一种基于三元正极材料锂离子电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于三元正极材料锂离子电池，包括电池外壳体，所述电池外壳体的内部为空心结构，所述电池外壳体内部设置有三元正极极片、碳负极极片和电解质层，所述三元正极极片和碳负极极片设置在电解质层内，且在三元正极极片与碳负极极片之间设置有隔膜保护层，三元正极极片表面涂覆有氟化铝层，三元正极极片是由若干镍钴锰颗粒和若干碳纳米管组成的，所述碳纳米管相互缠绕形成网状结构层，所述镍钴锰颗粒附着在网状结构层表面，且在网状结构层表面还设置有若干金属导电颗粒，结构简单，保证了三元正极材料的结构稳定性以及锂离子电池的工作性能，提高了该锂离子电池的循环使用寿命，安全可靠。

A lithium ion battery based on three element cathode material

The utility model discloses a lithium ion battery based on three yuan positive material, including the shell of a battery. The inner of the battery shell is hollow. The inner shell of the battery is provided with a three yuan cathode pole, a carbon negative pole and an electrolyte layer, and the three yuan cathode pole and the carbon negative electrode are set in the electrolyte layer. Inside, a diaphragm protective layer is arranged between the three yuan positive pole plate and the carbon negative pole plate. The surface of the three yuan positive pole plate is coated with aluminum fluoride layer. The three yuan cathode pole is composed of several nickel cobalt manganese particles and a number of carbon nanotubes. The carbon nanotubes are intertwined to form a network structure layer, and the nickel cobalt manganese particles are attached to the network. On the surface of the structure layer and some metal conductive particles on the surface of the reticulate layer, the structure is simple. The structure stability of the three Yuan Zhengji material and the working performance of the lithium ion battery are ensured, and the cycle life of the lithium ion battery is improved, and the safety and reliability of the lithium ion battery is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于三元正极材料锂离子电池
本技术涉及锂离子电池
，具体为一种基于三元正极材料锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池由于工作电压高、能量密度高、循环寿命长、对环境友好等特点，广泛应用于3C数码产品、电动汽车等领域，锂离子电池在新能源汽车的应用在未来几年中将呈放量式增长的趋势，根据《节能与新能源汽车产业发展规划》，动力电池要求到2020年能量密度达300Wh/Kg，因此，开发具有高能量密度的电池体系势在必行。在现有的二次电池体系中，无论从发展空间，还是从寿命、比能量、工作电压和自放电率等技术指标来看，锂离子电池都是当前最有竞争力的二次电池，而锂离子电池的关键材料是正极材料，约占锂离子电池成本的30％，目前市场上锂离子电池采用的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料等，三元材料是一种新型的电池正极材料，与钴酸锂等其他材料相比，具有质量比容量高、热稳定性好、循环性能好、工作温度宽、能量密度大等优点，良好的综合性能，使得三元材料成为目前市场的主流，以及最具潜力的一种电池正极材料，在数码电子产品、电动汽车、电动工具等领域具有良好的应用场景。但是在现有采用三元正极材料的锂离子电池在工作过程中仍会存在如下的问题：三元正极材料结构稳定性差，容易与电解液发生副反应，导致三元正极材料的坍塌，过渡金属离子的溶解等会损害电池的循环寿命，对锂离子电池的工作性能造成不利影响。
技术实现思路
为了克服现有技术方案的不足,本技术提供一种基于三元正极材料锂离子电池，结构简单，安全可靠性强，所需生产成本低，具有环保高效的优点，且能有效的解决
技术介绍
提出的问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于三元正极材料锂离子电池，包括电池外壳体，所述电池外壳体的内部为空心结构，所述电池外壳体内部设置有三元正极极片、碳负极极片和电解质层，所述三元正极极片和碳负极极片设置在电解质层内，且在三元正极极片与碳负极极片之间设置有隔膜保护层，三元正极极片表面涂覆有氟化铝层，三元正极极片是由若干镍钴锰颗粒和若干碳纳米管组成的，所述碳纳米管相互缠绕形成网状结构层，所述镍钴锰颗粒附着在网状结构层表面，且在网状结构层表面还设置有金属导电颗粒。进一步地，所述金属导电颗粒可以为铝、铁、镁中的任意一种，也可以是任意两种或三种的混合物质。进一步地，所述电池外壳体为双层结构，包括铜质内层体和铝合金外层体，所述铜质内层体和铝合金外层体之间设置有导热硅胶层。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术通过设置氟化铝层，一方面，对三元正极极片起到了保护的作用，避免三元正极极片与电解液直接接触，减少了三元材料与电解液发生副反应的可能性，从而保护了三元正极极片；另一方面，提高了三元材料的性能，保证了三元正极极片工作的热稳定性；(2)本技术通过金属导电颗粒的设置，提高了三元正极极片的导电能力以及循环寿命，使得该三元材料结构更加稳定。附图说明图1为本技术的整体横切面俯视图结构示意图；图2为本技术的三元正极极片结构示意图。图中标号：1-电池外壳体；2-三元正极极片；3-碳负极极片；4-电解质层；5-隔膜保护层；6-氟化铝层；101-铜质内层体；102-铝合金外层体；103-导热硅胶层；201-镍钴锰颗粒；202-碳纳米管；203-网状结构层；204-金属导电颗粒。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1和图2所示，本技术提供了一种基于三元正极材料锂离子电池，包括电池外壳体1，所述电池外壳体1的内部为空心结构，所述电池外壳体1内部设置有三元正极极片2、碳负极极片3和电解质层4，所述三元正极极片2和碳负极极片3设置在电解质层4内，且在三元正极极片2与碳负极极片3之间设置有隔膜保护层5，隔膜保护层5可阻碍三元正极极片2或碳负极极片3中离子的通过，但电解质层4中的电解质离子可自由穿过，从而可避免三元正极极片2与碳负极极片3直接接触，造成短路，影响该锂离子电池的使用寿命和工作性能。三元正极极片2表面涂覆有氟化铝层6，氟化铝层6的涂覆工艺为：将三元正极极片与Al(NO3)3·9H2O、NH4F混合，在N2气氛、400℃下烧结后，可将AlF3包覆在三元正极极片2表面，在三元正极极片2表面包覆一定厚度合适的金属化合物，通过设置氟化铝层6，能够在电池中使活性物质与电解液有物理隔离，可以减少副反应的发生，抑制过渡金属离子在电解液中的溶解，在三元正极极片2表面包覆一层金属氟化物后，使得该三元正极极片2的电化学性能有所提高，金属氟化物表面包覆的改性机理，主要是利用氟化物结构的稳定性，且其为电化学惰性材料，能够有效抑制在充放电过程中尤其在高电压下正极材料与电解液发生的副反应，从而提高材料的循环稳定性和热稳定性。三元正极极片2是由若干镍钴锰颗粒201和若干碳纳米管202组成的，碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口)的一维量子材料，它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离，所述碳纳米管202之间相互缠绕或者是通过范德华力相互结合，形成网状结构层203，所述镍钴锰颗粒201附着在网状结构层203表面，与碳纳米管202接触，且在网状结构层203表面还设置有若干金属导电颗粒204，金属导电颗粒204与镍钴锰颗粒201均匀混合附着在网状结构层203表面，形成一个固定或固态的结构，通过设置镍钴锰颗粒201，作为正极活性材料，具有充放电过程中结构稳定、安全性能高、比容量高的优点，碳纳米管202在作为导电剂的同时，可以起到粘合镍钴锰颗粒201的作用，正是由于碳纳米管202起到了粘合剂作用，所以在三元正极极片2中不需要添加粘结剂了，使得该锂离子电池正极活性材料之间没有绝缘物质的阻隔，从而使锂离子电池正极整体的导电性相应得到提高，而且，粘结剂一般为有机物，对环境有污染，在此，不需要使用粘结剂，使得该锂离子电池更加环保。所述金属导电颗粒204可以为铝、铁、镁中的任意一种，也可以是任意两种或三种的混合物质，尽管在三元材料中掺杂这些金属离子不会改变镍钴锰过渡金属离子的化合价，但不仅可以提高电子电导率和离子电导率，提高电池的输出功率密度，而且可以同时提高三元材料结构的稳定性，尤其是热稳定性，扩展离子通道。所述电池外壳体1为双层结构，包括铜质内层体101和铝合金外层体102，所述铜质内层体101和铝合金外层体102之间设置有导热硅胶层103，双层结构的设计以及导热硅胶层103的设置一方面使得该锂离子电池的密封性能大大提高；另一方面，对该锂离子电池起到了很好地散热效果，通过铜质内层体101和导热硅胶层103，可将锂离子电池在工作过程中产生的热量快速散发出去，减少热量的积累，避免影响锂离子电池的工作性能。对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三元正极材料锂离子电池，包括电池外壳体(1)，所述电池外壳体(1)的内部为空心结构，其特征在于：所述电池外壳体(1)内部设置有三元正极极片(2)、碳负极极片(3)和电解质层(4)，所述三元正极极片(2)和碳负极极片(3)设置在电解质层(4)内，且在三元正极极片(2)与碳负极极片(3)之间设置有隔膜保护层(5)，三元正极极片(2)表面涂覆有氟化铝层(6)，三元正极极片(2)是由若干镍钴锰颗粒(201)和若干碳纳米管(202)组成的，所述碳纳米管(202)相互缠绕形成网状结构层(203)，所述镍钴锰颗粒(201)附着在网状结构层(203)表面，且在网状结构层(203)表面还设置有金属导电颗粒(204)。

【技术特征摘要】
1.一种基于三元正极材料锂离子电池，包括电池外壳体(1)，所述电池外壳体(1)的内部为空心结构，其特征在于：所述电池外壳体(1)内部设置有三元正极极片(2)、碳负极极片(3)和电解质层(4)，所述三元正极极片(2)和碳负极极片(3)设置在电解质层(4)内，且在三元正极极片(2)与碳负极极片(3)之间设置有隔膜保护层(5)，三元正极极片(2)表面涂覆有氟化铝层(6)，三元正极极片(2)是由若干镍钴锰颗粒(201)和若干碳纳米管(202)组成的，所述碳纳米管(202)相互缠绕形成网状结构层(203)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：催小林，
申请(专利权)人：东莞市必扬新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44