能量储存装置正极材料、制备方法以及改性能量储存装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种能量储存装置正极材料、制备方法以及改性能量储存装置；正极材料包括正极活性材料层、第一复合材料层以及第二复合材料层；所述的第一复合材料层包覆在正极活性材料层的外表面，第一复合材料层呈多孔网状；所述第二复合材料包覆于第一复合材料层，第二复合材料层为氧化锆颗粒，且氧化锆颗粒呈多孔中空球形形状；所述第一复合材料层上的孔洞与第二复合材料层上的孔洞连通后，形成用于使锂离子穿过的通道；本发明专利技术的有益效果是：极大减少电解液和正极活性材料层的副反应，从而提高能量储存装置寿命。

【技术实现步骤摘要】
能量储存装置正极材料、制备方法以及改性能量储存装置
本专利技术涉及能量储存装置
，更具体的说，本专利技术涉及一种能量储存装置正极材料、制备方法以及改性能量储存装置。
技术介绍
锂系电池包括锂离子电池和锂电池，锂电池主要采用纯锂金属作为电极，由于锂金属较为活泼，因此锂电池具有较大的危险，基于这种情况，我们在日常生活中所使用的一般是锂离子电池，比如在电脑等电子器件中。锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子在两个电极之间往返过程中完成的嵌入或者脱嵌过程就是在正极或者负极材料中实现的，由于正负极材料的质量比为3:1-4：1，因此正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低，现有技术中一般直接将钴酸锂、锰酸锂或者磷酸铁锂等活性材料混合胶粘剂导电剂等涂敷在集流体上，放入电池中直接接触电解液，这样会导致正极材料和电解液直接接触，在多次充放电后，正极材料会和电解液发生副反应，降低电池的使用寿命。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种能量储存装置正极材料、制备方法以及改性能量储存装置，具体为能量储存装置正极材料、制备方法以及改性锂离子电池，可极大减少电解液和锂离子正极活性材料层的副反应，从而提高电池寿命。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种能量储存装置正极材料，其改进之处在于：包括正极活性材料层、第一复合材料层以及第二复合材料层；所述的第一复合材料层包覆在正极活性材料层的外表面，第一复合材料层呈多孔网状；所述第二复合材料包覆于第一复合材料层，第二复合材料层为氧化锆颗粒，且氧化锆颗粒呈多孔中空球形形状；所述第一复合材料层上的孔洞与第二复合材料层上的孔洞连通后，形成用于使锂离子穿过的通道。在上述的结构中，所述的正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂中的一种。在上述的结构中，所述的第一复合材料层为硫酸铝与酚醛树脂胶的混合物。在上述的结构中，所述硫酸铝与酚醛树脂胶的重量比为1：3。在上述的结构中，所述第一复合材料层上的孔洞的直径为10-15nm。在上述的结构中，所述氧化锆颗粒上的孔洞的直径为15-20nm。另一方面，本专利技术还提供了一种能量储存装置正极材料的制备方法，其改进之处在于，该制备方法包括以下的步骤：S1、包覆液的制作，将酚醛树脂胶、钠盐和铝盐按质量比3：1：1，一同加入第一溶剂中，酚醛树脂胶与第一溶剂的重量比为2：1，搅拌混合后得到包覆液；S2、固液混合物的制作，将正极活性材料与包覆液按照质量比1：1混合均匀，得到固液混合物；S3、第一次烘干与烧结，将固液混合物在惰性气体的保护条件下进行烘干，烘干温度为60-90℃，时间为2-3h，再进行烧结，烧结温度为500-800℃，时间为1-2h，在正极活性材料的外表面形成第一复合材料层；S4、氧化锆颗粒的加入，将步骤S3中烧结后的物质分散于第二溶剂中，再向第二溶剂中加入多孔中空球形的氧化锆颗粒，混合均匀后过滤；S5、第二次烘干与烧结，将步骤S4中经过滤得到的固体物质在惰性气体的保护下进行烘干，烘干温度为70-80℃，时间为2-3h，再进行烧结，烧结温度为700-900℃，烧结时间为3-5h，得到能量储存装置正极材料。进一步的，所述的步骤S1中，所述的铝盐为磷酸铝或者硫酸铝。进一步的，所述的步骤S1中，所述的第一溶剂为乙醇或者甲醇。进一步的，所述的步骤S4中，所述的第二溶剂为水、乙醇以及甲醇其中的一种或多种。进一步的，所述的步骤S4中，步骤S3中烧结后的物质、第二溶剂以及氧化锆颗粒的质量比为1：2：1。进一步的，所述的步骤S4中，氧化锆颗粒的制作步骤如下：S41、将氧化锆粉末与钠盐按照质量比1：2混合形成混合物；S42、采用混合造粒机将步骤S41中的混合物造粒形成直径为15-20nm的球形颗粒，再将球形颗粒加入过量的水中，依次进行抽滤、干燥后得到固体颗粒，制得多孔中空球形的氧化锆颗粒。进一步的，所述的步骤S1和步骤S41中，所述的钠盐为氯化钠、硫酸钠以及硝酸钠中的一种或者多种。进一步的，所述钠盐的直径为10-15nm。另一方面，本专利技术还提供了一种改性能量储存装置，包括正极极片、负极极片以及电解液，其改进之处在于：所述的正极极片包括由权利要求6-11中任一所述的能量储存装置正极材料的制备方法所制得的能量储存装置正极材料。本专利技术的有益效果是：在第一复合材料层形成多孔网状结构，第二复合材料采用多孔中空球形氧化锆颗粒，当第二复合材料层包覆在第一复合材料层表面时，会形成只供锂离子穿过的通道，避免了正极材料和电解液直接接触，极大的减少了电解液和锂离子正极活性材料层的副反应，从而提高了电池寿命。同时，由于第二复合材料层为氧化锆颗粒，氧化锆本身具有高温化学性能稳定、耐腐蚀、抗氧化等优点，包覆在正极活性材料的最外层，能大大增加整个正极材料的使用寿命。附图说明图1为本专利技术的一种能量储存装置正极材料的结构示意图。图2为本专利技术的一种能量储存装置正极材料的制备方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本专利技术创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。参照图1所示，本专利技术揭示了一种能量储存装置正极材料，具体的是一种锂离子电池正极材料，该锂离子电池正极材料包括正极活性材料层10、第一复合材料层20以及第二复合材料层30；其中，所述的正极活性材料层10采用现有技术中常用的材料，例如可以是钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂中的一种，在本实施例中，所述的正极活性材料层10为钴酸锂，这属于现有技术中的常规选择方式，因此本实施例中不再详细说明。进一步的，如图1所示，所述的第一复合材料层20包覆在正极活性材料层10的外表面，第一复合材料层20呈多孔网状，因此第一复合材料层20上具有若干个孔洞，该孔洞直径的范围是10-15nm。第一复合材料层20对正极活性材料层10实现了包裹，本实施例中，第一复合材料层20为硫酸铝与酚醛树脂胶的混合物，且硫酸铝与酚醛树脂胶的重量比为1：3，以便于酚醛树脂胶能够对硫酸铝进行包覆，形成多孔网状的结构；所述第二复合材料包覆于第一复合材料层20，第二复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能量储存装置正极材料，其特征在于：包括正极活性材料层、第一复合材料层以及第二复合材料层；/n所述的第一复合材料层包覆在正极活性材料层的外表面，第一复合材料层呈多孔网状；所述第二复合材料包覆于第一复合材料层，第二复合材料层为氧化锆颗粒，且氧化锆颗粒呈多孔中空球形形状；/n所述第一复合材料层上的孔洞与第二复合材料层上的孔洞连通后，形成用于使锂离子穿过的通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种能量储存装置正极材料，其特征在于：包括正极活性材料层、第一复合材料层以及第二复合材料层；
所述的第一复合材料层包覆在正极活性材料层的外表面，第一复合材料层呈多孔网状；所述第二复合材料包覆于第一复合材料层，第二复合材料层为氧化锆颗粒，且氧化锆颗粒呈多孔中空球形形状；
所述第一复合材料层上的孔洞与第二复合材料层上的孔洞连通后，形成用于使锂离子穿过的通道。


2.根据权利要求1所述的一种能量储存装置正极材料，其特征在于：所述的正极活性材料为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂中的一种。


3.根据权利要求1所述的一种能量储存装置正极材料，其特征在于：所述的第一复合材料层为硫酸铝与酚醛树脂胶的混合物。


4.根据权利要求3所述的一种能量储存装置正极材料，其特征在于：所述硫酸铝与酚醛树脂胶的重量比为1：3。


5.根据权利要求1或4所述的一种能量储存装置正极材料，其特征在于：所述第一复合材料层上的孔洞的直径为10-15nm。


6.根据权利要求1所述的一种能量储存装置正极材料，其特征在于：所述氧化锆颗粒上的孔洞的直径为15-20nm。


7.一种能量储存装置正极材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下的步骤：
S1、包覆液的制作，将酚醛树脂胶、钠盐和铝盐按质量比3：1：1，一同加入第一溶剂中，酚醛树脂胶与第一溶剂的重量比为2：1，搅拌混合后得到包覆液；
S2、固液混合物的制作，将正极活性材料与包覆液按照质量比1：1混合均匀，得到固液混合物；
S3、第一次烘干与烧结，将固液混合物在惰性气体的保护条件下进行烘干，烘干温度为60-90℃，时间为2-3h，再进行烧结，烧结温度为500-800℃，时间为1-2h，在正极活性材料的外表面形成第一复合材料层；
S4、氧化锆颗粒的加入，将步骤S3中烧结后的物质分散于第二溶剂中，再向第二溶剂中加入多孔中空球形的氧化锆颗粒，混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧世伟，刘文卿，
申请(专利权)人：重庆金美新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50