电池正极材料及其制造方法技术

一种电池正极材料，包括正极材料、陶瓷材料以及含碳胶体。正极材料包括锂镍钴锰、锂镍钴铝、锂镍锰、氧化钴锂、磷酸锂铁、镍钴锰铝或其组合。陶瓷材料围绕正极材料，包括掺杂镓、铝或钽的锂镧锆氧化物、钛酸锌锂、磷酸钛铝锂、磷酸锌锂、锆酸锂或其组合。含碳胶体包覆正极材料，包括粘着剂以及含碳导电材料，其中粘着剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、葡萄糖、羧甲基纤维素、海藻酸盐或其组合，且含碳导电材料包括纳米碳管。本发明专利技术提出一种正极材料，以提升正极在固态电池的能量发挥及倍率性能。态电池的能量发挥及倍率性能。态电池的能量发挥及倍率性能。

Battery cathode material and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
电池正极材料及其制造方法


[0001]本专利技术是有关于一种电池正极材料及其制造方法。

技术介绍

[0002]电池通常由正极及负极置于电解液中所形成。正极进行还原反应，将导电离子(如Li
+
)还原成不带电荷的原子(如Li)，也称为阴极。而负极于放电时发生氧化反应，也称为阳极。一般而言，正极端的正极材料是由正极导电单元与导电浆料混拌后应用于电极片上，并组装成电池。正极材料必须具有良好的导电性而且可以稳定大量的导电离子(如Li
+
)，以增加整体的离子与电子导电性。
[0003]固态电池是以固态电解质取代传统的液态电解质。然而，在电极片压密且无液态电解质进行离子传导的情况下，正极的锂迁出效率差，无法有效发挥其预计容量与充放电状况。因此，本案提出一种正极材料，以提升正极在固态电池的能量发挥及倍率性能。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的各种实施方式，提供一种电池正极材料，包括正极材料、陶瓷材料、及第一含碳胶体。正极材料包括锂镍钴锰、锂镍钴铝、锂镍锰、氧化钴锂、磷酸锂铁、镍钴锰铝或其组合。陶瓷材料围绕正极材料，包括掺杂镓、铝或钽的锂镧锆氧化物、钛酸锌锂、磷酸钛铝锂、磷酸锌锂、锆酸锂或其组合。第一含碳胶体包覆正极材料，包括粘着剂以及含碳导电材料，其中粘着剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、葡萄糖、羧甲基纤维素、海藻酸盐或其组合，且含碳导电材料包括纳米碳管。
[0005]根据本专利技术的某些实施方式，正极材料：陶瓷材料：粘着剂：含碳导电材料的重量比为100：0.5～2.5：0.1～1：0.1～0.5。
[0006]根据本专利技术的某些实施方式，正极材料的粒径与陶瓷材料的粒径比为约4000～8000：50～350。
[0007]根据本专利技术的某些实施方式，陶瓷材料附着于正极材料的表面，且第一含碳胶体包覆陶瓷材料及正极材料。
[0008]根据本专利技术的某些实施方式，第一含碳胶体包覆正极材料的表面，且陶瓷材料附着于第一含碳胶体之上。
[0009]根据本专利技术的某些实施方式，正极材料及陶瓷材料分散于第一含碳胶体中，且第一含碳胶体包覆正极材料及陶瓷材料。
[0010]根据本专利技术的某些实施方式，电池正极材料还包含第二含碳胶体包覆正极材料、陶瓷材料以及第一含碳胶体。
[0011]根据本专利技术的某些实施方式，纳米碳管具有长度为约0.5微米至约15微米。
[0012]根据本专利技术的某些实施方式，纳米碳管包含约70～80wt％的第一纳米碳管、10～20％wt的第二纳米碳管、以及0～10wt％的第三纳米碳管。根据本专利技术的某些实施方式，其中第一纳米碳管具有小于约1微米的长度，第二纳米碳管具有约1微米至小于8微米的长度，
且第三纳米碳管具有约8～15微米的长度。
[0013]根据本专利技术的各种实施方式，提供一种电池正极材料的制造方法，包括混合正极材料、陶瓷材料、粘着剂及含碳导电材料，以形成混合团块，其中正极材料包括锂镍钴锰、锂镍钴铝、锂镍锰、氧化钴锂、磷酸锂铁、镍钴锰铝或其组合，陶瓷材料包括掺杂镓、铝或钽的锂镧锆氧化物、钛酸锌锂、磷酸钛铝锂、磷酸锌锂、锆酸锂或其组合，粘着剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、葡萄糖、羧甲基纤维素、海藻酸盐或其组合，且含碳导电材料包括纳米碳管；喷雾干燥混合团块，以形成复合物；以及烧结复合物。
[0014]根据本专利技术的某些实施方式，混合正极材料、陶瓷材料、粘着剂及含碳导电材料包括：将正极材料与第一含碳胶体混合，形成正极材料前驱物，其中第一含碳胶体包含第一粘着剂及第一含碳导电材料；将陶瓷材料与第二含碳胶体混合，形成陶瓷材料胶体，其中第二含碳胶体包含第二粘着剂及第二含碳导电材料；以及将正极材料前驱物及陶瓷材料胶体混合。
[0015]根据本专利技术的某些实施方式，混合正极材料、陶瓷材料、粘着剂及含碳导电材料包括：将正极材料与含碳胶体混合，形成正极材料前驱物，其中含碳胶体包含粘着剂及含碳导电材料；以及将陶瓷材料及溶剂与正极材料前驱物混合。
[0016]根据本专利技术的某些实施方式，烧结复合物包括在约800℃～880℃的温度下于惰性气体中进行烧结。
附图说明
[0017]当读到随附的附图时，从以下详细的叙述可充分了解本专利技术的各方面。值得注意的是，根据工业上的标准实务，各种特征不是按比例绘制。事实上，为了清楚的讨论，各种特征的尺寸可任意增加或减少。
[0018]图1为根据本专利技术的某些实施方式绘示的电池正极材料的示意图。
[0019]图2为根据本专利技术的某些实施方式绘示的电池正极材料的示意图。
[0020]图3为根据本专利技术的某些实施方式绘示的电池正极材料的示意图。
[0021]图4为根据本专利技术的某些实施方式绘示的电池正极材料的示意图。
[0022]图5为根据本专利技术的某些实施方式绘示的电池正极材料制造方法流程图。
[0023]图6为根据本专利技术的某些实施方式绘示的电池正极材料制造方法流程示意图。
[0024]图7为根据本专利技术的某些实施方式绘示的电池正极材料制造方法流程示意图。
[0025]图8为根据本专利技术的某些实施方式绘示的电池正极材料制造方法流程示意图。
具体实施方式
[0026]以下将以附图揭露本专利技术的复数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。并且为求清楚说明，元件的大小或厚度可能夸大显示，并未依照原尺寸作图。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。
[0027]在本文中使用空间相对用语，例如“下方”、“之下”、“上方”、“之上”等，这是为了便
于叙述一元件或特征与另一元件或特征之间的相对关系，如图中所绘示。这些空间上的相对用语的真实意义包含其他的方位。例如，当附图上下翻转180度时，一元件与另一元件之间的关系，可能从“下方”、“之下”变成“上方”、“之上”。此外，本文中所使用的空间上的相对叙述也应作同样的解释。
[0028]图1为根据本专利技术的某些实施方式绘示的电池正极材料100的示意图。如图1所示，电池正极材料100包括正极材料10、陶瓷材料20以及含碳胶体30。陶瓷材料20附着于正极材料10的表面，且含碳胶体30包覆陶瓷材料20及正极材料10。具体而言，含碳胶体30形成薄层包覆在陶瓷材料20及正极材料10的表面。
[0029]正极材料10包括锂镍钴锰(lithium nickel cobalt manganese oxide；NCM)、锂镍钴铝(lithium nickel cobalt aluminum oxide；NCA)、锂镍锰(lithium nickel manganese oxide；LNMO)、氧化钴锂(ithium cobalt oxide；LCO)、磷酸锂铁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池正极材料，其特征在于，包括：正极材料，包括锂镍钴锰、锂镍钴铝、锂镍锰、氧化钴锂、磷酸锂铁、镍钴锰铝或其组合；陶瓷材料，围绕该正极材料，包括掺杂镓、铝或钽的锂镧锆氧化物、钛酸锌锂、磷酸钛铝锂、磷酸锌锂、锆酸锂或其组合；以及第一含碳胶体，包覆该正极材料，包括粘着剂以及含碳导电材料，其中该粘着剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、葡萄糖、羧甲基纤维素、海藻酸盐或其组合，且该含碳导电材料包括纳米碳管。2.根据权利要求1所述的电池正极材料，其中该正极材料：陶瓷材料：粘着剂：含碳导电材料的重量比为100：0.5～2.5：0.1～1：0.1～0.5。3.根据权利要求1或2所述的电池正极材料，其中该正极材料的粒径与该陶瓷材料的粒径比为约4000～8000：50～350。4.根据权利要求1或2所述的电池正极材料，其中该陶瓷材料附着于该正极材料的表面，且该第一含碳胶体包覆该陶瓷材料及该正极材料。5.根据权利要求1或2所述的电池正极材料，其中该第一含碳胶体包覆该正极材料的表面，且该陶瓷材料附着于该第一含碳胶体之上。6.根据权利要求1或2所述的电池正极材料，其中该正极材料及该陶瓷材料分散于该第一含碳胶体中，且该第一含碳胶体包覆该正极材料及该陶瓷材料。7.根据权利要求1或2所述的电池正极材料，其中，还包含第二含碳胶体包覆该正极材料、该陶瓷材料以及该第一含碳胶体。8.根据权利要求1或2所述的电池正极材料，其中该纳米碳管具有长度为约0.5微米至约15微米。9.根据权利要求8所述的电池正极材料，其中该纳米碳管包含约70～80wt％的第一纳米碳管、10～20％wt的第二纳米碳管、以及0～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖鸿政，张曾隆，
申请(专利权)人：芯量科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：