一种电动汽车使用的锂电池用正极材料制造技术

本发明专利技术提供了一种电动汽车使用的锂电池用正极材料，该正极材料的原料包括：碳纳米管、聚碳酸酯、聚乙二醇、柠檬酸、纤维素、二硫亚砜、石墨烯、碳酸钠、芳烃油、聚丙烯酰胺、大豆卵磷脂、过硫酸铵、硫酸锂铁、硬脂酸、聚甲基丙烯酸钠、乙酸乙酯。其制备方法是先制备改性碳纳米管和改性石墨烯，然后将其与硫酸锂铁、硬脂酸、聚甲基丙烯酸钠、乙酸乙酯、分散剂混合，混合物经炭化后用去离子水清洗，干燥，即得。本发明专利技术提供的电动汽车使用的锂电池用正极材料具有较高的首次放电效率和放电容量，而且多次循环后的电容损失率较低，提升了放电容量，具有很大的推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂电池正极材料
，具体涉及一种电动汽车使用的锂电池用正极材料。
技术介绍
锂离子电池是目前最具实用性和发展前景的高能二次电池，由于商业化锂离子电池中碳负极的比容量高达以上300mAh·g-1，而价格较高的正极材料的比容量较低。为了达到容量匹配，需使用更多的正极材料，使得正极材料占有整个电池成本的40%以上，而电池的安全性也在很大程度上取决于正极材料，因此研究、开发价格低廉、性能优异、安全性好的正极材料是当前锂离子电池研究的热点。目前，广泛使用的正极材料有LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4等，但LiCoO2的实际比容量较低，且钴有毒资源有限，在深度充放电过程中易释放出氧而产生爆炸；LiNiO2难以计量比合成、批次稳定性较差；LiMn2O4循环稳定性差，这些缺点都对锂离子电池尤其是动力电池的大规模商业化应用造成障碍。橄榄石结构的LiFePO4比容量高（理论比容量170mAh·g-1，实际比容量高于130mAh·g-1），热稳定性和循环性能优异，在全充电状态下具有良好的热稳定性和安全性，并且原料来源丰富、价格低廉、环境友好，是极具潜力和开发价值的正极材料，其大规模生产需求符合我国可持续发展的战略方针。目前制约其大规模应用的主要问题是其较差的电子电导率和裡离子扩散性能，虽然通过包覆、掺杂或形貌控制等能提高LiFePO4的电化学性能，且其中LiFePO4的也已经部分产业化，但LiFePO4正极材料的性能还需要进一步完善，尤其是在高倍率下充放电性能的改善，而这对于动力电池材料的开发是至关重要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种电动汽车使用的锂电池用正极材料及其制备方法，该正极材料具有较高的首次放电效率和放电容量，而且多次循环后的电容损失率较低。一种电动汽车使用的锂电池用正极材料，原料以重量份计包括：碳纳米管5～10份，聚碳酸酯2～6份，聚乙二醇2～5份，柠檬酸1～3份，纤维素3～8份，二硫亚砜3～7份，石墨烯5～10份，碳酸钠2～6份，芳烃油3～7份，聚丙烯酰胺1～5份，大豆卵磷脂2～6份，过硫酸铵1～5份，硫酸锂铁10～20份，硬脂酸2～5份，聚甲基丙烯酸钠1～7份，乙酸乙酯2～6份。进一步地，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素。进一步地，所述芳烃油为甲苯或二甲苯。进一步地，所述分散剂为氯化苯二甲烃铵或十二烷基二氨基乙基甘氨酸。所述电动汽车使用的锂电池用正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，取碳纳米管、聚碳酸酯、聚乙二醇、柠檬酸、纤维素加至水中，超声分散，滴加二硫亚砜，搅拌，60～90℃回流反应4～6h，放冷后经抽滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管；步骤2，取石墨烯、碳酸钠、芳烃油、聚丙烯酰胺、大豆卵磷脂、过硫酸铵，混合，在CO2气氛下50～70℃搅拌反应3～6h，放冷后经抽滤、洗涤、干燥，得到改性石墨烯；步骤3，取改性碳纳米管、改性石墨烯、硫酸锂铁、硬脂酸、聚甲基丙烯酸钠、乙酸乙酯、分散剂，混合，混合物在氩气氛围中升温炭化，冷却至室温后将用去离子水清洗，干燥，即得。进一步地，步骤1中水的温度为0～4℃。进一步地，步骤1中超声分散条件为30～60KHz、10～15min。进一步地，步骤2中搅拌速度为200～400rpm。进一步地，步骤3中炭化条件为800～1000℃、2～4h。进一步地，步骤3中干燥温度为90～120℃。本专利技术提供的电动汽车使用的锂电池用正极材料首次放电容量在7mAh/g以上，首次放电效率达到了70%以上，1000个循环后的放电容量损失率达到了3.2%以下，电流30C放电容量达到了695mAh/g以上，电流30C放电容量率达到了95.3%以上。具体实施方式实施例1一种电动汽车使用的锂电池用正极材料，原料以重量份计包括：碳纳米管5份，聚碳酸酯2份，聚乙二醇2份，柠檬酸1份，纤维素3份，二硫亚砜3份，石墨烯5份，碳酸钠2份，芳烃油3份，聚丙烯酰胺1份，大豆卵磷脂2份，过硫酸铵1份，硫酸锂铁10份，硬脂酸2份，聚甲基丙烯酸钠1份，乙酸乙酯2份。其中，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素，芳烃油为甲苯，分散剂为氯化苯二甲烃铵。所述电动汽车使用的锂电池用正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，取碳纳米管、聚碳酸酯、聚乙二醇、柠檬酸、纤维素加至水中，超声分散，滴加二硫亚砜，搅拌，60℃回流反应6h，放冷后经抽滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管；步骤2，取石墨烯、碳酸钠、芳烃油、聚丙烯酰胺、大豆卵磷脂、过硫酸铵，混合，在CO2气氛下50℃搅拌反应6h，放冷后经抽滤、洗涤、干燥，得到改性石墨烯；步骤3，取改性碳纳米管、改性石墨烯、硫酸锂铁、硬脂酸、聚甲基丙烯酸钠、乙酸乙酯、分散剂，混合，混合物在氩气氛围中升温炭化，冷却至室温后将用去离子水清洗，干燥，即得。其中，步骤1中水的温度为0℃，超声分散条件为30KHz、15min；步骤2中搅拌速度为200rpm；步骤3中炭化条件为800℃、4h，干燥温度为90℃。实施例2一种电动汽车使用的锂电池用正极材料，原料以重量份计包括：碳纳米管8份，聚碳酸酯4份，聚乙二醇3份，柠檬酸2份，纤维素6份，二硫亚砜5份，石墨烯8份，碳酸钠3份，芳烃油4份，聚丙烯酰胺2份，大豆卵磷脂4份，过硫酸铵2份，硫酸锂铁15份，硬脂酸3份，聚甲基丙烯酸钠5份，乙酸乙酯2份。其中，所述纤维素为羟乙基纤维素，芳烃油为二甲苯，分散剂为十二烷基二氨基乙基甘氨酸。所述电动汽车使用的锂电池用正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，取碳纳米管、聚碳酸酯、聚乙二醇、柠檬酸、纤维素加至水中，超声分散，滴加二硫亚砜，搅拌，70℃回流反应5h，放冷后经抽滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管；步骤2，取石墨烯、碳酸钠、芳烃油、聚丙烯酰胺、大豆卵磷脂、过硫酸铵，混合，在CO2气氛下60℃搅拌反应4h，放冷后经抽滤、洗涤、干燥，得到改性石墨烯；步骤3，取改性碳纳米管、改性石墨烯、硫酸锂铁、硬脂酸、聚甲基丙烯酸钠、乙酸乙酯、分散剂，混合，混合物在氩气氛围中升温炭化，冷却至室温后将用去离子水清洗，干燥，即得。其中，步骤1中水的温度为4℃，超声分散条件为50KHz、10min；步骤2中搅拌速度为300rpm；步骤3中炭化条件为900℃、3h，干燥温度为100℃。实施例3一种电动汽车使用的锂电池用正极材料，原料以重量份计包括：碳纳米管8份，聚碳酸酯5份，聚乙二醇3份，柠檬酸2份，纤维素4份，二硫亚砜6份，石墨烯9份，碳酸钠4份，芳烃油6份，聚丙烯酰胺3份，大豆卵磷脂5份，过硫酸铵3份，硫酸锂铁14份，硬脂酸3份，聚甲基丙烯酸钠4份，乙酸乙酯3份。其中，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素，芳烃油为甲苯，分散剂为氯化苯二甲烃铵。所述电动汽车使用的锂电池用正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，取碳纳米管、聚碳酸酯、聚乙二醇、柠檬酸、纤维素加至水中，超声分散，滴加二硫亚砜，搅拌，80℃回流反应4h，放冷后经抽滤、洗涤、干燥，得到改性碳纳米管；步骤2，取石墨烯、碳酸钠、芳烃油、聚丙烯酰胺、大豆卵磷脂、过硫酸铵，混合，在CO2气氛下55℃搅拌反应4h，放冷后经抽滤、洗涤、干燥，得到改性石墨烯；步骤3，取改性碳纳米管、改性石墨烯、硫酸锂铁、硬脂酸、聚甲基丙烯酸钠、乙酸乙酯、分散剂，混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车使用的锂电池用正极材料，其特征在于：原料以重量份计包括：碳纳米管5～10份，聚碳酸酯2～6份，聚乙二醇2～5份，柠檬酸1～3份，纤维素3～8份，二硫亚砜3～7份，石墨烯5～10份，碳酸钠2～6份，芳烃油3～7份，聚丙烯酰胺1～5份，大豆卵磷脂2～6份，过硫酸铵1～5份，硫酸锂铁10～20份，硬脂酸2～5份，聚甲基丙烯酸钠1～7份，乙酸乙酯2～6份。

【技术特征摘要】
1. 一种电动汽车使用的锂电池用正极材料，其特征在于：原料以重量份计包括：碳纳米管5～10份，聚碳酸酯2～6份，聚乙二醇2～5份，柠檬酸1～3份，纤维素3～8份，二硫亚砜3～7份，石墨烯5～10份，碳酸钠2～6份，芳烃油3～7份，聚丙烯酰胺1～5份，大豆卵磷脂2～6份，过硫酸铵1～5份，硫酸锂铁10～20份，硬脂酸2～5份，聚甲基丙烯酸钠1～7份，乙酸乙酯2～6份。2. 根据权利要求1所述的电动汽车使用的锂电池用正极材料，其特征在于：所述纤维素为羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素。3. 根据权利要求1所述的电动汽车使用的锂电池用正极材料，其特征在于：所述芳烃油为甲苯或二甲苯。4. 根据权利要求1所述的电动汽车使用的锂电池用正极材料，其特征在于：所述分散剂为氯化苯二甲烃铵或十二烷基二氨基乙基甘氨酸。5. 权利要求1所述的电动汽车使用的锂电池用正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，取碳纳米管、聚碳酸酯、聚乙二醇、柠檬酸、纤维素加至水中，超声分散，滴加二硫亚砜，搅拌，60～90℃回流反应4～6h，放冷后经抽滤、洗涤、干燥，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，
申请(专利权)人：刘平，
类型：发明
国别省市：四川;51