疏水導電材料按質量比為100:(0.01-0.5)均勻分散于乙醇溶液中，得懸浮液； (2)對懸浮液進行固液分離； (3)將分離后的固體進行水浴加熱得到疏水導電材料包覆的磷酸鐵錳鋰材料； (4)將疏水導電材料包覆的磷酸鐵錳鋰材料與三元正極材料Li(NixCoyMm-x-y)02(0〈x〈I，0〈y〈l)按質量比為0.1-1進行復合制得復合三元鋰離子電池正極材料。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述鐵錳鋰材料和疏水材料的質量比為100:(0.05-0.3)。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的分散為超聲分散、機械攪拌或噴霧分散。4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中的固液分離的方法為抽濾、噴霧干燥或離心分離。5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中的水浴加熱的溫度為300°0700°(:、時間為4-10 ho6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述水浴加熱的溫度為300-500°C、時間為4_8h。7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述疏水導電材料為疏水導電碳纖維或疏水碳納米管陣列膜。
【文檔編號】H01M4/58GK105895877SQ201610317600
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】袁雪芹
【申請人】合肥國軒高科動力能源有限公司