一种锂离子电池正极材料和制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体是涉及到一种锂离子电池正极材料和制备方法，包括正极活性物质和包覆在正极活性物质表面的单质硫，制备方法为，将正极活性物质、硫化钠和水混合，然后向其中通入二氧化硫气体，得到锂离子电池正极材料，本发明专利技术通过氧化还原反应在正极活性物质表面生成致密的硫单质层，硫单质附着在正极活性物质的表面，单质硫在放电过程中，能与锂离子元素结合，充电时能释放锂元素，使得电池容量增加。

A cathode material and preparation method of lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极材料和制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体是涉及到一种锂离子电池正极材料和制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、环保、无记忆效应等特点，已广泛应用于各个行业，但仍然无法满足市场对高能量密度的要求，部分厂家使用高镍三元材料，虽然能提高能量密度，但因其中镍元素含量高，高温下不稳定，使电池本身安全性变差。钴酸锂等正极材料在大倍率下放电比容量低，循环性能差，需要对其进行改进。中国专利申请号为201210591984.6的专利公开了一种锂离子电池正极材料及其制备方法，正极材料具有双层包覆结构，主要由电极基材、内层含硅化合物的包覆层和外层碳材料的包覆层构成，其中，电极基材为钴酸锂、磷酸铁锂或FeF3·0.33H2O材料；内层含硅化合物的包覆层为Li2SiO3包覆层或Li4SiO4包覆层，所述的含硅化合物在复合正极材料中，所占的质量百分数为0.5wt％～10wt％；所述的碳材料在复合正极材料中，所占的质量百分数为0.5wt％～10wt％。中国专利申请号为201511025192.2公开了一种高纯度硫/炭包覆的钴酸锂正极材料及其制备方法，包括硫/炭复合材料50、钴酸锂40、45％的硝酸铁锂溶液30、鳞片石墨10、粘结材料10，其将碳和单质硫粉研磨得到硫/炭复合材料，然后将其分散到溶液中，和活性材料混合，干燥得到。但是其包覆致密度和均匀性不好，导致在后期使用时，性能衰减较为严重。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种锂离子电池正极材料和制备方法，提高电池容量。本专利技术的内容为一种锂离子电池正极材料，包括正极活性物质和包覆在正极活性物质表面的单质硫。所述正极活性物质为钴酸锂或镍钴锰三元材料。所述正极活性物质和单质硫的重量比为100:(0.25-1.7)。本专利技术提供一种锂离子电池正极材料的制备方法，步骤为，将正极活性物质、硫化钠和水混合，然后向其中通入二氧化硫气体，得到锂离子电池正极材料。反应路线为：2Na2S+SO2+2H2O＝3S↓+4NaOH。所述正极活性物质和硫化钠的重量比为100:(0.5-3)，更优选为100:1.5。所述正极活性物质和水的重量比为1:1。本专利技术的有益效果是，本专利技术通过氧化还原反应在正极活性物质表面生成致密的硫单质层，硫单质附着在正极活性物质的表面，单质硫在放电过程中，能与锂离子元素结合，充电时能释放锂元素，使得电池容量增加。本专利技术摒除掉在包覆活性物质上常用的碳元素，仅仅采用硫元素对其进行包覆，其电池容量更高，其可能的原因为锂元素和硫单质具有较好的契合度，使得容量增大。本专利技术采用氧化还原的方式在活性物质表面直接沉积硫单质，而不是采用沉积单质的方式，硫包覆的致密度和均匀度较好，在电池充点电的过程中，使用寿命更长，容量更大。附图说明图1为锂离子电池正极材料的显微照片。具体实施方式实施例1将正极材料钴酸锂与硫化钠、水混合，重量比例为100：0.5：100，向硫化钠溶液中通入二氧化硫，利用硫化钠的还原性和二氧化硫的氧化性，生成正极活性物质表面包覆单质硫的新材料。如图1所示，为锂离子电池正极材料的显微照片，从表面可以看到致密的硫单质。实施例2将正极材料钴酸锂与硫化钠、水混合，重量比例为100：1.0：100，向硫化钠溶液中通入二氧化硫，利用硫化钠的还原性和二氧化硫的氧化性，生成正极活性物质表面包覆单质硫的新材料。实施例3将正极材料钴酸锂与硫化钠、水混合，重量比例为100：1.5：100，向硫化钠溶液中通入二氧化硫，利用硫化钠的还原性和二氧化硫的氧化性，生成正极活性物质表面包覆单质硫的新材料。实施例4将正极材料钴酸锂与硫化钠、水混合，重量比例为100：2.0：100，向硫化钠溶液中通入二氧化硫，利用硫化钠的还原性和二氧化硫的氧化性，生成正极活性物质表面包覆单质硫的新材料。实施例5将正极材料钴酸锂与硫化钠、水混合，重量比例为100：2.5：100，向硫化钠溶液中通入二氧化硫，利用硫化钠的还原性和二氧化硫的氧化性，生成正极活性物质表面包覆单质硫的新材料。实施例6将正极材料钴酸锂与硫化钠、水混合，重量比例为100：3.0：100，向硫化钠溶液中通入二氧化硫，利用硫化钠的还原性和二氧化硫的氧化性，生成正极活性物质表面包覆单质硫的新材料。对比例1正极材料钴酸锂不做任何处理。锂离子电池正极配方为：钴酸锂：导电剂(导电石墨)：粘结剂(PVDF):溶剂(NMP)＝100:2.5:5:50(重量比)；锂离子电池负极配方为：活性物质(石墨)：导电剂(导电石墨)：粘结剂(CMC)：溶剂(水)＝100：1：1.5：50(重量比)；隔膜采用cegard23，将正极、负极片隔膜进行卷绕，入壳，注入电解液，电解液采用自制1mol/l的六氟磷酸锂有机液，制作方形900mah电池，5*34*50mm，完成封口后，45℃烘烤3天。0.02C充电到4.1V截至，0.2C放电到3.0V。测试方法：1、测试电池0.5C容量；2、将电池0.2C充满电，20C放电到2.0V，记录放电容量。测试得到数据如下：0.5C容量(％，相对比较例1)20C放电容量(相对于0.5C容量)实施例1101％92％实施例2102％93％实施例3103％93.5％实施例4102％90％实施例5101％89％实施例698％87％对比例1100％90％从以上数据可以看出：实施例3的物质的容量及大倍率放电效果最佳。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池正极材料，其特征是，包括正极活性物质和包覆在正极活性物质表面的单质硫。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料，其特征是，包括正极活性物质和包覆在正极活性物质表面的单质硫。


2.如权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征是，所述正极活性物质为钴酸锂或镍钴锰三元材料。


3.如权利要求1或2所述的锂离子电池正极材料，其特征是，所述正极活性物质和单质硫的重量比为100:(0.25-1.7)。


4.一种如权利要求1-3任一项所述的锂离子电池正极材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢红波，陈振兵，蔡胜祥，
申请(专利权)人：长虹格兰博科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43