一种改性氧化亚铁锂正极极片、包含其的电池及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性氧化亚铁锂正极极片、包含其的电池及制备方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，将定量的正极原料在微波炉中并烘烤第一预设时间，得到改性氧化亚铁锂材料，所述正极原料包括质量比为(2～4):(5～7):(1～2)的磷酸铁、四氧化三铁和碳酸锂混合颗粒，并在所述微波炉通入氮气、甲烷和乙炔的混合气体；步骤2，将烘烤后的改性氧化亚铁锂材料与辅料搅拌混合，并将搅拌后的改性氧化亚铁锂材料混合浆料均匀涂覆在目标金属基材上，得到改性氧化亚铁锂正极极片。本发明专利技术旨在提高电池的耐高温性能。高温性能。高温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种改性氧化亚铁锂正极极片、包含其的电池及制备方法


[0001]本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种改性氧化亚铁锂正极极片、包含其的电池及制备方法。

技术介绍

[0002]现有的锂电池多采用三元材料和钴酸锂作为主要正极材料，但存在使用寿命短且耐高温性能差，以及容易起火，进而安全系数较差。现有技术CN112938924A公开了一种碳包覆磷酸亚铁锂材料的合成方法，包括如下步骤：(1)将锂源材料、铁源材料、磷源材料和辅料混合，得到混合物A，混合物A的固含量为1％～30％；(2)将混合物A置于反应釜中进行溶剂热反应，得到混合物B；(3)将混合物B固液分离，得到固体混合物C和液体混合物D，并将固体混合物C干燥；(4)将干燥后的混合物C、碳源和添加剂混合并干燥后得到混合物E；(5)将混合物E在保护气氛下焙烧得到碳包覆磷酸亚铁锂材料。但该方法制备的电池主要应用在低温环境中，而在高温环境中电池使用效率较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种改性氧化亚铁锂正极极片、包含其的电池及制备方法，旨在解决现有电池耐高温性能差的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种改性氧化亚铁锂正极极片的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]步骤1，将定量的正极原料在微波炉中烘烤第一预设时间，得到改性氧化亚铁锂材料，所述正极原料包括磷酸铁、四氧化三铁和碳酸锂混合颗粒，在所述微波炉通入目标混合气体；
[0006]步骤2，将烘烤后的改性氧化亚铁锂材料与辅料搅拌混合，并将搅拌后的改性氧化亚铁锂材料混合浆料均匀涂覆在目标金属基材上，得到改性氧化亚铁锂正极极片。
[0007]可选地，所述步骤1包括：
[0008]将定量的磷酸铁、四氧化三铁和碳酸锂在200
‑
800℃微波炉中烘烤0.2～2小时，并在所述微波炉通入氮气、甲烷和乙炔的混合气体。
[0009]可选地，所述步骤1包括：在所述正极原料中还加入了定量的洋葱石墨和导电炭黑混合颗粒。
[0010]可选地，所述步骤2包括；
[0011]预先将辅料放入容器中进行搅拌2
‑
6小时，然后将改性氧化亚铁锂材料按照重量比分批次加入混合搅拌5
‑
10小时，所述辅料包括溶剂、导电剂、胶粘剂，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮或去离子水；所述胶粘剂为聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯中的一种或多种；所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
[0012]可选地，所述步骤2还包括：
[0013]将搅拌后的改性氧化亚铁锂材料混合浆料均匀的涂布在铜带或铝带基层，并控制涂布的厚度范围为90～150微米。
[0014]可选地，所述正极原料中的磷酸铁、四氧化三铁和碳酸锂的质量比为3:6:1。
[0015]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种改性氧化亚铁锂正极极片，根据上述任一项所述的制备方法制得的改性氧化亚铁锂正极极片，所述改性氧化亚铁锂正极极片包括改性氧化亚铁锂材料层及金属基层，所述改性氧化亚铁锂材料层均匀涂覆于所述金属基层的上下表面。
[0016]可选地，所述改性氧化亚铁锂材料层包括分布在氧化亚铁锂表面的洋葱石墨和导电炭黑层。
[0017]可选地，所述改性氧化亚铁锂正极片的厚度为0.2～10毫米，所述金属基层的厚度为0.01～1毫米。
[0018]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种改性氧化亚铁锂电池，包括上述任一项所述的改性氧化亚铁锂正极极片。
[0019]本专利技术提供一种改性氧化亚铁锂正极极片、包含其的电池及制备方法，通过将正极原料在微波炉中进行烘烤处理并且通入目标混合气体，进而得到改性氧化亚铁锂材料，并通过将改性氧化亚铁锂材料涂布在金属基材上，进而得到改性氧化亚铁锂正极极片，采用该方法制得的电池提高了电池的耐高温性能，并且使得电池的使用寿命长、安全性好、电池存放时间长，降低了维护成本。此外，将正极片进行微波烘烤改性处理，减少了传统红外线烘烤对正极材料有效化学成分的损伤。
附图说明
[0020]图1是本专利技术一种改性氧化亚铁锂材料的SEM图；
[0021]图2为图1中的局部放大图；
[0022]图3为本专利技术的电池与现有技术电池的在高温下的循环性能对比图；
[0023]图4为本专利技术的电池与现有技术电池的在常温下的循环性能对比图。
[0024]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0025]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]本专利技术提供一种改性氧化亚铁锂正极极片的制备方法，包括如下步骤：
[0027]步骤1，将定量的正极原料在微波炉中并烘烤第一预设时间，得到改性氧化亚铁锂材料，所述正极原料包括磷酸铁、四氧化三铁和碳酸锂混合颗粒，并在所述微波炉通入混合气体；
[0028]具体地，所述磷酸铁、四氧化三铁和碳酸锂的质量比为(2～4):(5～7):(1～2)，其中，将预设重量组分的磷酸铁、四氧化三铁和碳酸锂在微波中烘烤炉进行化学反应得到氧化亚铁锂和磷酸亚铁锂的混合物。
[0029]进一步地，所述混合气体包括体积比为(4～6):(2～4):(2～4)的氮气、甲烷和乙炔的混合气体。其中混合气体中的甲烷和乙炔在高温下可生成导电炭黑和石墨烯，并且可以均匀的包覆在氧化亚铁锂的表面，进而提高氧化亚铁锂的导电性。氮气作为惰性气体，起
到缓冲反应及保护正极极片改性反应不受影响。
[0030]进一步地，为了提高导电炭黑和石墨烯包覆氧化亚铁锂的效果，还可以在正极原料中加入占所述正极原料总质量1
‑
5％的洋葱石墨和导电炭黑混合颗粒。其中洋葱石墨和导电炭黑的摩尔比为1:(1～3)。
[0031]进一步地，微波炉烘烤的第一预设时间为0.2～2小时，微波炉烘烤的温度为200
‑
800℃。其中，选择微波烘烤一方面可以节能45％以上，另一方面可以减少传统红外线烘烤对正极材料有效化学成分的损伤。
[0032]步骤2，将烘烤后的改性氧化亚铁锂材料与辅料搅拌混合，并将搅拌后的改性氧化亚铁锂材料混合浆料均匀涂覆在目标金属基材上，得到改性氧化亚铁锂正极极片；
[0033]具体地，预先将辅料放入容器中进行搅拌2
‑
6小时，然后将改性氧化亚铁锂材料按照重量比分批次加入混合搅拌5
‑
10小时，所述辅料包括溶剂、导电剂、胶粘剂，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮或去离子水；所述胶粘剂为聚环氧乙烷、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯中的一种或多种；所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、气相生长碳纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
[0034]进一步地，将辅料放入容器中进行搅拌3小时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性氧化亚铁锂正极极片的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，将定量的正极原料在微波炉中烘烤第一预设时间，得到改性氧化亚铁锂材料，所述正极原料包括质量比为(2～4):(5～7):(1～2)的磷酸铁、四氧化三铁和碳酸锂混合颗粒，并在所述微波炉通入氮气、甲烷和乙炔的混合气体；步骤2，将烘烤后的改性氧化亚铁锂材料与辅料搅拌混合，并将搅拌后的改性氧化亚铁锂材料混合浆料均匀涂覆在目标金属基材上，得到改性氧化亚铁锂正极极片。2.根据权利要求1所述的改性氧化亚铁锂正极极片的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括：将所述正极原料在200
‑
800℃微波炉中烘烤0.2～2小时，并在所述微波炉通入体积比为(4～6):(2～4):(2～4)的氮气、甲烷和乙炔的混合气体。3.根据权利要求1或2所述的改性氧化亚铁锂正极极片的制备方法，其特征在于，所述步骤1还包括：在所述正极原料中还加入了占所述正极原料总质量1
‑
5％的洋葱石墨和导电炭黑混合颗粒。4.根据权利要求3所述的改性氧化亚铁锂正极极片的制备方法，其特征在于，所述步骤2包括：预先将辅料放入容器中进行搅拌2
‑
6小时，然后将改性氧化亚铁锂材料按照重量比分批次加入混合搅拌5
‑
10小时，所述辅料包括溶剂、导电剂、胶粘剂，所述溶剂为N

【专利技术属性】
技术研发人员：刘沈澍，刘新利，
申请(专利权)人：广东奥德迈新能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：