System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池技术_技高网

锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池技术

技术编号:39971895 阅读:7 留言:0更新日期:2024-01-09 00:51
本申请涉及一种锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池。其中,锂离子电池正极片包括正极活性材料,正极活性材料包括锰酸锂内核;以及包覆于锰酸锂内核表面的包覆层,包覆层包括镍锰酸锂,包覆层连续包覆于所述锰酸锂内核的表面。本申请中的锂离子电池不仅改善了锂离子电池的循环及倍率性能;同时能够抑制锰的溶解,减少正极材料在高电压下的副反应的发生,保护电极材料的结构稳定性和热稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电池,特别是涉及一种锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池


技术介绍

1、锂离子电池由于具备能量密度大、工作温度范围宽、循环寿命长和可快速充放电等优点被广泛应用于手机、电脑以及电动汽车等领域。

2、锰酸锂材料由于具备环境友好、价格低廉、倍率性能以及安全性能好的优点,常被用作锂离子电池正极材料,然而,采用锰酸锂作为正极材料的锂离子电池在长期循环或高温储存过程中经常表现出明显的容量衰减,其中,电池循环过程中锰酸锂材料中锰的溶解问题成为限制其发展的重要因素,尤其是当副反应生成的酸(hf)攻击锰酸锂材料时,锰离子会溶解在电解液中,当锰离子溶解到电解液中时,进而会扩散到负极表面,在负极表面还原沉积生成金属态的锰,对负极表面的sei膜造成严重破坏,导致电池性能下降。另外,随着电池使用时间的延长,锂离子的消耗越来越多,还存在电池容量衰退明显的问题。


技术实现思路

1、基于此,针对上述问题,本申请提供一种锂离子电池正极片及其制备方法、锂离子电池,以解决上述技术问题,本申请提供的锂离子电池正极片不仅改善了锂离子电池的循环及倍率性能;同时能够抑制锰的溶解,减少正极材料在高电压下的副反应的发生,保护电极材料的结构稳定性和热稳定性。

2、本申请的第一方面提供了一种锂离子电池正极片,该锂离子电池正极片包括正极活性材料,正极活性材料包括:

3、锰酸锂内核以及

4、包覆于锰酸锂内核表面的包覆层,包覆层包括镍锰酸锂,包覆层连续包覆于锰酸锂内核的表面。</p>

5、在一些实施方式中,锰酸锂的粒径为1μm~20μm。

6、在一些实施方式中,包覆层的厚度为10nm~1000nm。

7、在一些实施方式中,锰酸锂和镍锰酸锂均为尖晶石结构。

8、本申请的第二方面提供了一种制备上述第一方面提供的锂离子电池正极片的方法,包括以下步骤:

9、s1:采用包含镍锰酸锂前驱体的包覆溶液,对锰酸锂颗粒进行包覆;

10、s2:对步骤s1所得中间产物进行煅烧,得到正极活性材料;

11、s3:用步骤s2中所得的正极活性材料制备锂离子电池正极片。

12、在一些实施方式中,步骤s1中的包覆采用旋转流化床包覆装置,旋转流化床包覆装置包括旋转流化床腔体、床层隔板、搅拌轴、搅拌桨和物料进口,床层隔板将旋转流化床腔体分隔为上下两层,床层隔板上层为流化床床层,床层隔板下层为进气腔体;床层隔板上设有开孔,搅拌轴穿过开孔,与搅拌轴连接的搅拌桨位于流化床床层内,搅拌轴远离搅拌桨一端位于进气腔体内;物料进口包括与进气腔体连通的第一物料进口,和与流化床床层连通的第二物料进口,第二物料进口处设置有喷嘴;开孔和搅拌轴之间具有第一环隙,搅拌桨的外端与流化床腔体的内壁之间具有第二环隙。

13、在一些实施方式中,步骤s1中的镍锰酸锂前驱体包括锰盐、锂盐、镍盐。

14、在一些实施方式中,镍盐、锰盐、锂盐独立地选自乙酸盐、硫酸盐、硝酸盐中的任意一种或多种。

15、在一些实施方式中,步骤s2中煅烧温度为700℃~1100℃。

16、本申请的第三方面提供了一种锂离子电池,该锂离子电池包括上述第一方面提供的锂离子电池正极片或者根据上述第二方面提供的制备方法制备得到的锂离子电池正极片。

17、本申请通过在锰酸锂内核表面连续包覆镍锰酸锂包覆层,第一方面,镍锰酸锂包覆层实现了连续性完全包覆,由于镍锰酸锂材料中锰的平均化合价为+4价,只在4.6v~4.7v附近存在电压平台,基本上消除了mn3+/mn4+对应的4v平台,减少了mn3+离子的含量,避免了mn3+的jahn-teller效应以及mn2+的溶解,即能够降低锰酸锂内核与电解液的直接接触而产生的副反应以及降低锰的溶解,改善了锂离子电池的循环及倍率性能,同时避免了锰离子扩散到负极,对负极sei膜的破坏;同时,由于本申请采用的锰酸锂和镍锰酸锂均为尖晶石结构,因此,包覆更均匀,避免了核壳结构中由于晶格不同,导致包覆较差的问题。

18、同时,本申请利用旋转流化床包覆,使得包覆层更均匀且厚度更适中,使得锰酸锂和镍锰酸锂的双层尖晶石结构包覆效果更好。

19、第二方面,镍锰酸锂材料本身具有很好的锂离子传导性能,因而包覆层的添加不会增加界面阻抗,并且可保证正极材料的比容量。

20、第三方面,采用激活工序,可将充电电压由常规4.2v升至4.6v,使得镍锰酸锂中的锂离子得到释放,作为锂离子新的来源,为电池的运行提供新的锂离子,进而抑制电池容量的衰退。

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【技术保护点】

1.一种锂离子电池正极片,其特征在于,所述锂离子电池正极片包括正极活性材料,所述正极活性材料包括:

2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极片,其特征在于,所述锰酸锂的粒径为1μm~20μm。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极片,其特征在于,所述包覆层的厚度为10nm~1000nm。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极片,其特征在于,所述锰酸锂和所述镍锰酸锂均为尖晶石结构。

5.一种制备如权利要求1-4任一项所述的锂离子电池正极片的方法,其特征在于,包括以下步骤:

6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中的所述包覆采用旋转流化床包覆装置,所述旋转流化床包覆装置包括旋转流化床腔体、床层隔板、搅拌轴、搅拌桨和物料进口,所述床层隔板将所述旋转流化床腔体分隔为上下两层,所述床层隔板上层为流化床床层,所述床层隔板下层为进气腔体;所述床层隔板上设有开孔,所述搅拌轴穿过所述开孔,与所述搅拌轴连接的所述搅拌桨位于所述流化床床层内,所述搅拌轴远离搅拌桨一端位于所述进气腔体内;所述物料进口包括与所述进气腔体连通的第一物料进口,和与所述流化床床层连通的第二物料进口,所述第二物料进口处设置有喷嘴;所述开孔和所述搅拌轴之间具有第一环隙,所述搅拌桨的外端与所述流化床腔体的内壁之间具有第二环隙。

7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中的所述镍锰酸锂前驱体包括锰盐、锂盐、镍盐。

8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述镍盐、锰盐、锂盐独立地选自乙酸盐、硫酸盐、硝酸盐中的任意一种或多种。

9.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中所述煅烧温度为700℃~1100℃。

10.一种锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池包括权利要求1~4任一项所述的锂离子电池正极片或根据权利要求5~9任一项所述的制备方法制备得到的锂离子电池正极片。

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【技术特征摘要】

1.一种锂离子电池正极片,其特征在于,所述锂离子电池正极片包括正极活性材料,所述正极活性材料包括:

2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极片,其特征在于,所述锰酸锂的粒径为1μm~20μm。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极片,其特征在于,所述包覆层的厚度为10nm~1000nm。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极片,其特征在于,所述锰酸锂和所述镍锰酸锂均为尖晶石结构。

5.一种制备如权利要求1-4任一项所述的锂离子电池正极片的方法,其特征在于,包括以下步骤:

6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤s1中的所述包覆采用旋转流化床包覆装置,所述旋转流化床包覆装置包括旋转流化床腔体、床层隔板、搅拌轴、搅拌桨和物料进口,所述床层隔板将所述旋转流化床腔体分隔为上下两层,所述床层隔板上层为流化床床层,所述床层隔板下层为进气腔体;所述床层隔板上设有开孔,所述搅拌轴穿...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈凯姚尧
申请(专利权)人:苏州清陶新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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