一种以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极、电池及制备方法技术

一种以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极、电池及制备方法，包括正极片，正极片通过以下过程制备：将活性物质与亚氧化钛的复合物、导电剂和粘结剂以质量比(16～18):(1～2):(1～2)混合，然后加入有机溶剂并混合均匀，获得浆料，将浆料涂布在铝集流体上，干燥，得到以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极。本发明专利技术通过加入亚氧化钛添加剂提高电极导电性，亚氧化钛与电极活性物质氧化物之间具有相容性，通过协同作用提高电池库伦效率，从更加简易且适宜工业化角度考虑，提出了一种低成本、易操作的亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极、电池及制备方法。及制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极、电池及制备方法


[0001]本专利技术属于电化学
，特别涉及一种以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极、电池及制备方法。

技术介绍

[0002]由于全球能源短缺问题的不断加剧，新能源技术的开发与利用迫在眉睫，由此促进了电化学储能行业的迅速发展。自上个世纪90年代Sony公司推出锂离子电池之后，锂离子电池便以高电压和高能量密度的优势立即得到了广泛的认可，且随着市场份额的逐年增长，锂离子电池在消费电子设备中逐渐建立了主导地位，时至今日已经完全占领了整个消费电子市场。
[0003]正极是锂离子电池中最重要的组成部分，主要由活性物质、导电剂和粘结剂组成，当前商业化最主要使用的锂离子电池正极活性物质有层状结构的钴酸锂(LiCoO2)、三元镍钴锰酸锂(LiNi
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2)、尖晶石结构的锰酸锂(LiMn2O4)以及橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)。这些材料在成本、结构稳定性、比容量、能量密度等方面各有优缺点，其中三元镍钴锰材料的综合性能较优于其他材料，但是其高倍率性能和循环稳定性仍然较差。因此对正极材料进行改性修饰，或在正极成分中引入掺杂剂稳定剂等从而提高电极的电化学性能以及安全性等都是有效的途径。
[0004]中国专利CN110061226B公开了一种亚氧化钛包覆的正极材料、正极材料的制备方法及锂离子电池。将TiCl4溶于水中，通入氨气，得到氧化钛溶胶；将LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2加入氧化钛溶胶中，再经水解沉淀、过滤、烘干、烧结和冷却，得到亚氧化钛包覆改性的正极材料。利用亚氧化钛的高导电性、耐腐蚀性等性能提高锂离子电池的倍率性能和循环稳定性，然而其制备工艺较为繁琐，且工艺条件较危险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极、电池及制备方法，以解决上述现有技术中的问题；本专利技术工艺简单、所制备锂离子电池效果显著，能够有效提高电极导电性及稳定性，显著改善电池的库伦效率、倍率及循环性能。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极，包括正极片，正极片通过以下过程制备：将活性物质与亚氧化钛的复合物、导电剂和粘结剂以质量比(16～18):(1～2):(1～2)混合，然后加入有机溶剂并混合均匀，获得浆料，将浆料涂布在铝集流体上，干燥，得到以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极。
[0008]本专利技术进一步的改进在于，活性物质与亚氧化钛的复合物通过以下过程制得：将亚氧化钛和活性物质超声分散在乙醇中，离心，干燥，得到活性物质与亚氧化钛的复合物；或将亚氧化钛与活性物质混合，手磨均匀，得到活性物质与亚氧化钛的复合物；其中，亚氧
化钛为活性物质与亚氧化钛的复合物总质量的5％～20％。
[0009]本专利技术进一步的改进在于，导电剂为导电碳黑、科琴黑、Super P、Super C65、乙炔黑、石墨、空腔碳球、碳纳米管与生物质碳中的一种或多种，粘接剂为聚偏氟乙烯；活性物质为LiCoO2、LiFePO4或LiNi
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2。
[0010]本专利技术进一步的改进在于，有机溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，有机溶剂的加入量为活性物质与亚氧化钛的复合物质量的10～30倍。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，涂布在铝集流体上的浆料的厚度为100～400μm。
[0013]一种基于上述的以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极的锂离子电池，由下至上包括正极壳、以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极、隔膜、电解液、金属锂负片和负极壳。
[0014]一种根据上述的亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极的锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
[0015]1)制备活性物质与亚氧化钛的复合物；
[0016]2)将活性物质与亚氧化钛的复合物、导电剂和粘结剂以质量比(16～18):(1～2):(1～2)混合，然后加入有机溶剂并混合均匀，获得浆料，将浆料涂布在铝集流体上，干燥，得到以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极；
[0017]3)电池组装：在惰性气氛中由下至上将正极壳、以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极、隔膜、电解液、金属锂负极和负极壳进行组装，获得亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极的锂离子电池。
[0018]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术通过简单的工艺手段向磷酸铁锂、钴酸锂和镍钴锰三元等正极中引入高电导率、高耐腐蚀性的亚氧化钛掺杂剂，提高电极导电性，同时依靠亚氧化钛与电极活性物质氧化物之间的相容性，提高电池的容量、库伦效率、倍率及循环等性能，通过直接调节亚氧化钛的添加比例可以影响其对电池性能的改善程度。此方法成本较低、安全可靠，可适用于工业大规模生产，具有广阔的应用前景。
[0020]本专利技术通过加入亚氧化钛添加剂提高电极导电性，亚氧化钛与电极活性物质氧化物之间具有相容性，通过协同作用提高电池库伦效率，从更加简易且适宜工业化角度考虑，提出了一种低成本、易操作的亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极、电池及制备方法。
具体实施方式
[0021]下面对本专利技术进行详细描述。
[0022]本专利技术的以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极，包括正极片和位于正极片上的亚氧化钛添加剂；所述正极片为磷酸铁锂、钴酸锂和镍钴锰三元正极；
[0023]正极的制备方法为：将活性物质与亚氧化钛添加剂复合物、导电剂、粘结剂以质量比(16～18):(1～2):(1～2)进行物料混合，混合过程中加入有机溶剂并搅拌均匀获得浆料，将浆料均匀涂布在铝集流体上，涂布在正极片上的浆料的厚度为100～400μm，在110℃真空烘干12h，得到正极片；其中，所加入有机溶剂的加入量为所加入活性物质质量的10～30倍。
[0024]亚氧化钛复合物通过以下过程制备：将活性物质和亚氧化钛超声分散在乙醇中，通过离心分离出亚氧化钛复合物；或将亚氧化钛与活性物质按照一定比例直接混合，手磨均匀，得到亚氧化钛复合物。其中亚氧化钛的质量分数为复合物总质量的5％～20％。
[0025]导电剂为导电碳黑、科琴黑、Super P、Super C65、乙炔黑、石墨、空腔碳球、碳纳米管、生物质碳中的一种或多种。
[0026]粘接剂为PVDF(聚偏氟乙烯)。
[0027]有机溶剂为NMP(N
‑
甲基吡咯烷酮)。
[0028]本专利技术提供的一种以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池，包括上述的以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极。
[0029]上述以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池由下至上包括设置的正极壳5、含亚氧化钛添加剂的正极片4、隔膜3、电解液、锂片2和负极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极，其特征在于，包括正极片，正极片通过以下过程制备：将活性物质与亚氧化钛的复合物、导电剂和粘结剂以质量比(16～18):(1～2):(1～2)混合，然后加入有机溶剂并混合均匀，获得浆料，将浆料涂布在铝集流体上，干燥，得到以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极。2.根据权利要求1所述的一种以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极，其特征在于，活性物质与亚氧化钛的复合物通过以下过程制得：将亚氧化钛和活性物质超声分散在乙醇中，离心，干燥，得到活性物质与亚氧化钛的复合物；或将亚氧化钛与活性物质混合，手磨均匀，得到活性物质与亚氧化钛的复合物；其中，亚氧化钛为活性物质与亚氧化钛的复合物总质量的5％～20％。3.根据权利要求1所述的一种以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极，其特征在于，导电剂为导电碳黑、科琴黑、Super P、Super C65、乙炔黑、石墨、空腔碳球、碳纳米管与生物质碳中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种以亚氧化钛作为添加剂的锂离子电池正极，其特征在于，粘接剂为聚偏氟乙烯；活性物质为LiCoO2、LiFePO4或LiNi
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2。5.根据权利要求1所述的一种以亚氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明涛，龙志，易义坤，
申请(专利权)人：河南龙兴钛业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：