比表面积降低的电极材料及其制备方法，以及锂离子电池技术

本发明专利技术提供一种比表面积降低的电极材料的制备方法，包括：提供具有纳米尺寸的电极材料的固液分散体系；冷冻干燥所述固液分散体系，得到冻干产物；以及煅烧所述冻干产物，使所述电极材料的尺寸长大，从而得到比表面积降低的电极材料。本发明专利技术还提供一种比表面积降低的电极材料和具有所述比表面积降低的电极材料的锂离子电池。

Electrode material with reduced specific surface area and preparation method thereof, and lithium ion battery

The invention provides a preparation method of an electrode material with lower surface area, including a solid-liquid dispersion system with nanoscale electrode materials, a freeze drying solid-liquid dispersion system, a freeze-drying product, and a calcined freeze-drying product, so that the size of the electrode material is grown so that the specific surface is obtained. A reduced electrode material. The invention also provides an electrode material with reduced specific surface area and a lithium ion battery with an electrode material with reduced specific surface area.

【技术实现步骤摘要】
比表面积降低的电极材料及其制备方法，以及锂离子电池
本专利技术涉及电池
，特别是涉及比表面积降低的电极材料及其制备方法，以及锂离子电池。
技术介绍
电极材料的纳米化是目前锂离子电池的一个重要发展研究方向。通过对电极材料的纳米化可以提高锂离子电池的快速充放电等特性。但是电极材料的纳米化在提升电极材料的特性同时却不可避免的使锂离子电池面临制作工艺上的困难。电极材料的纳米化增大了材料的比表面积，有利于锂离子的迁移，但是随着比表面积的增大，电极材料粉体之间的团聚现象严重。另外比表面积大不仅会导致电池加工过程中涂布困难，电解液吸收量大，电池能量密度降低等问题，而且由于电极材料比表面积大，表面的副反应也会比较多，反应产生的副产物会增加电极材料的表面阻抗，进而影响锂离子的扩散。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种比表面积降低的电极材料及其制备方法，以及锂离子电池。一种比表面积降低的电极材料的制备方法，包括：提供具有纳米尺寸的电极材料的固液分散体系；冷冻干燥所述固液分散体系，得到冻干产物；以及煅烧所述冻干产物，使所述电极材料的尺寸长大，从而得到比表面积降低的电极材料。在其中一个实施例中，所述电极材料包括磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂中的一种或多种。在其中一个实施例中，所述固液分散体系中分散相与分散介质的质量比为1:18至3:2。在其中一个实施例中，所述冷冻干燥所述固液分散体系，得到冻干产物的步骤包括：对所述固液分散体系进行冷冻，得到冰冻态混合物；以及将所述冰冻态混合物进行抽真空干燥，得到所述冻干产物。在其中一个实施例中，所述抽真空干燥的温度为-40℃至120℃，真空度为0.1Pa至20Pa。在其中一个实施例中，所述煅烧所述冻干产物的步骤中，所述煅烧的温度为350℃至850℃，所述煅烧的时间为0.5h至24h，所述煅烧的升温速率为0.2℃/min至10℃/min。在其中一个实施例中，所述具有纳米尺寸的电极材料中不含有碳元素。在其中一个实施例中，还包括对所述比表面积降低的电极材料包覆碳材料的步骤。一种比表面积降低的电极材料，所述电极材料为单分散状态，比表面积为1m2/g至20m2/g。在其中一个实施例中，所述电极材料的平均粒径为300nm至800nm。一种锂离子电池，包括前面所述的比表面积降低的电极材料。本专利技术实施例提供的比表面积降低的电极材料的制备方法，采用冷冻干燥及煅烧相结合的工艺方法，通过冷冻干燥减缓甚至避免电极材料在干燥过程中团聚黏连在一起，同时通过煅烧过程的控制，尽量避免熔融结晶过程中颗粒之间的聚合现象，可以在保证电极材料的纳米级尺寸的同时有效降低电极材料的比表面积，从而减轻因比表面积大而造成的电极材料粉体之间的团聚现象。同时通过降低电极材料的比表面积，还可以缓解后续电池加工过程中涂布困难，电解液吸收量大，电池能量密度降低等问题，有效减少电池电极表面的副反应。附图说明图1为本专利技术一实施例纳米化电极材料的制备方法流程示意图；图2为常规干燥的电极材料的扫描电镜图；图3为图2中常规干燥的电极材料煅烧后5000倍率下的扫描电镜图；图4为图2中常规干燥的电极材料煅烧后8000倍率下的扫描电镜图；图5为本专利技术一实施例冷冻干燥后电极材料的扫描电镜图；图6为图5中冷冻干燥的电极材料煅烧后8000倍率下的扫描电镜图；图7为图5中冷冻干燥的电极材料煅烧后50000倍率下的扫描电镜图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及技术效果更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术的具体实施例进行描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种比表面积降低的电极材料的制备方法，包括：S100，提供具有纳米尺寸的电极材料的固液分散体系；S200，冷冻干燥固液分散体系，得到冻干产物；以及S300，煅烧冻干产物，使电极材料的尺寸长大，从而得到比表面积降低的电极材料。本专利技术实施例提供的比表面积降低的电极材料的制备方法，采用冷冻干燥及煅烧相结合的工艺方法，通过冷冻干燥减缓甚至避免电极材料在干燥过程中团聚黏连在一起，同时通过煅烧过程的控制，尽量避免熔融结晶过程中颗粒之间的聚合现象，可以在保证电极材料的纳米级尺寸的同时有效降低电极材料的比表面积，从而减轻因比表面积大而造成的电极材料粉体之间的团聚现象。同时通过降低电极材料的比表面积，还可以缓解后续电池加工过程中涂布困难，电解液吸收量大，电池能量密度降低等问题，有效减少电池电极表面的副反应。在步骤S100中，固液分散体系中的分散相为含有纳米尺寸的电极材料，分散介质为液体溶剂。电极材料均匀分散在溶剂中，电极材料的颗粒之间会填充有溶剂分子，从而可以使电极材料的颗粒之间彼此分开。电极材料分散到液体溶剂中之后可以形成具有一定粘度的流体，优选呈粥状、膏状或糊状。优选的，电极材料在溶剂中以单颗粒均匀分散。固液分散体系中，分散相与分散介质的质量比可以为1:18至3:2。优选的，分散相与分散介质的质量比为1:5至1:1。优选的，作为分散介质的液体溶剂为水。具有纳米尺寸的电极材料可以通过液相法制备得到。可选的，液相法包括沉淀法、水解法、水热合成法、溶剂热合成法、喷雾法、乳液法、溶胶-凝胶法、自组织生长法中的一种或多种。更优选的，所述具有纳米尺寸的电极材料是通过水热合成法在水热釜中反应得到的直接产物。电极材料可以是正极材料和/或负极材料。优选的，正极材料可以是磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂中的一种或多种。负极材料可以是金属氧化物等。优选的，具有纳米尺寸的电极材料中不含有碳元素。碳元素存在的具有纳米尺寸的电极材料中，煅烧过程中碳元素的存在可以起到一定的保护作用，从而保护电极材料颗粒的形貌，在一定程度上避免在煅烧过程中电极材料颗粒之间的聚合。而本专利技术实施例提供的比表面积降低的电极材料的制备方法，即使提供的具有纳米尺寸的电极材料不含有碳元素，也可以有效避免煅烧过程中电极材料颗粒之间的聚合而造成电极材料粒度过大的现象。优选的，可以有效的降低电极材料的比表面积的同时保证电极材料的纳米级尺寸，从而保证最终形成的电极具有纳米级材料电极的特性。步骤S200可以进一步包括：S210，对固液分散体系进行冷冻，得到冰冻态混合物；以及S220，对冰冻态混合物进行抽真空干燥，得到冻干产物。在步骤S210中，对固液分散体系进行冷冻的冷冻温度可以为-40℃至-5℃，更优选为-25℃。冷冻的时间优选为0.5h至6h，更优选为2h。通过对冷冻温度以及时间的合理控制，可以使冰冻态混合物内的液体溶剂充分冻结。冰冻态混合物中没有液体成份的存在，保证在后续的抽真空干燥过程中，溶剂能够在冰冻的状态下直接被升华抽出。避免液态的成份在抽真空干燥之后还滞留在冻干产物中，造成抽真空干燥不彻底。在步骤S220中，抽真空干燥的温度可以为-40℃至120℃，真空度为0.1Pa至20Pa。更优选的，抽真空干燥的温度可以为60℃，真空度为10Pa。抽真空干燥的时间可以为4h至48h，优选为16h。通过抽真空干燥从而将冰冻态混合物中的溶剂直接升华，可以得到多孔蜂窝状结构的冻干产物。在冰冻态混合物中，电极材料颗粒之间填充有溶剂分子，当溶剂分子通过抽真空干燥直接升华之后，得到的冻干产物的颗粒与颗粒之间能够最大程度的保持单分散的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种比表面积降低的电极材料的制备方法，包括：提供具有纳米尺寸的电极材料的固液分散体系；冷冻干燥所述固液分散体系，得到冻干产物；以及煅烧所述冻干产物，使所述电极材料的尺寸长大，从而得到比表面积降低的电极材料。

【技术特征摘要】
1.一种比表面积降低的电极材料的制备方法，包括：提供具有纳米尺寸的电极材料的固液分散体系；冷冻干燥所述固液分散体系，得到冻干产物；以及煅烧所述冻干产物，使所述电极材料的尺寸长大，从而得到比表面积降低的电极材料。2.根据权利要求1所述的比表面积降低的电极材料的制备方法，其特征在于，所述电极材料包括磷酸铁锂、磷酸锰锂、磷酸锰铁锂中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的比表面积降低的电极材料的制备方法，其特征在于，所述固液分散体系中分散相与分散介质的质量比为1:18至3:2。4.根据权利要求1所述的比表面积降低的电极材料的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥所述固液分散体系，得到冻干产物的步骤包括：对所述固液分散体系进行冷冻，得到冰冻态混合物；以及将所述冰冻态混合物进行抽真空干燥，得到所述冻干产物。5.根据权利要求4所述的比表面积降低的电极材料的制备方法，其特征在于，所述抽真空干燥的温度为-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少军，刘小明，段婉璐，
申请(专利权)人：江苏合志新能源材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32