正极材料及其制备方法、锂离子电池、电池模块和用电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种正极材料及其制备方法、锂离子电池、电池模块和用电装置。所述正极材料包括内芯，以及包覆于所述内芯表面的包覆层；所述内芯包含用于锂离子电池的正极活性材料，所述包覆层包含埃洛石材料，所述包覆层还附着有导电聚合物材料。该正极材料具有较高的循环稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
正极材料及其制备方法、锂离子电池、电池模块和用电装置


[0001]本专利技术涉及电池
，特别是涉及一种正极材料及其制备方法、锂离子电池、电池模块和用电装置。

技术介绍

[0002]埃洛石由于其独特的纳米管结构，具有较大的比表面积和孔隙率，广泛地应用于陶瓷、医药、纳米反应器、纳米模板、聚合物填料等领域。
[0003]另外有部分方法将埃洛石延伸至电学领域，主要是与导电材料复合制备电极材料和超级电容器材料。如有方法涉及一种含有埃洛石的锂离子电池的正极极片，将埃洛石与正极活性材料进行共混制备正极浆料，主要利用埃洛石的纳米管结构形成三维贯通的结构特征，提高电池的容量和循环稳定性。但是该方法制备的锂离子电池在200次循环后容量保持率仅为75％～85％，循环稳定性有待进一步提升。

技术实现思路

[0004]基于此，本专利技术提供一种较高循环稳定性的正极材料及其制备方法，包含其的锂离子电池、电池模块和用电装置。
[0005]本专利技术的第一方面，提供一种正极材料，包括内芯，以及包覆于所述内芯表面的包覆层；
[0006]所述内芯包含用于锂离子电池的正极活性材料，所述包覆层包含埃洛石材料，所述包覆层上附着有导电聚合物材料。
[0007]在其中一个实施例中，以占所述内芯的质量比计，所述埃洛石材料的质量百分比为0.1％～4％；
[0008]可选地，所述埃洛石材料的质量百分比为0.1％～3％；
[0009]进一步可选地，所述埃洛石材料的质量百分比为1.5％～2％。
[0010]在其中一个实施例中，所述埃洛石材料包含纳米管结构，所述纳米管结构满足如下特征中的至少一个：
[0011](1)长度为≤0.05μm；
[0012](2)外径为30nm～70nm；
[0013](3)内径为5nm～20nm。
[0014]在其中一个实施例中，以占所述内芯的质量比计，所述导电聚合物材料的质量百分比为0.3％～5％，可选地，所述导电聚合物材料的质量百分比为2％～5％。
[0015]在其中一个实施例中，所述导电聚合物材料包括聚乙二醇、聚乙烯、聚丙烯、聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和前述材料的衍生物中的一种或多种。
[0016]在其中一个实施例中，所述用于锂离子电池的正极活性材料包括高镍三元材料和富锂材料中的一种或两种；
[0017]可选地，所述高镍三元材料的化学式为LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，其中，x≥0.5，0≤y≤
0.2；
[0018]可选地，所述富锂材料所述的化学式为nLi2MnO3·
(1
‑
n)LiMO2，其中，0≤n≤1，M为Ni、Co和Mn中一种或多种。
[0019]本专利技术的第二方面，提供一种正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0020]混合内芯材料、包覆层材料和第一溶剂，除去第一溶剂，进行第一次烧结，制备第一产物；所述内芯材料包含用于锂离子电池的正极活性材料，所述包覆层材料包含埃洛石材料；
[0021]混合所述第一产物与第二溶剂、导电聚合物材料的单体，使所述导电聚合物材料的单体在所述第一产物之上进行原位聚合生成导电聚合物材料，除去第二溶剂，制备第二产物；
[0022]将所述第二产物进行第二次烧结，制备所述正极材料。
[0023]在其中一个实施例中，混合内芯材料、包覆层材料和第一溶剂之前还包括对埃洛石材料进行短管化处理的步骤。
[0024]在其中一个实施例中，短管化处理的方法为超声处理；
[0025]可选地，超声处理的条件包括：超声波功率为800W～1200W，时间为2h～5h。在其中一个实施例中，第一次烧结的条件包括(1)～(2)中的至少一项：
[0026](1)第一次烧结的温度为500℃～800℃；可选地，第一次烧结的温度为600℃～750℃；可选地，升温至所述第一次烧结的温度的升温速率为1～10℃/min；
[0027](2)第一次烧结的时间为90min～360min；可选地，第一次烧结的时间为180min～300min。
[0028]在其中一个实施例中，第二次烧结的条件包括(1)～(2)中的至少一项：
[0029](1)第二次烧结的温度为250℃～380℃，可选地，第二次烧结的温度为300℃～360℃；可选地，升温至所述第二次烧结的温度的升温速率为1～10℃/min；
[0030](2)第二次烧结的时间为30min～240min；可选地，第二次烧结的时间为60min～180min。
[0031]在其中一个实施例中，原位聚合的条件包括(1)～(3)中的至少一项：
[0032](1)温度为0～5℃；
[0033](2)时间为5h～10h；
[0034](3)在诱导剂的诱导下进行，可选地，所述诱导剂包括水溶性氧化还原剂和过氧化物中的一种或多种，进一步可选地，所述诱导剂包括过氧化氢和草酸中的一种或两种。
[0035]在其中一个实施例中，除去第一溶剂或除去第二溶剂的方法为真空干燥或真空冷冻干燥；可选地，真空干燥的温度为100～150℃，时间为10h～20h；可选地，真空冷冻干燥的温度为
‑
50～
‑
30℃，时间为10h～20h。
[0036]在其中一个实施例中，以占所述内芯材料的质量比计，所述埃洛石材料的质量百分比为0.1％～4％，可选地，所述埃洛石材料的质量百分比为0.1％～3％，进一步可选地，所述埃洛石材料的质量百分比为1.5％～2％。
[0037]在其中一个实施例中，所述埃洛石材料包含纳米管结构，所述纳米管结构满足如下特征中的至少一个：
[0038](1)长度为≤0.05μm；
[0039](2)外径为30nm～70nm；
[0040](3)内径为5nm～20nm。
[0041]在其中一个实施例中，以占所述内芯材料的质量比计，所述导电聚合物材料的质量百分比为0.3％～5％；可选地，所述导电聚合物材料的质量百分比为2％～5％。
[0042]在其中一个实施例中，所述导电聚合物材料包括聚乙二醇、聚乙烯、聚丙烯、聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和前述材料的衍生物中的一种或多种。
[0043]在其中一个实施例中，所述用于锂离子电池的正极活性材料包括高镍三元材料和富锂材料中的一种或两种；
[0044]可选地，所述高镍三元材料的化学式为LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，其中，x≥0.5，0≤y≤0.2；
[0045]可选地，所述富锂材料所述的化学式为nLi2MnO3·
(1
‑
n)LiMO2，其中，0≤n≤1，M为Ni、Co和Mn中一种或多种。
[0046]本专利技术的第三方面，提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，包括内芯，以及包覆于所述内芯表面的包覆层；所述内芯包含用于锂离子电池的正极活性材料，所述包覆层包含埃洛石材料，所述包覆层上附着有导电聚合物材料。2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，以占所述内芯的质量比计，所述埃洛石材料的质量百分比为0.1％～4％；可选地，所述埃洛石材料的质量百分比为0.1％～3％；进一步可选地，所述埃洛石材料的质量百分比为1.5％～2％。3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述埃洛石材料包含纳米管结构，所述纳米管结构满足如下特征中的至少一个：(1)长度为≤0.05μm；(2)外径为30nm～70nm；(3)内径为5nm～20nm。4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，以占所述内芯的质量比计，所述导电聚合物材料的质量百分比为0.3％～5％；可选地，所述导电聚合物材料的质量百分比为2％～5％。5.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述导电聚合物材料包括聚乙二醇、聚乙烯、聚丙烯、聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和前述材料的衍生物中的一种或多种。6.根据权利要求1～5任一项所述的正极材料，其特征在于，所述用于锂离子电池的正极活性材料包括高镍三元材料和富锂材料中的一种或两种；可选地，所述高镍三元材料的化学式为LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，其中，x≥0.5，0≤y≤0.2；可选地，所述富锂材料所述的化学式为nLi2MnO3·
(1
‑
n)LiMO2，其中，0≤n≤1，M为Ni、Co和Mn中一种或多种。7.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：混合内芯材料、包覆层材料和第一溶剂，除去第一溶剂，进行第一次烧结，制备第一产物；所述内芯材料包含用于锂离子电池的正极活性材料，所述包覆层材料包含埃洛石材料；混合所述第一产物与第二溶剂、导电聚合物材料的单体，使所述导电聚合物材料的单体在所述第一产物之上进行原位聚合生成导电聚合物材料，除去第二溶剂，制备第二产物；将所述第二产物进行第二次烧结，制备所述正极材料。8.根据权利要求7所述的正极材料的制备方法，其特征在于，混合内芯材料、包覆层材料和第一溶剂之前还包括对埃洛石材料进行短管化处理的步骤。9.根据权利要求8所述的正极材料的制备方法，其特征在于，短管化处理的方法为超声处理；可选地，超声处理的条件包括：超声波功率为800W～1200W，时间为2h～5h。10.根据权利要求7所述的正极材料的制备方法，其特征在于，第一次烧结的条件包括(1)～(2)中的至少一项：(1)第一次烧结的温度为500℃～800℃；可选地，第一次烧结的温度为600℃～750℃；可选地，升温至所述第一次烧结的温度的升温速率为1～10℃/min；(2)第一次烧结的时间为90min～360min；可选地，第一次烧结的时间为180min～300min。
11.根据权利要求7所述的正极材料的制备方法，其特征在于，第二次烧结的条件包括(1)～(2)中的至少一项：(1)第二次烧结的温度为250℃～380℃；可选地，第二次烧结的温度为300℃～360℃；可选地，升温至所述第二次烧结的温度的升温速率为1～10℃/min；(2)第二次烧结的时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静如，史松君，来佑磊，朱映华，童星，林宇倩，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：