一种锂离子电池材料的制备方法及其产品和应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池材料领域，尤其涉及一种锂离子电池材料的制备方法及其产品和应用。锂离子电池材料的制备方法，步骤包括以下几步：(1)锂离子电池材料装入匣钵内(2)等离子腔室内抽真空并震荡匣钵；(3)激发改性气体进入等离子态，对材料表面进行改性处理。本发明专利技术提供的制备方法其通过一次的等离子气体处理的方法，能够快速的在包覆材料表面进行特定官能团修饰，方法简便易操作，短时间内提升的活性官能团数量多，极大地改善了电池电化学性能和加工性能。和加工性能。和加工性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池材料的制备方法及其产品和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池材料领域，尤其涉及一种锂离子电池材料的制备方法及其产品和应用。

技术介绍

[0002]本专利属于电池材料领域，钴酸锂电池材料容量可达到180
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200mAh/g以上，首次库伦效率可到90％以上，平均电压高可达到4.0V以上，振实密度高，因此体积能量密度高，被广泛应用于3C数码产品中。目前估算钴酸锂材料的发展趋势是进一步提升材料的上限电压及倍率能力，目前的性能提升方法包括：(1)掺杂，通过掺杂可以提高钴酸锂的电导率，增加钴酸锂晶格的稳定性，尤其是晶格氧的稳定性。稳定晶体之间晶界的稳定性，从而提高钴酸锂材料的电化学性能。(2)包覆，通过包覆，可以提供惰性界面中和酸性物质，改善电解液与电极材料界面，进而减少电解液与电极材料的相互腐蚀破坏作用，提高电极材料的电化学性能。同时，除了电化学性能提升外，电极材料的加工性能等也备受关注，将电极材料稳定地涂布在电池表面可以有助于电池成本的持续降低。
[0003]现有技术中，通过优化包覆层提高电池性能，该方法复杂，多包覆物质之间的反应难以预测，需经过多次实验才能确定改善效果。而窑炉内部的气体流动路径非常复杂，需综合改善进风量、排风量等多重方法，方法复杂，优化成本高。
[0004]因此，本申请提供了一种锂离子电池材料的等离子气体处理方法，能够通过一次气体处理，对电池材料表面进行修饰改性，提升特定的官能团数量，从而提高电池的电化学性能与加工性能。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术第一方面提供了一种锂离子电池材料的制备方法，所述制备方法为通过震荡匣钵和真空等离子体处理的协同处理对锂离子电池材料进行表面修饰改性。
[0006]作为一种优选的方案，所述制备方法的步骤包括以下几步：(1)锂离子电池材料装入匣钵内(2)等离子腔室内抽真空并真空震荡匣钵；(3)激发改性气体进入等离子态，对材料表面进行改性处理。
[0007]作为一种优选的方案，所述锂离子电池材料装入匣钵内的具体操作为：选择待改性的锂离子电池材料基体放入匣钵内，固定电池材料在匣钵内的装载量，并且确定电池材料的料高。
[0008]作为一种优选的方案，所述等离子腔室内抽真空并真空震荡匣钵的具体操作为：将匣钵置入真空等离子体机腔室内，控制固定腔室内的真空压力，并保持匣钵在真空等离子体机腔室内的震荡频率。
[0009]作为一种优选的方案，所述激发改性气体进入等离子态，对材料表面进行改性处理的具体操作为：在匣钵的震荡过程中，将改性气体通入真空等离子体机腔室内，对通入气
体进行等离子体激发并且控制改性气体通入的射频功率以及通入时间。
[0010]本申请中，提供的一种锂离子电池材料的制备方法，其通过一次等离子体气体处理的方案，有效的改性电池材料，操作方法简单，并且避免了包覆物质间的复杂反应，提高成品材料性能。本申请人认为：本申请中通过采用持续不断的震荡电池材料基体，能够确保基体在等离子气体改性期间充分且均等的暴露在等离子照射内，另一方面，较强的真空压力以及震荡的协同作用能够极大地促进改性气体在包覆基体表面的吸附程度以及反应活性，从而在短时间内在表面产生大量活性基团，从而降低整体制备方法的时间成本。
[0011]作为一种优选的方案，所述锂离子电池材料基体为包覆后的钴酸锂。
[0012]作为一种优选的方案，所述包覆后的钴酸锂的包覆层所含有的元素包括Al、Mg、Zr、Y、Ti、F、Sn、B、Cu、Pb、Nb、Rb、Pd、Ir、Ta、Bi、V、Cr、Mn、Fe、Ni、La系稀土金属、Zn、Ru、P、Ce、W中的至少一种。
[0013]作为一种优选的方案，所述等离子腔室的真空度为10～100Pa；所述真空震荡的震荡频率为10～60Hz/分钟。
[0014]作为一种优选的方案，所述等离子腔室的真空度为10Pa；所述真空震荡的震荡频率为30～40Hz/分钟。
[0015]作为一种优选的方案，所述改性气体为H2、He、O2、N2、O3、Cl2、NH3、CS2中的至少一种。
[0016]作为一种优选的方案，所述改性气体的通入的通入时间为1～60分钟。
[0017]作为一种优选的方案，所述改性气体的通入的通入时间为4～40分钟。
[0018]作为一种优选的方案，所述锂离子电池材料在匣钵的装载量为1～10Kg，装载高度为1～10cm。
[0019]作为一种优选的方案，所述锂离子电池材料在匣钵的装载量为2～4Kg，装载高度为2～3cm。
[0020]作为一种优选的方案，所述改性气体的通入射频功率为100～300W。
[0021]本专利技术第二方面提供了一种上述锂离子电池材料的制备方法所制备的锂离子电池材料。
[0022]作为一种优选的方案，所述锂离子电池材料包括正极材料，以及包括正极材料的导电浆料。
[0023]作为一种优选的方案，所述导电浆料为上述制备的正极材料，碳纳米管，导电炭黑和PVDF以97：0.2：1.3：1.5质量比例进行混合搅拌均匀制得的浆料。
[0024]本专利技术第三方面提供了一种上述锂离子电池材料的制备方法的应用，包括该方法在制备锂离子电池正极材料和负极材料中的应用。
[0025]有益效果：
[0026]1、本申请提供的一种锂离子电池材料的制备方法，其方法相对于现有的改性制备方法来说，具有更加简便的制备方法且能够有效避免现有技术中优化包覆层提高电池性能，该方法复杂，多包覆物质之间的反应难以预测，需经过多次实验才能确定改善效果的现象。
[0027]2、本申请提供的一种锂离子电池材料的制备方法，其方法制备的锂离子电池材料，通过一次的等离子气体处理的方法，能够快速的在包覆材料表面进行特定官能团和性
能的修饰，方法简便易操作，短时间内提升的活性官能团数量多，极大地改善了电池电化学性能和加工性能。
[0028]3、本申请提供的一种锂离子电池材料的制备方法，其通过采用持续不断的震荡改性电池材料基体，能够确保基体在气体改性期间充分且均等的暴露在等离子照射内，另一方面，较强的真空压力以及震荡的协同作用能够极大地促进改性气体在包覆基体表面的吸附程度以及反应活性，从而在短时间内在表面产生大量活性基团。
附图说明
[0029]图1为本申请制备方法步骤示意图。
[0030]图2为本申请中通过O2等离子气体处理后的极片SEM图(a)前(b)后。
[0031]图3为本申请中不同等离子气体处理后的锂离子电池正极材料的循环稳定性测试结果图。
具体实施方式
[0032]实施例1
[0033]实施例1第一方面提供了一种锂离子电池材料的制备方法，所述制备方法为通过震荡和真空通气的协同处理对锂离子电池材料进行表面修饰改性。
[0034]具体步骤包括：(1)选择待改性的包覆后的钴酸锂材料放入匣钵内，固定电池材料在匣钵内的装载量为3kg，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法为通过震荡匣钵和真空等离子体处理的协同处理对锂离子电池材料进行表面修饰改性。2.根据权利要求1所述的锂离子电池材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤包括以下几步：(1)锂离子电池材料装入匣钵内；(2)等离子腔室内抽真空并真空震荡匣钵；(3)激发改性气体进行等离子态，对材料表面进行改性处理。3.根据权利要求2所述的锂离子电池材料的制备方法，其特征在于：所述锂离子电池材料为包覆后的钴酸锂。4.根据权利要求3所述的锂离子电池材料的制备方法，其特征在于：所述包覆后的钴酸锂的包覆层所含有的元素包括Al、Mg、Zr、Y、Ti、F、Sn、B、Cu、Pb、Nb、Rb、Pd、Ir、Ta、Bi、V、Cr、Mn、Fe、Ni、La系稀土金属、Zn、Ru、P、Ce、W中的至少一种。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鑫萸，刘栋，陈一帆，王欣全，封锡胜，吴孟涛，陈要忠，
申请(专利权)人：浙江巴莫科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：