一种三元电池复合正极材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术适用于三元电池领域，提供了一种三元电池复合正极材料的制备方法及应用。所述三元电池复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：提供三元材料和磷酸铁锂；将所述三元材料和磷酸铁锂进行混合形成混合物料，将所述混合物料进行球磨处理，使得所述混合物料的粒径符合正态分布，得到三元电池复合正极材料，其中，所述三元材料的中位径D50为8-10um，所述磷酸铁锂的中位径D50为1-2um，所述混合物料的中位径D50为9-13um。

Preparation method and application of composite anode material of three yuan battery

The invention is suitable for the field of three yuan battery, and provides a preparation method and application of a composite anode material of three yuan battery. Method for preparing composite anode material of the three element of the battery, which comprises the following steps: providing three yuan materials and lithium iron phosphate; the three element material and lithium iron phosphate were mixed to form a mixture, the mixture was treated by ball milling. The mixed particle size accord with normal distribution. The composite cathode material, including the battery three yuan three yuan, the median diameter of D50 for material 8-10um, the lithium iron phosphate in diameter D50 is 1-2um, the mixed material of the median diameter of D50 was 9-13um.

【技术实现步骤摘要】
一种三元电池复合正极材料的制备方法及应用
本专利技术属于三元电池领域，尤其涉及一种三元电池复合正极材料的制备方法及应用。
技术介绍
随着全球不可再生资源日益枯竭，能源危机突现。同时，化石能源开发利用过程中造成的环境污染和生态破坏等问题日益突出，上述问题对人类的生存和经济发展提出了挑战。因此，寻找可替代能源及开发高效储能技术显得尤为重要。目前，一方面通过大力发展电动汽车和混合电动汽车实现节能减排；另一方面积极开发新的可再生能源，如风能、太阳能、地热能、潮汐能等可再生能源。随着风力发电、太阳能、核能发电等新型能源的兴起，如何有效地实现电能的储存、分配与使用，逐渐成为新能源发电大规模推广所面临的挑战。化学电源是一种化学能与电能相互转化并存储的装置，在合理利用各种新型能源中起着重要的桥梁作用。相比较其他类型的化学电源，锂离子电池具有绝对优势：高能量密度、高工作电压、高功率密度、长寿命、无记忆效应、安全、环境友好等，被视为驱动电动汽车的最佳选择，也是最有希望应用于大规模储能的电池技术之一。众所周知，目前锂离子电池存在一定的安全问题，如果制备工业或条件控制不严，就会产生安全事故。对于三元正极材料电池，虽然凭借其高克容量、高电压、高能量密度、高压实密度、较低成本，应用越来越广泛，尤其是动力电池领域；但是，三元材料本身的热稳定性较差，受热易分解同时引发一系列问题，在安全性能测试上特别是过充、针刺测试上容易存在起火爆炸的现象。中国专利公开号CN102117913A公开了使用混合正极材料的动力电池，该申请动力电池的正极包括活性物质、导电剂、粘结剂和溶液，活性物质采用三元材料和磷酸铁锂的混合材料，其中，磷酸铁锂重量比为5％～95％，其混合方法采用简单的物理混合，最后制备成全电池的安全性能优于纯三元电池。中国专利公开号CN102386409A公开了一种磷酸铁锂锂离子电池正极用浆料，该申请所述磷酸铁锂锂离子电池正极用浆料，包括87-95份掺杂磷酸铁锂、2-7份导电剂、3-6份粘结剂和82-127份溶剂，所述掺杂磷酸铁锂中掺杂有三元材料，其中，磷酸铁锂与三元材料的质量配比为94.5-96：4-5.5，所述三元材料为镍钴锰酸锂，其化学通式为LiNi1-x-yCoxMnyO2，0.2≦x≦0.8，0.1≦y≦0.4，以其为正极材料制作的锂离子电池，其容量和平台电压大大高于纯磷酸铁锂电池，可充电电压得到提高，内阻和倍率明显改善，电子导电性能得到提高，且具有较好的综合性能。然而，上述专利技术的不足之处在于，其正极活性物质均采用简单的物理混合，并不能保证三元材料和磷酸铁锂混合均匀，因此，容易产生两种活性物质各自团聚的现象，从而导致复合正极材料均一性差、批次一致性差，进而导致电池安全性能不稳定，具体表现为由上述方法制得的电池有部分能通过安全性能测试，而有部分电池则通不过安全性能测试。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种三元电池复合正极材料的制备方法，旨在解决现有三元电池复合正极材料的制备方法不能保证三元材料和磷酸铁锂混合均匀，导致两种活性物质各自发生团聚，影响电池电化学性能和安全性能的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种三元电池复合正极材料本专利技术的再一目的在于提供一种三元电池。本专利技术的又一目的在于提供一种三元电池的制备方法。本专利技术是这样实现的，一种三元电池复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：提供三元材料和磷酸铁锂；将所述三元材料和磷酸铁锂进行混合形成混合物料，将所述混合物料进行球磨处理，使得所述混合物料的粒径符合正态分布，得到三元电池复合正极材料，其中，所述三元材料的中位径D50为8-10um，所述磷酸铁锂的中位径D50为1-2um，所述混合物料的中位径D50为9-13um。相应的，一种上述方法制备的三元电池复合正极材料，所述三元电池复合正极材料的粒径呈正态分布，其中，所述复合正极材料为核壳结构。以及，一种三元电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极的正极材料为上述方法制备的三元电池复合正极材料。相应的，一种三元电池的制备方法，包括以下步骤：提供第一导电剂、第一粘结剂、第一溶剂和按上述方法制备的三元电池复合正极材料，将各组分制备形成正极浆料涂敷在正极片上形成正极；提供负极材料、第二导电剂、第二粘结剂、增稠剂和第二溶剂，将各组分制备形成负极浆料涂敷在负极片上形成负极；提供隔膜和电解液，将所述正极、负极、隔膜和电解液制备形成三元软包电池。本专利技术提供的三元电池复合正极材料的制备方法，操作相对简单、设备要求低、周期短、消耗少；更重要的是，通过本专利技术采用特定球磨工艺可以将磷酸铁锂和三元材料形成均匀的复合材料，由此制备的三元电池复合正极材料，颗粒一致性好、分散均匀、批次稳定，继而制备成的锂离子软包电池安全性能非常优异，在针刺和过充试验中，通过率均为100％。本专利技术提供的三元电池复合正极材料，颗粒一致性好、分散均匀、批次稳定，由其制备的电池具备较好的电化学性能和很好的安全性能。本专利技术提供的三元电池，含有上述方法制备得到的三元电池复合正极材料，既能保持原有三元电池优良的电化学性能，又具有非常优异的安全性能。本专利技术提供的三元电池的制备方法，方法简单易控，易于实现产业化。附图说明图1是本专利技术实施例提供的所述正极复合材料经球磨工艺处理后的效果图；图2是本专利技术实施例提供的三元材料的SEM图；图3是本专利技术实施例提供的纯磷酸铁锂的SEM图；图4是本专利技术实施例提供的三元材料和磷酸铁锂含量比8:2的三元电池复合正极材料经球磨处理后的SEM图；图5是本专利技术实施例1提供的三元电池复合正极材料的粒径-累计颗粒百分比曲线和粒径分布曲线；图6是本专利技术实施例2提供的三元电池复合正极材料的粒径-累计颗粒百分比曲线和粒径分布曲线；图7是本专利技术实施例3提供的三元电池复合正极材料的粒径-累计颗粒百分比曲线和粒径分布曲线；图8是本专利技术实施例1、2、3提供的三元软包电池的1C放电曲线；图9是本专利技术实施例1、2、3提供的三元软包电池的1C常温循环曲线。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种三元电池复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：S01.提供三元材料和磷酸铁锂；S02.将所述三元材料和磷酸铁锂进行混合形成混合物料，将所述混合物料进行球磨处理，使得所述混合物料的粒径符合正态分布，得到三元电池复合正极材料，其中，所述三元材料的中位径D50为8-10um，所述磷酸铁锂的中位径D50为1-2um，所述混合物料的中位径D50为9-13um。具体的，上述步骤S01中，所述三元材料为三元电池领域常规的三元材料。作为优选实施例，所述三元材料为LiNi1-x-yCoxMnyO2，其中，0<x<1,0<y<1。使用该优选的三元材料，可以赋予三元电池更好的电化学性能。本专利技术实施例所述磷酸铁锂为橄榄石结构，其结构非常稳定，并且因为所述磷酸铁锂中聚阴离子PO43-的结合作用，氧结合能力较高，与电解液的反应活性低，因此，其安全性能很好。另外，在颗粒级别上，所述磷酸铁锂的粒径相对较小，其D50为1-2u本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三元电池复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：提供三元材料和磷酸铁锂；将所述三元材料和磷酸铁锂进行混合形成混合物料，将所述混合物料进行球磨处理，使得所述混合物料的粒径符合正态分布，得到三元电池复合正极材料，其中，所述三元材料的中位径D50为8‑10um，所述磷酸铁锂的中位径D50为1‑2um，所述混合物料的中位径D50为9‑13um。

【技术特征摘要】
1.一种三元电池复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：提供三元材料和磷酸铁锂；将所述三元材料和磷酸铁锂进行混合形成混合物料，将所述混合物料进行球磨处理，使得所述混合物料的粒径符合正态分布，得到三元电池复合正极材料，其中，所述三元材料的中位径D50为8-10um，所述磷酸铁锂的中位径D50为1-2um，所述混合物料的中位径D50为9-13um。2.如权利要求1所述的三元电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述球磨处理的时间为0.5-24h，且每球磨处理1-5h，停歇5-30min。3.如权利要求1所述的三元电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述球磨处理的转速为50-1000r/min；和/或所述球磨处理使用的球料比为(0.1-10)：1。4.如权利要求1-3任一所述的三元电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述球磨处理的球磨机为行星球磨机、高能球磨机、卧式球磨机、立式球磨机的一种；和/或球磨罐为不锈钢球磨罐、玛瑙球磨罐、聚四氟乙烯球磨罐、陶瓷球磨罐中的一种；和/或磨球为不锈钢球、玛瑙球、陶瓷球的一种。5.如权利要求1-3任一所述的三元电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述混合材料中，所述磷酸铁锂的质量百分含量为10-50％。6.如权利要求1-3任一所述的三元电池复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述三元材料为LiNi1-x-yCox...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯磊，胡金丰，张华农，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44