一种锂离子电池正极材料添加剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料添加剂、其制备方法及应用，所述制备方法包括：A)将钛酸异丙酯、草酸锂、硝酸铝、纳米二氧化硅、磷酸二氢铵和水加热混合，得到混合液；B)调节所述混合液的pH值为9.6～10.0，得到的沉淀混合料液进行过滤和干燥；C)将所述干燥的沉淀物研磨，并在保护气的条件下灼烧，得到具有式(1)所示通式的锂离子电池正极材料添加剂。本发明专利技术制备的锂离子电池正极材料添加剂可以有效提升电池的倍率性能，增加正极材料的克容量发挥，实现电池在高倍率下的稳定循环。同时，本发明专利技术提供的制备方法操作简单易行，容易导入现有的电池体系。容易导入现有的电池体系。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极材料添加剂、其制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池正极材料添加剂、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]目前，提高离子电池倍率性能的方法一般是添加复合导电剂，或者在材料层面进行包覆处理。对于添加复合导电剂来说，效果提升不明显，几乎不能进行0.5C的循环，而且当前锂离子电池要求高能量密度，所以活性物质含量不可能大幅下降；同时，新型复合导电剂成本昂贵，加入单壁碳管的过程中，极片水分难以去除，后期尤其在富锂电池体系中会引起严重产气问题。中国专利CN108448089A公开了一种材料层面进行包覆处理的方案，通过高能球磨得到纳米尺寸的富锂材料，比表面积增大从而提升了倍率性能。但是这种方法得到的颗粒在放大生产过程中匀浆困难，难以得到锂电池浆料，而且辊压过程中极易把颗粒压碎，脱离实际；同时，0.1C克容量为265mAh/g，0.2C克容量为250mAh/g，0.5C克容量为230mAh/g，1C克容量为200mAh/g，2C克容量为175mAh/g，4C克容量为140mAh/g，克容量仍然有待于提高。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池正极材料添加剂、其制备方法及应用，添加了所述添加剂的正极片制得的锂离子电池的电化学性能较优。
[0004]本专利技术提供了一种锂离子电池正极材料添加剂的制备方法，包括以下步骤：
[0005]A)将钛酸异丙酯、草酸锂、硝酸铝、纳米二氧化硅、磷酸二氢铵和水加热混合，得到混合液；
[0006]B)调节所述混合液的pH值为9.6～10.0，得到的沉淀混合料液进行过滤和干燥；
[0007]C)将所述干燥的沉淀物研磨，并在保护气的条件下灼烧，得到具有式(1)所示通式的锂离子电池正极材料添加剂；
[0008]Li
1+x+y
Al
x
Ti2‑
x
Si
y
P3‑
y
O
12
ꢀꢀꢀꢀ
(1)；
[0009]其中，0<x<2，0<y<3。
[0010]优选的，所述钛酸异丙酯、草酸锂、硝酸铝、纳米二氧化硅和磷酸二氢铵的摩尔比为0.5～1.5：2.5～3.5：0.5～1.5：0.5～1.5：4.5～5.5。
[0011]优选的，步骤A)中，将钛酸异丙酯、草酸锂、硝酸铝、磷酸二氢铵和水加热混合包括：
[0012]先将钛酸异丙酯、硝酸铝和部分水搅拌混合，再添加草酸锂、纳米二氧化硅、磷酸二氢铵和剩余的水在加热的条件下搅拌混合；
[0013]所述加热的温度为75～85℃。
[0014]优选的，所述钛酸异丙酯和硝酸铝的总质量与部分水的用量比为0.5～2g：90～110mL；
[0015]草酸锂、纳米二氧化硅和磷酸二氢铵的总质量与剩余的水的用量比为0.5～1.8g：40～60mL。
[0016]优选的，步骤B)中，调节所述混合液的pH值的试剂为氨水；
[0017]所述干燥的温度为115～125℃，时间为22～26h。
[0018]优选的，步骤C)中，所述灼烧的温度为880～920℃，时间为14～18h；
[0019]所述灼烧后，还包括：自然冷却至室温后，再次研磨；
[0020]再次研磨的研磨频率为480～520Hz，时间为10～14h。
[0021]本专利技术还提供了一种上文所述制备方法制备的锂离子电池正极材料添加剂。
[0022]本专利技术还提供了一种锂离子电池正极片，由包括正极材料、添加剂、导电炭黑、单壁碳纳米管和粘结剂的原料混匀后，涂敷于集流体上制备得到；
[0023]所述正极材料包括富锂锰基层状材料、单晶镍锰酸锂、磷酸铁锂或高电压三元材料；
[0024]所述添加剂为上文所述的锂离子电池正极材料添加剂。
[0025]优选的，所述正极材料和添加剂的质量比为92～98：0.1～5；
[0026]所述正极材料、导电炭黑、单壁碳纳米管和粘结剂的质量比为92～98：0.8～1.5：0.1～0.2：1.5。
[0027]本专利技术还提供了一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和电解液，其特征在于，所述正极为上文所述的锂离子电池正极片。
[0028]本专利技术提供了一种锂离子电池正极材料添加剂的制备方法，包括以下步骤A)将钛酸异丙酯、草酸锂、硝酸铝、纳米二氧化硅、磷酸二氢铵和水加热混合，得到混合液；B)调节所述混合液的pH值为9.6～10.0，得到的沉淀混合料液进行过滤和干燥；C)将所述干燥的沉淀物研磨，并在保护气的条件下灼烧，得到具有式(1)所示通式的锂离子电池正极材料添加剂。本专利技术制备的锂离子电池正极材料添加剂可以有效提升电池的倍率性能，增加正极材料的克容量发挥，实现电池在高倍率下的稳定循环。同时，本专利技术提供的制备方法操作简单易行，容易导入现有的电池体系。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例2的软包电池化成分容后的首次效率及中压；
[0030]图2为本专利技术实施例2和比较例1的扣式电池的倍率性能曲线；
[0031]图3为本专利技术实施例2的全电池在0.5C倍率下的循环曲线；
[0032]图4为本专利技术实施例2的全电池在0.5C倍率下循环325次的容量保持率；
[0033]图5为本专利技术实施例5的正极片的2000倍SEM图；
[0034]图6为本专利技术实施例5的正极片的1000倍SEM图；
[0035]图7为本专利技术实施例6的正极片的10000倍SEM图。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术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，都属于本发
明保护的范围。
[0037]本专利技术提供了一种锂离子电池正极材料添加剂的制备方法，包括以下步骤：
[0038]A)将钛酸异丙酯、草酸锂、硝酸铝、纳米二氧化硅、磷酸二氢铵和水加热混合，得到混合液；
[0039]B)调节所述混合液的pH值为9.6～10.0，得到的沉淀混合料液进行过滤和干燥；
[0040]C)将所述干燥的沉淀物研磨，并在保护气的条件下灼烧，得到具有式(1)所示通式的锂离子电池正极材料添加剂；
[0041]Li
1+x+y
Al
x
Ti2‑
x
Si
y
P3‑
y
O
12
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(1)；
[0042]其中，0<x<2，0<y<3。
[0043]本专利技术先将钛酸异丙酯、草本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料添加剂的制备方法，包括以下步骤：A)将钛酸异丙酯、草酸锂、硝酸铝、纳米二氧化硅、磷酸二氢铵和水加热混合，得到混合液；B)调节所述混合液的pH值为9.6～10.0，得到的沉淀混合料液进行过滤和干燥；C)将所述干燥的沉淀物研磨，并在保护气的条件下灼烧，得到具有式(1)所示通式的锂离子电池正极材料添加剂；Li
1+x+y
Al
x
Ti2‑
x
Si
y
P3‑
y
O
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)；其中，0<x<2，0<y<3。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸异丙酯、草酸锂、硝酸铝、纳米二氧化硅和磷酸二氢铵的摩尔比为0.5～1.5：2.5～3.5：0.5～1.5：0.5～1.5：4.5～5.5。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)中，将钛酸异丙酯、草酸锂、硝酸铝、磷酸二氢铵和水加热混合包括：先将钛酸异丙酯、硝酸铝和部分水搅拌混合，再添加草酸锂、纳米二氧化硅、磷酸二氢铵和剩余的水在加热的条件下搅拌混合；所述加热的温度为75～85℃。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸异丙酯和硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：云亮，赵佳亮，刘兆平，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：