一种高镍锂离子电池、电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高镍锂离子电池、电池正极材料及其制备方法，混合高镍三元正极材料、导电剂、粘结剂和低温活化分子筛，得到前驱体，将前驱体分散于N‑甲基吡咯烷酮，得到正极浆料，将正极浆料涂在铝箔上，并烘干涂有正极浆料的铝箔，得到电池正极材料，由于在高镍锂离子电池正极材料中加入了低温活化分子筛，低温活化分子筛可吸附电池正极材料和电解液中残留的微量水分，抑制水与电解液的反应，减少氟化氢的生成和减少氟化氢对电池正极的腐蚀，增强了电池正极与电解液界面稳定性，提高了循环性能，并且由于该分子筛可在低温活化，因此可在烘干涂有正极浆料的铝箔的过程中实现脱水活化，简化了制备流程，适合工业化生产。

A high nickel lithium ion battery and its cathode material and preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高镍锂离子电池、电池正极材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种高镍锂离子电池、电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
目前，高镍三元正极材料在制备锂离子电池中运用得越来越广泛，与传统的磷酸铁锂、钴酸锂、锂镍钴锰、锰酸锂等锂离子电池正极材料相比具有电压高、能量密度大、循环寿命长等优点。但是在高镍锂离子电池存储和循环过程中，即使微量的水分存在也会与电解液发生副反应，消耗电解液并产生对正极材料具有腐蚀作用的氟化氢，导致电极结构稳定性变差，循环性能下降，同时存在安全隐患。目前常见的锂离子电池正极改性方法主要有包覆法、电解液添加剂法，其中包覆法是在电池正极表面包覆一层金属氧化物、氟化物或磷酸盐等物质，阻止正极材料与电解液直接接触，但是包覆法会使电池的导电性变差，阻碍电池内离子的传输，造成电池阻抗和倍率性能的降低。而电解液添加剂的主要作用是提高电解液在循环时的化学稳定性，但电解液添加剂与正负极的兼容性存在差异，会降低电解液的电化学性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高镍锂离子电池、电池正极材料及其制备方法。为了实现上述的目的，本专利技术采用了如下的技术方案：在一个总体方面，提供一种高镍锂离子电池正极材料，包括铝箔和设置于所述铝箔上的正极膜片，正极膜片包括高镍三元正极材料、粘接剂、导电剂和低温活化分子筛，低温活化分子筛化学通式为xRO·ySiO2·zAl2O3·P2O5，该通式中，0<x≤0.9，0<y≤0.9，0.1≤z≤1.0，R为Cu、Ca或Ba中的一种。优选的，高镍三元正极材料、粘接剂和导电剂的组份的质量比为7.0～9.0份：0.5～2.0份：0.5～1.0份，低温活化分子筛的质量为高镍三元正极材料的质量的0.1～2.0wt％。优选的，高镍三元正极材料为NCM622、NCM811、NCA中的一种或至少一种的混合物。优选的，导电剂为乙炔黑、导电炭黑、导电石墨或科琴黑中的一种。优选的，粘接剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素纳中的一种或至少一种的混合物。优选的，低温活化分子筛的孔径为0.3nm～2nm，低温活化分子筛的粒径为3μm～4μm。在另一个总体方面，提供一种高镍锂离子电池，包括正极、负极、设置于所述正极和所述负极之间的隔膜，以及电解液，正极由上述的高镍锂离子电池正极材料构成。在另一个总体方面，还提供一种高镍锂离子电池正极材料的制备方法，高镍锂离子电池正极材料为上述的高镍锂离子电池正极材料，高镍锂离子电池正极材料的制备方法包括以下步骤：混合高镍三元正极材料、导电剂、粘结剂和低温活化分子筛，得到前驱体；将前驱体分散于N-甲基吡咯烷酮，得到正极浆料；将正极浆料涂在铝箔上，并烘干涂有正极浆料的铝箔，得到电池正极材料。优选的，烘干涂有正极浆料的铝箔的烘干环境为真空环境。优选的，烘干涂有正极浆料的铝箔的烘干温度区间为100℃～120℃，烘干时间为10～12小时。本专利技术提供了一种高镍锂离子电池、电池正极材料及其制备方法，由于在高镍锂离子电池正极材料中加入了低温活化分子筛，由于低温活化分子筛的加入，低温活化分子筛可吸附电池正极材料和电解液中残留的微量水分，抑制水与电解液的反应，减少氟化氢的生成和减少氟化氢对电池正极的腐蚀，增强了电池正极与电解液界面稳定性，提高了循环性能，并且由于该分子筛可在低温活化，因此可在烘干涂有正极浆料的铝箔的过程中实现脱水活化，极大的简化了制备流程，适合工业化生产，具备很好的实用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的高镍锂离子电池正极材料的制备方法流程图；图2是本专利技术的实施例中低温活化分子筛的显微结构示意图；图3是本专利技术的实施例1中电池循环性能曲线示意图；图4是本专利技术的实施例2中电池循环性能曲线示意图；图5是本专利技术的对比例1中电池循环性能曲线示意图；图6是本专利技术的对比例2中电池循环性能曲线示意图；图7是本专利技术的低温活化分子筛和传统分子筛的温度活化曲线示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。实施例1图1是本专利技术的高镍锂离子电池正极材料的制备方法流程图，如图1所示，本实施例的高镍锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：S01、混合高镍三元正极材料、导电剂、粘结剂和低温活化分子筛，得到前驱体；在本实施例的步骤S01中，混合高镍三元正极材料、导电剂、粘结剂和低温活化分子筛具体包括：称取质量比为8：1：1的高镍三元正极材料、导电剂和粘结剂，再称取质量为高镍三元正极材料的0.5wt％的低温活化分子筛，然后将高镍三元正极材料、导电剂、粘结剂和低温活化分子筛干混，待混合均匀即可得到前驱体。值得注意的是，高镍三元正极材料、导电剂和粘结剂的质量比还可以为9.0：0.5：0.5或7.0：2.0：1.0，即高镍三元正极材料、粘接剂和导电剂的组份的质量比的选择范围为7.0～9.0份：0.5～2.0份：0.5～1.0份，其中粘接剂的含量不能过高，否则会降低电池电极的导电性能。进一步的，其中高镍三元正极材料的化学组分为LiNi0.6Co0.2Mn0.2(NCM622)，当然，高镍三元正极材料的化学组分还可以根据实际生产需要更换为LiNi0.8Co0.1Mn0.1(NCM811)、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)或者其他性能相近的三元正极材料。进一步的，低温活化分子筛化学通式为xRO·ySiO2·zAl2O3·P2O5，该通式中，0<x≤0.9，0<y≤0.9，0.1≤z≤1.0，R为Cu、Ca或Ba中的一种，在本专利技术的实施例中，采用的是含有Cu的低温活化分子筛，这种组分的低温活化分子筛可以吸附电池正极材料和电解液中残留的微量水分，抑制水与电解液的反应，减少氟化氢的生成和减少氟化氢对电池正极的腐蚀，增强了电池正极与电解液界面稳定性，提高了循环性能，并且本实施例采用的活化分子筛在温度较低的情况下也能够实现脱水。图2是本专利技术的实施例中低温活化分子筛的显微结构示意图，如图2所示，本实施例的低温活化分子筛的孔径为0.3nm～2nm，低温活化分子筛的粒径为3μm～4μm。进一步的，本实施例的导电剂为为乙炔黑、导电炭黑、导电石墨或科琴黑中的一种。进一步的，本实施例的粘接剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素纳中的一种或至少一种的混合物。S02、将前驱体分散于N-甲基吡咯烷酮，得到正极浆料；在本实施例的步骤S02中，将前驱体分散于N-甲基吡咯烷酮时，只需要用N-甲基吡咯烷酮润湿前驱体即可，将前驱体加入到N-甲基吡咯烷酮内后，搅拌该溶液，将该溶液混合均匀，形成正极浆料。S03、将正极浆料涂在铝箔上，并烘干涂有正极浆料的铝箔，得到电池正极材料；在本实施例的步骤S03中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高镍锂离子电池正极材料，包括铝箔和设置于所述铝箔上的正极膜片，其特征在于，所述正极膜片包括高镍三元正极材料、粘接剂、导电剂和低温活化分子筛，所述低温活化分子筛化学通式为xRO·ySiO2·zAl2O3·P2O5，该通式中，0<x≤0.9，0<y≤0.9，0.1≤z≤1.0，R为Cu、Ca或Ba中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种高镍锂离子电池正极材料，包括铝箔和设置于所述铝箔上的正极膜片，其特征在于，所述正极膜片包括高镍三元正极材料、粘接剂、导电剂和低温活化分子筛，所述低温活化分子筛化学通式为xRO·ySiO2·zAl2O3·P2O5，该通式中，0<x≤0.9，0<y≤0.9，0.1≤z≤1.0，R为Cu、Ca或Ba中的一种。2.根据权利要求1所述的高镍锂离子电池正极材料，其特征在于，所述高镍三元正极材料、所述粘接剂和所述导电剂的组份的质量比为7.0～9.0份：0.5～2.0份：0.5～1.0份，所述低温活化分子筛的质量为所述高镍三元正极材料的质量的0.1～2.0wt％。3.根据权利要求1所述的高镍锂离子电池正极材料，其特征在于，所述高镍三元正极材料为NCM622、NCM811、NCA中的一种或至少一种的混合物。4.根据权利要求1所述的高镍锂离子电池正极材料，其特征在于，所述导电剂为乙炔黑、导电炭黑、导电石墨或科琴黑中的一种。5.根据权利要求1所述的高镍锂离子电池正极材料，其特征在于，所述粘接剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素纳中的一种或至少一种的...

【专利技术属性】
技术研发人员：施利毅，袁帅，赵尹，张昊，
申请(专利权)人：上海大学浙江·嘉兴新兴产业研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33