基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法技术

本申请涉及锂离子电池材料技术领域，针对现有方法不能兼顾导电性与振实密度的问题，提供了一种基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法，包括：S1、将磷酸铁锂与石墨烯放入不锈钢磨罐中进行混合；S2、将混合物加入到20ml无水乙醇溶液中超声振荡后，在80℃下搅拌至糊状；S3、将糊状混合物在100℃烘箱中烘干、研磨，再筛分，得到复合材料；S4、在复合材料中加入粘结剂，造粒得1—10μm的复合材料微粒；S5、将复合材料微粒与石墨烯纳米片在混粉机中混合；S6、将包覆有石墨烯纳米片的复合材料与粘结剂混合、匀浆及干燥，再于180—220℃下真空处理，得到锂离子电池正极材料。本申请能兼顾离子电池正极材料的导电性与振实密度。

Preparation of cathode materials for lithium-ion batteries based on data analysis

【技术实现步骤摘要】
基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池材料
，尤其涉及一种基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3:1—4：1),因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。锂离子电池正极的每一点进步都会给锂离子电池的性能带来很大的改善，当然也会给材料加工带来一些困难。正极材料可从锂铁磷酸盐、锰酸锂、锂钴或镍钴锰三元材料中选择。其中磷酸铁锂这种材料，拥有出色的安全性能和循环寿命，并且拥有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛等优点，是非常理想的锂离电池正极材料。但磷酸铁锂堆积密度低和导电性差的缺点阻碍了其实际应用。为了提高导电性，业内人士在材料中参入了导电石墨等碳材料，但这样有会降低材料的堆积密度。通过数据分析发现，掺碳磷酸铁锂的振实密度一般只有1.0—1.2g/cm3，而商品钴酸锂的振实密度一般为2.0—2.4g/cm3，过低的堆积密度使得磷酸铁锂的体积比容量与钴酸锂相差很多，制成的电池体积较大；另外，掺杂的导电石墨通常为球形，与磷酸铁锂形成点接触，为了形成良好的通路，掺杂量较大，从而导致磷酸铁锂正极材料的体积较大，难以安装。数据分析发现，现有的磷酸铁锂正极材料制作方法，不能兼顾磷酸铁锂正极材料的导电性与振实密度。
技术实现思路
本专利技术针对数据分析发现，现有的磷酸铁锂正极材料制作方法，不能兼顾磷酸铁锂正极材料的导电性与振实密度的问题，提供了一种基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法。本专利技术提供的基础方案为：基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法，包括：S1、将磷酸铁锂与石墨烯放入不锈钢磨罐中进行混合，用高能球磨3—20h，得到均匀的混合物；S2、将得到的均匀混合物加入到20ml无水乙醇溶液中超声振荡20—40min后，在80℃下搅拌直至混合物呈糊状；S3、将糊状混合物在100℃烘箱中烘干、研磨，再通过目筛筛分，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；S4、在磷酸铁锂/石墨烯复合材料中加入粘结剂，造粒得1—10μm的磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒；S5、将磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒与石墨烯纳米片在混粉机中混合；S6、将S5得到的包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/石墨烯复合材料与粘结剂混合、匀浆及干燥，再于180—220℃下真空处理，得到锂离子电池正极材料。基础方案工作原理及有益效果：1本专利技术制备的磷酸铁锂/石墨烯复合材料中石墨烯与包覆在复合材料表面的石墨烯纳米片可提高正极材料的导电性，提高电池的功率密度、充放电速度及电容量，降低了导电材料的用量，减小了正极材料的体积，放电比容量高达169.5mAh·g-1，10C倍率1000次循环后比容量保持率大于83％。2本申请对磷酸铁锂/石墨烯复合材料采用造粒的制备工艺，在保证正极材料导电性的同时提高了其振实密度，减小了导电碳材料的体积。3以石墨烯纳米片(石墨烯是一种单原子层的碳材料，工业上可大规模生产的多为1—10个原子层，通常称之为石墨烯纳米片)作为磷酸铁锂锂电池正极材料中的导电材料，可在保证磷酸铁锂正极材料导电性能的同时提高其振实密度，可提高锂电池功率密度、充放电速度及电容量。进一步，S1中，磷酸铁锂与石墨烯混合的质量比为80:1—1:1。这个质量比的磷酸铁锂与石墨烯混合后，制作出的锂电池正极材料性能较好。进一步，S1中，磷酸铁锂与石墨烯混合的质量比为20:1。这个质量比的磷酸铁锂与石墨烯混合后，制作出的锂电池正极材料性能出色。进一步，S1中，高能球磨的球料比为11:1—10:1。这个比例的高能球磨，制作出的锂电池正极材料性能较好。进一步，粘结剂为海藻酸钠、壳聚糖、羟甲基纤维素钠或聚丙烯酸。这几种材料作为粘结剂的效果较好。进一步，S4中，粘结剂与复合材料中磷酸铁锂的质量比1:1—1:50。这个质量比的粘结剂与复合材料中磷酸铁锂制作出的锂电池正极材料的性能较为出色。进一步，S5中，磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒中磷酸铁锂与石墨烯的质量比为70:1—1:1。这个质量比的磷酸铁锂与石墨烯制作的锂电池正极材料的性能较好。进一步，S5中，磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒中磷酸铁锂与石墨烯的质量比为20:1。这个质量比的磷酸铁锂与石墨烯制作的锂电池正极材料的性能出色。进一步，S6中，粘结剂与复合材料中磷酸铁锂的质量比1:1—1:50。这个质量比的粘结剂与复合材料中磷酸铁锂制作出的电池正极材料的性能较好。进一步，S6中，真空处理的温度为200℃。这个温度下，制作出的电池正极材料的性能出色。附图说明图1为本专利技术基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法实施例1的流程图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：实施例1如图1所示，基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：S1、将100g磷酸铁锂与5g石墨烯放入不锈钢磨罐中进行混合，用高能球磨10h，得到均匀的混合物；S2、将得到的均匀混合物加入到20ml无水乙醇溶液中超声振荡30min后，在80℃下搅拌直至混合物呈糊状；S3、将糊状混合物在100℃烘箱中烘干、研磨，再通过325目筛筛分，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；S4、在磷酸铁锂/石墨烯复合材料中加入10g聚丙烯酸，造粒得1—10μm的磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒；S5、将磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒与5g石墨烯纳米片在混粉机中混合；S6、将S5得到的包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/石墨烯复合材料与5g聚丙烯酸混合，并加入20ml水，搅拌，制成浆料，将其涂抹于铝箔集流体上，待干燥后，进行高温真空200℃处理，即可作为锂离子电池电极材料应用。实施例2基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：S1、将100g磷酸铁锂与10g石墨烯放入不锈钢磨罐中进行混合，用高能球磨15h，得到均匀的混合物；S2、将得到的均匀混合物加入到20ml无水乙醇溶液中超声振荡30min后，在80℃下搅拌直至混合物呈糊状；S3、将糊状混合物在100℃烘箱中烘干、研磨，再通过325目筛筛分，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；S4、在磷酸铁锂/石墨烯复合材料中加入15g聚丙烯酸，造粒得1—10μm的磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒；S5、将磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒与8g石墨烯纳米片在混粉机中混合；S6、将S5得到的包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/石墨烯复合材料与5g聚丙烯酸混合，并加入20ml水，搅拌，制成浆料，将其涂抹于铝箔集流体上，待干燥后，进行高温真空200℃处理，即可作为锂离子电池电极材料应用。实施例3基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：S1、将80g磷酸铁锂与5g石墨烯放入不锈钢磨罐中进行混合，用高能球磨8h，得到均匀的混合物；S2、将得到的均匀混合物加入到20ml无水乙醇溶液中超声振荡30min后，在80℃下搅拌直至混合物呈糊状；S3、将糊状混合物在100℃烘箱中烘干、研磨，再通过325目筛筛分，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；S4、在磷酸铁锂/石墨烯复合材料中加入6g聚丙烯酸，造粒得1—10μm的磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒；S5、将磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒与4g石墨烯纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括：S1、将磷酸铁锂与石墨烯放入不锈钢磨罐中进行混合，用高能球磨3—20h，得到均匀的混合物；S2、将得到的均匀混合物加入到20ml无水乙醇溶液中超声振荡20—40min后，在80℃下搅拌直至混合物呈糊状；S3、将糊状混合物在100℃烘箱中烘干、研磨，再通过目筛筛分，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；S4、在磷酸铁锂/石墨烯复合材料中加入粘结剂，造粒得1—10μm的磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒；S5、将磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒与石墨烯纳米片在混粉机中混合；S6、将S5得到的包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/石墨烯复合材料与粘结剂混合、匀浆及干燥，再于180—220℃下真空处理，得到锂离子电池正极材料。

【技术特征摘要】
1.基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括：S1、将磷酸铁锂与石墨烯放入不锈钢磨罐中进行混合，用高能球磨3—20h，得到均匀的混合物；S2、将得到的均匀混合物加入到20ml无水乙醇溶液中超声振荡20—40min后，在80℃下搅拌直至混合物呈糊状；S3、将糊状混合物在100℃烘箱中烘干、研磨，再通过目筛筛分，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；S4、在磷酸铁锂/石墨烯复合材料中加入粘结剂，造粒得1—10μm的磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒；S5、将磷酸铁锂/石墨烯复合材料微粒与石墨烯纳米片在混粉机中混合；S6、将S5得到的包覆有石墨烯纳米片的磷酸铁锂/石墨烯复合材料与粘结剂混合、匀浆及干燥，再于180—220℃下真空处理，得到锂离子电池正极材料。2.根据权利要求1所述的基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：S1中，磷酸铁锂与石墨烯混合的质量比为80:1—1:1。3.根据权利要求2所述的基于数据分析的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：S1中，磷酸铁锂与石墨烯混合的质量比为20:1。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王联，高超，王佐君，李湘，
申请(专利权)人：重庆市科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：重庆,50