一种锂离子电池正极的制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极的制备方法。本发明专利技术将正极活性材料前驱体溶液、正极活性材料和表面活性剂混合，得到浆料；将多孔集流体在所述浆料中浸渍后，进行煅烧，得到所述锂离子电池正极；利用所述正极活性材料前驱体溶液制备得到的正极活性材料和所述正极活性材料相同。本发明专利技术通过将正极活性材料前驱体溶液和正极活性材料形成的浆料浸渍到多孔集流体内，在煅烧的过程中，能够通过原位生长的方式在集流体的内部和表面生成活性材料，提高了活性材料和集流体之间的结合力，改善了活性材料和集流体之间的界面电荷传输性能；同时有效提高了活性材料的负载量，提高了锂离子电池的电化学性能。提高了锂离子电池的电化学性能。提高了锂离子电池的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极的制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池正极的制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池以能量密度高、安全性能好以及循环寿命长等优点受到人们的广泛关注。锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔膜材料和正负极材料。其中，锂离子电池正极的性能直接影响着锂离子电池的电化学性能。
[0003]锂离子电池正极主要包括活性材料、导电添加剂、粘结剂和集流体，传统的制备方法是将活性材料、导电添加剂和粘结剂混合得到的浆料，涂覆在集流体上进行干燥，通过粘结剂的粘接作用将活性材料和集流体结合。在上述方法中，由于离子和电子传输限制了涂覆的活性材料厚度，使得单位面积上的活性材料负载量较低，电极容量较低；同时，单纯增大涂覆的活性材料厚度会降低电极的机械稳定性，使得电极在干燥过程中涂覆层出现开裂，甚至导致活性材料从集流体上脱落。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池正极的制备方法，本专利技术提供的方法能够提高锂离子电池正极上活性材料的负载量，且能够提高活性材料和集流体的结合力，提高锂离子电池正极的机械稳定性与电化学性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种锂离子电池正极的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将正极活性材料前驱体溶液、正极活性材料和表面活性剂混合，得到浆料；
[0008]将多孔集流体在所述浆料中浸渍后，进行煅烧，得到所述锂离子电池正极；
[0009]利用所述正极活性材料前驱体溶液制备得到的正极活性材料和所述正极活性材料相同。
[0010]优选的，所述正极活性材料前驱体溶液的摩尔浓度为0.5～1mol/L；
[0011]所述正极活性材料前驱体溶液、正极活性材料和表面活性剂的用量比为10mL：0.5g：0.1～0.3g。
[0012]优选的，所述正极活性材料包括磷酸铁锂或镍钴锰三元活性材料。
[0013]优选的，当所述正极活性材料为磷酸铁锂时，所述正极活性材料前驱体溶液为磷酸铁锂前驱体溶液；所述磷酸铁锂前驱体溶液包括Fe(NO3)3、(NH4)H2PO4、LiNO3和柠檬酸；所述Fe(NO3)3、(NH4)H2PO4、LiNO3和柠檬酸的摩尔比为1：1：1：1～3。
[0014]优选的，当所述正极活性材料为磷酸铁锂时，所述混合的原料还包括导电添加剂；所述导电添加剂包括碳纳米管、导电炭黑和石墨烯中的一种或几种；
[0015]所述导电添加剂的质量为所述正极活性材料质量的1％～8％。
[0016]优选的，当所述正极活性材料为镍钴锰三元活性材料时，所述正极活性材料前驱体溶液为镍钴锰三元活性材料前驱体溶液；所述镍钴锰三元活性材料前驱体溶液包括
LiNO3、Ni(NO3)2、Co(NO3)2、Mn(NO3)2和柠檬酸；所述LiNO3、Ni(NO3)2、Co(NO3)2、Mn(NO3)2和柠檬酸的摩尔比为5：3：1：1：5～10。
[0017]优选的，所述表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵和/或聚乙烯吡咯烷酮等。
[0018]优选的，所述多孔集流体包括泡沫镍、泡沫铝和泡沫钛中的一种或几种。
[0019]优选的，所述泡沫铝的制备方法包括以下步骤：
[0020]将铝、镁和氯化钠第一混合，得到混合料；
[0021]将所述混合料和金属铝纤维第二混合，进行压制和烧结，洗去氯化钠，得到所述泡沫铝。
[0022]优选的，所述煅烧包括依次进行低温煅烧和高温煅烧；
[0023]所述低温煅烧的温度为200～300℃，时间为1～12h；
[0024]所述高温煅烧的温度为600～800℃，时间为6～10h。
[0025]本专利技术提供了一种锂离子电池正极的制备方法，包括以下步骤：将正极活性材料前驱体溶液、正极活性材料和表面活性剂混合，得到浆料；将多孔集流体在所述浆料中浸渍后，进行煅烧，得到所述锂离子电池正极；利用所述正极活性材料前驱体溶液制备得到的正极活性材料和所述正极活性材料相同。本专利技术将正极活性材料前驱体溶液和正极活性材料混合得到浆料，将所述浆料浸渍到到多孔集流体上后进行煅烧，在煅烧的的过程中，能够通过原位生长的方式在集流体的内部和表面生成活性材料，提高了活性材料和集流体之间的结合力，改善了活性材料和集流体之间的界面电荷传输性能；同时有效提高了活性材料的负载量，提高了锂离子电池的电化学性能。
附图说明
[0026]图1为实施例1得到的泡沫铝的SEM图；
[0027]图2为实施例1得到的锂离子电池正极截面的SEM图；
[0028]图3为实施例6得到的锂离子电池正极的SEM图；
[0029]图4为实施例1得到的泡沫铝和锂离子电池正极的XRD图；
[0030]图5为实施例6得到的锂离子电池正极的XRD图；
[0031]图6为实施例1得到的锂离子电池正极组装的半电池在0.05C倍率下的循环充放电测试曲线图；
[0032]图7为实施例1和对比例1得到的锂离子电池正极组装的半电池在0.05C倍率下的循环充放电测试曲线图；
[0033]图8为实施例1和实施例2得到的锂离子电池正极组装的半电池在0.05C倍率下的循环充放电测试曲线图；
[0034]图9为实施例6得到的锂离子电池正极组装的半电池在0.1C倍率下的循环充放电测试曲线图。
具体实施方式
[0035]本专利技术提供了一种锂离子电池正极的制备方法，包括以下步骤：
[0036]将正极活性材料前驱体溶液、正极活性材料和表面活性剂混合，得到浆料；
[0037]将多孔集流体在所述浆料中浸渍后，进行煅烧，得到所述锂离子电池正极；
[0038]利用所述正极活性材料前驱体溶液制备得到的正极活性材料和所述正极活性材料相同。
[0039]在本专利技术中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
[0040]本专利技术将正极活性材料前驱体溶液、正极活性材料和表面活性剂混合，得到浆料。
[0041]在本专利技术中，所述正极活性材料优选包括磷酸铁锂或镍钴锰三元活性材料。在本专利技术中，利用所述正极活性材料前驱体溶液制备得到的正极活性材料和所述正极活性材料相同。
[0042]在本专利技术中，所述正极活性材料前驱体溶液的摩尔浓度优选为0.5～1mol/L，进一步优选为0.6～0.9mol/L，更优选为0.7～0.8mol/L。在本专利技术中，所述正极活性材料前驱体溶液、正极活性材料和表面活性剂的用量比优选为10mL：0.5g：0.1～0.3g，更优选为10mL：0.5g：0.2g。
[0043]在本专利技术中，当所述正极活性材料为磷酸铁锂时，所述正极活性材料前驱体溶液优选为磷酸铁锂前驱体溶液。在本专利技术中，所述磷酸铁锂前驱体溶液优选包括Fe(NO3)3、(NH4)H2PO4、LiNO3和柠檬酸；所述Fe(NO3)3进一步优选为F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的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将正极活性材料前驱体溶液、正极活性材料和表面活性剂混合，得到浆料；将多孔集流体在所述浆料中浸渍后，进行煅烧，得到所述锂离子电池正极；利用所述正极活性材料前驱体溶液制备得到的正极活性材料和所述正极活性材料相同。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料前驱体溶液的摩尔浓度为0.5～1mol/L；所述正极活性材料前驱体溶液、正极活性材料和表面活性剂的用量比为10mL：0.5g：0.1～0.3g。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料包括磷酸铁锂或镍钴锰三元活性材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当所述正极活性材料为磷酸铁锂时，所述正极活性材料前驱体溶液为磷酸铁锂前驱体溶液；所述磷酸铁锂前驱体溶液包括Fe(NO3)3、(NH4)H2PO4、LiNO3和柠檬酸；所述Fe(NO3)3、(NH4)H2PO4、LiNO3和柠檬酸的摩尔比为1：1：1：1～3。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当所述正极活性材料为磷酸铁锂时，所述混合的原料还包括导电添加剂；所述导电添加剂包括碳纳米管、导电炭黑和石墨烯中的一种或几...

【专利技术属性】
技术研发人员：王戈，赵智勇，张晓伟，王鹏，韩梦夷，唐雪，刁雪梅，蒋宇，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：