本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种纳米级锂离子复合正极的等离子喷射制备方法。包括以下步骤：（1）按比例取原料15-20%锂电正极材料、5-20%的导电剂和60-80%多孔碳材料混合均匀成混合物；（2）然后将混合物加入到送粉器中；（3）以5m/min的速度将混合物采用等离子喷射技术涂覆到集流体上，涂覆为双面涂覆，涂覆的厚度为50-100μm。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及。
技术介绍
锂离子电池是一种能量密度大，平均输出电压高，自放电小并且不含有毒物质的绿色二次电池。经过了将近二十年的发展，锂离子电池已经能达到100 ffh/kg到150 Wh/kg，工作电压最大可达4V。超级电容是基于双电层储能原理以及可逆性较高的氧化还原准电容原理的储能器件，具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等优点，同时也具有能量密度相对较低等劣势。锂离子电池和超级电容在比能量和比功率上的差异决定了两者充放电速率的差异，而在实际的应用中，由于超级电容和锂离子电池具有各自突出的优点以及局限性，两者结合起来的并联式或者串联式电容电池的应用弥补了这一块的空白。正极采用锂离子电池的正极材料混合一定量的多孔碳材料，多孔碳材料包括活性炭、介孔碳、碳纳米管、石墨稀等。然而由于复合正极材料制备过程中受到工艺和成本的影响，复合效果并不理想，无法达到均匀分散以及纳米级别的混合。锂电正极材料的发展历程从层状结构的钴酸锂，尖晶石结构的锰酸锂，橄榄石结构的磷铁酸锂到三元材料锂镍钴锰。钴酸锂正极材料是目前传统电子产品中锂电的主要使用材料，主要是基于其容量大、电压范围大等优势。锰酸锂由于其低价、稳定、导电性能好等优点在电动自行车、电动汽车等领域广泛应用，但也存在其容量衰减问题。近年来随着使用清洁能源的公共交通的大力发展，橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料和更为技术发展前沿的三元材料锂镲钴猛被广泛地应用到电动汽车及大规模储能器件。等离子喷射法是是采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源，将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面层的方法。该方法利用等离子弧进行的，离子弧是压缩电弧，与自由电弧相比较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高，能量集中，弧稳定性好等特点。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决锂离子电容电池正极复合材料在制备工艺上由于分散、性能均一以及粒径分布等方面的不足导致电化学性能受到限制的问题，提供。本专利技术能够以较为经济的方法制得在纳米尺寸上混合均匀的锂电正极材料和多孔碳复合材料，并且将其涂覆在铝箔上得到复合电极。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案: ，包括以下步骤: (I)按比例取原料15-20%锂电正极材料、5-20%的导电剂和60-80%多孔碳材料混合均匀成混合物； (2)然后将混合物加入到送粉器中； (3)以5m/min的速度将混合物采用等离子喷射技术涂覆到集流体上，涂覆为双面涂覆，涂覆的厚度为50-100 μ m。作为优选，锂电正极材料为LiCo02、LiMn2O4, LiMnO2, LiN12, LiFePO4, LiMnPO4,LiNia 8Coa 202或 LiNi ^3ColiZ3MnliZ3O2tj作为优选，多孔碳材料为活性炭、介孔碳、碳气凝胶、碳纤维、碳纳米管、炭黑、硬炭或石墨烯中。作为优选，所述集流体为涂炭铝箔、铝箔、带孔铝箔、铜箔或带孔铜箔。作为优选，集流体的厚度为20 μ m。作为优选，所述导电剂为导电炭黑、石墨烯或碳纳米管。作为优选，所述等离子喷射技术包括:低温低压等离子技术、高温低压等离子技术、真空等尚子技术、水稳等尚子技术和气稳等尚子技术。本专利技术与现有技术相比，有益效果是: I锂电正极材料表面能均匀分散包覆碳源，弥补锂电正极材料存在的导电率低等问题 2等离子喷射法能够实现致密的电极层，无需经过碾压工序，保证电极密度。【具体实施方式】下面通过具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述说明。如果无特殊说明，本专利技术的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。实施例1: ，制备过程如下: 磷酸铁锂/活性炭复合电极的制备过程 原材料:LiFeP04 (台塑长园)、活性炭(韩国PCT)、导电炭黑(TIMCAL)、铝箔(韩国产20 μm)o将总质量为500g的LiFePO4、活性炭、导电炭黑按照质量比为20:65:10的比例混合均匀，加入到送粉器中，用5m/min的速度进行等离子喷射涂覆。经过冷却干燥和双面涂覆后，得到厚度为200 μπι的正极，经测定，该电极密度为0.93g/cm3。将得到的正极极片与石墨负极极片进行组装，得到的电容电池经过化成后进行性能测试，用IC充电至3.7V，IC放电至2.0V,电容电池的比能量为35.6ffh/kg,比功率为3800W/kg，经过IC充放电循环15000次后，容量保持在91.3%。将得到的正极极片经过SEM扫描得到的图片看出，活性炭、导电炭黑和磷酸铁锂颗粒混合均匀，磷酸铁锂颗粒在10nm以下，并且在磷酸铁锂表面均包覆有导电炭黑和活性炭混合物。实施例2: ，制备过程如下: 磷酸锰锂/活性炭/石墨烯复合电极制备过程: 原材料:LiMnP04 (宁波材料所)、活性炭(韩国PCT)、导电炭黑(TIMCAL)、涂炭铝箔(韩国产20 μ m)、石墨稀(盐城纳新)、添加剂S (实验室合成)。将总质量为600g的LiMnPO4、活性炭、导电炭黑、石墨烯按照质量比为15:70:9:1的比例混合均匀，加入到送粉器中，用5m/min的速度对涂炭铝箔进行等离子喷射涂覆。经过冷却干燥和双面涂覆后，得到厚度为220 μm的正极，经测定，该电极密度为0.86g/cm3。将得到的正极极片与硬炭负极极片进行组装，得到的电容电池经过0.02C化成充放电后进行性能测试，用IC充电至4.5V，IC放电至2.0V,电容电池的比能量为52.3ffh/kg,比功率为4250W/kg，经过IC充放电循环15000次后，容量保持在92.1%。将得到的正极极片经过SEM扫描得到的图片看出，活性炭、导电炭黑、石墨烯和磷酸锰锂颗粒混合均匀，活性炭、导电炭黑、磷酸锰锂均匀得分布在单层石墨烯的导电结构上，其中纳米级的磷酸锰锂表面还有导电炭黑的包覆。实施例3: ，制备过程如下: 三元钴镍锰/活性炭/硬炭复合电极制备过程: 原材料:LiNi1/3Co1/3Mn1/302 (深圳贝特瑞)、活性炭(韩国PCT)、硬炭(EnerG2)、导电炭黑(HMCAL)、铝箔(韩国产20 μm)、、添加剂S (实验室合成)。将总质量为550g的LiNi1/3Co1/3Mn1/302、活性炭、硬炭、导电炭黑按照质量比为15:60:10:10的比例混合均匀，加入到送粉器中，用5m/min的速度对涂炭铝箔进行等离子喷射涂覆。经过冷却干燥和双面涂覆后，得到厚度为200 μπι的正极，经测定，该电极密度为1.02g/cm3。将得到的正极极片与硅碳负极极片进行组装，得到的电容电池经过0.02C化成充放电后进行性能测试，用IC充电至4.2V，IC放电至2.0V,电容电池的比能量为55.4ffh/kg,比功率为4560W/kg，经过IC充放电循环15000次后，容量保持在89.2%。将得到的正极极片经过SEM扫描得到的图片看出，活性炭、硬炭、导电炭黑和三元钴镍锰颗粒混合均匀，其中钴镍锰表面还有导电炭黑的包覆。从上述实例可以看出，采用等离子喷射法可以实现纳米级别的混合，使得锂电正极材料表面能均匀包覆碳源，弥补锂电正极材料存在的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米级锂离子复合正极的等离子喷射制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按比例取原料15‑20%锂电正极材料、5‑20%的导电剂和60‑80%多孔碳材料混合均匀成混合物；（2）然后将混合物加入到送粉器中；（3）以5m/min的速度将混合物采用等离子喷射技术涂覆到集流体上，涂覆为双面涂覆，涂覆的厚度为50‑100μm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：阮殿波，袁峻，傅冠生，
申请(专利权)人：宁波南车新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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