一种高温型锰系锂电池正极制造技术

本发明专利技术提供一种高温型锰系锂电池正极，由正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极浆料组成，所述正极浆料由正极活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂组成，所述正极活性物质由锰酸锂、镍钴锰酸锂532、磷酸钒锂、多孔炭按照重量比为1：(0.5～2)：(0.2～0.8)：(0.01～0.05)组成。本发明专利技术通过在正极材料中加入少量的多孔炭，一方面可以吸附电池在反应过程中产生的气体，降低气体对电极片的侵蚀，从而提高电池在高温下的循环稳定性；另一方面，还能够阻断锰的溶解，从而提高锂电池在高温下的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种高温型锰系锂电池正极
本专利技术涉及锂电池
，尤其涉及一种高温型锰系锂电池正极。
技术介绍
锂离子电池具有开路电压高、能量密度大、使用寿命长、无记忆效应、无污染及自放电小等优点，是目前综合性能最好的电池体系，也是可适用范围最广的电池体系。经过十几年的快速发展，锂离子电池产业链在中国已经日趋成熟，其技术性能、成熟度以及产业化已达到相当规模，在未来一段时期内将是新能源以及电动汽车产业电池配套的首选，具备绝对的推广与应用优势和巨大的发展空间。众所周知，锂离子电池的性能主要取决于锂离子电池材料的结构和性能。锂离子电池材料主要包含正极材料、负极材料、隔膜和电解液，其中正极材料直接决定了锂离子电池的能量密度和使用寿命等性能，是锂离子电池性能的关键影响因素。作为动力型锂离子电池正极材料，含钴镍的三元氧化物系列材料、磷酸铁锂等磷酸盐系列材料和尖晶石型锰酸锂材料以其各自的优点成为备选的常用材料。其中尖晶石型锰酸锂材料具有能量密度高、功率密度高、工作电压高、成本低等突出优点，是最具应用前景的动力型锂离子电池正极材料。但是，由于JahnTeller效应，在充放电循环过程中尖晶石型锰酸锂材料内部的锰氧八面体结构并不稳定，加上二价锰的溶解，造成材料容量衰减快，循环稳定性不好。当温度上升时，材料的性能会进一步恶化。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种高温型锰系锂电池正极，它在高温下具有良好的循环稳定性。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高温型锰系锂电池正极，由正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极浆料组成，所述正极浆料由正极活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂组成，所述正极活性物质由锰酸锂、镍钴锰酸锂532、磷酸钒锂、多孔炭按照重量比为1：(0.5～2)：(0.2～0.8)：(0.01～0.05)组成。本专利技术的专利技术人在长期的研发过程中发现，采用锰酸锂、镍钴锰酸锂532、磷酸钒锂和活性炭按照特定的比例进行复合，能够使材料间的协同作用达到最优，由于不同材料结构上的差异和表面能的差异，能够减缓材料在充放电过程中的结构变化，减少了锰离子在充放电过程中的溶解，从而提高了材料的稳定性，另一方面，锂电池在充放电过程中产生的气体会吸附在电极片的表面，从而影响电极的寿命，通过在正极材料中加入少量的多孔炭，一方面可以吸附电池在反应过程中产生的气体，降低气体对电极片的侵蚀，从而提高电池在高温下的循环稳定性；另一方面，还能够阻断锰的溶解，从而提高锂电池在高温下的循环稳定性。为了进一步提高所述锂电池正极在高温下的循环稳定性，所述正极活性物质由锰酸锂、镍钴锰酸锂532、磷酸钒锂、多孔炭按照重量比为1：(1～1.5)：(0.4～0.65)：(0.015～0.03)组成；进一步优选为1：(1.2～1.35)：(0.5～0.6)：(0.02～0.025)，例如可以为1:1:0.65:0.015；1:1.5:0.4:0.03；1:1.2:0.5:0.002；1:1.35:0.6:0.025；1:1.28:0.55:0.03；1:1.25:0.53:0.02。本专利技术的专利技术人发现正极活性材料中各物质的振实密度对锂电池正极的高温循环性能具有显著的影响，通过调节正极活性材料中各物质的振实密度能够显著提高锂电池正极在高温下的循环稳定性，优选的，所述锰酸锂的振实密度为2.8～4.3g/cm3；更优选为3～3.8g/cm3(例如可以为2.8g/cm3；3g/cm3；3.2g/cm3；3.5g/cm3；3.8g/cm3；4g/cm3；4.2g/cm3；4.3g/cm3)；所述镍钴锰酸锂532的振实密度为2.9～3.5g/cm3；更优选为3～3.8g/cm3(例如可以为2.9g/cm3；3g/cm3；3.2g/cm3；3.5g/cm3；)；所述磷酸钒锂磷酸钒锂的振实密度为2.9～3.8g/cm3；更优选3.2～3.6g/cm3(例如可以为2.9g/cm3；3.2g/cm3；3.5g/cm3；3.6g/cm3；3.8g/cm3)；多孔炭的粒径和比表面积是影响电池在高温条件下的循环性能的另一个重要因素，较小的粒径能够使活性炭与含锰活性材料充分接触，抑制锰的溶解，较高的比表面积能够充分吸收电池释放出的气体，优选条件下，所述多孔炭的比表面积为525～638m2/g；进一步优选的，所述多孔炭的粒径为300～325目。本专利技术中正极的组成为：96.5重量％的正极活性物质、1.5重量％的导电剂、2重量％粘结剂。所述正极的制备步骤如下：(1)按照重量比称取锰酸锂、镍钴锰酸锂532、磷酸钒锂、多孔炭，得到正极混合料，将正极混合料与导电剂、上述粘结剂加入真空搅拌机中，在20r/min的转速下搅拌45min，得到正极粉料；(2)将上述正极粉料和NMP在真空搅拌机中搅拌均匀，得到正极合浆膏体1，其中搅拌速率为1500r/min，搅拌时间为60min；(3)将正极合浆膏体1与NMP在真空搅拌机中搅拌均匀，得到正极合浆膏体2，其中搅拌速率为2000r/min，搅拌时间为90min；(4)向正极合浆膏体2中加入NMP，得到粘度为6600mPa·s的浆料，将浆料过120目筛，得到正极浆料；(5)将过筛后的正极浆料涂覆在厚度为20μm的铜箔的正反两面，然后120℃烘干、辊压，得到高温型锰系锂电池正极。本专利技术中的导电剂可以为所述领域技术人员所知，当导电剂由导电石墨和碳纳米管按照重量为1：(1～2)组成时，能够进一步提高所述锂电池正极在高温下的循环稳定性。本专利技术中粘结剂可以为所属领域技术人员所知，当粘结剂为羧甲基纤维素钠和PVDF按照重量比为1：(1.5～2)组成时，能够进一步提高所述锂电池正极在高温下的循环稳定性。本专利技术的锂电池正极适合与现有的各种锂电池负极进行组合，制成在高温下具有良好循环稳定性的锂电池。当负极活性材料为人造石墨、中间相碳微球和多孔碳按照(0.5～0.8):1：(0.1～0.3)时，锂电池的循环性能最好。通过上述技术方案，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术通过采用锰酸锂、镍钴锰酸锂532、磷酸钒锂和活性炭按照特定的比例进行复合，能够使材料间的协同作用达到最优，由于不同材料结构上的差异和表面能的差异，能够减缓材料在充放电过程中的结构变化，减少了锰离子在充放电过程中的溶解，从而提高了材料的稳定性，另一方面，锂电池在充放电过程中产生的气体会吸附在电极片的表面，从而影响电极的寿命，通过在正极材料中加入少量的多孔炭，一方面可以吸附电池在反应过程中产生的气体，降低气体对电极片的侵蚀，从而提高电池在高温下的循环稳定性；另一方面，还能够阻断锰的溶解，从而提高锂电池在高温下的循环稳定性。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。实施例1一种高温型锰系锂电池正极，由正极集流体铜箔和涂覆在正极集流体上的正极浆料组成，所述正极浆料由96.5重量％的正极活性物质、1.5重量％的导电剂(由导电石墨和碳纳米管按照重量比为1:1.5组成)、2重量％粘结剂(羧甲基纤维素钠和PVDF按照重量比为1:1.8)和溶剂组成；所述正极活性物质由锰酸锂、镍钴锰酸锂532、磷酸钒锂、多孔炭按照重量比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温型锰系锂电池正极，由正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极浆料组成，所述正极浆料由正极活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂组成，其特征在于，所述正极活性物质由锰酸锂、镍钴锰酸锂532、磷酸钒锂、多孔炭按照重量比为1：(0.5～2)：(0.2～0.8)：(0.01～0.05)组成。

【技术特征摘要】
1.一种高温型锰系锂电池正极，由正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极浆料组成，所述正极浆料由正极活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂组成，其特征在于，所述正极活性物质由锰酸锂、镍钴锰酸锂532、磷酸钒锂、多孔炭按照重量比为1：(0.5～2)：(0.2～0.8)：(0.01～0.05)组成。2.根据权利要求1所述的高温型锰系锂电池正极，其特征在于，所述正极活性物质由锰酸锂、镍钴锰酸锂532、磷酸钒锂、多孔炭按照重量比为1：(1～1.5)：(0.4～0.65)：(0.015～0.03)组成。3.根据权利要求2所述的高温型锰系锂电池正极，其特征在于，所述正极活性物质由锰酸锂、镍钴锰酸锂532、磷酸钒锂、多孔炭按照重量比为1：(1.2～1.35)：(0.5～0.6)：(0.02～0.025)组成。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的高温型锰系锂电池正极，其特征在于，所述锰酸锂的振实密度为2.8～4.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪六一，
申请(专利权)人：合肥斯姆雷品牌管理有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34