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改性正极材料及其制备方法与应用技术

技术编号:41203013 阅读:2 留言:0更新日期:2024-05-07 22:28
本申请涉及锂离子电池技术领域,尤其涉及改性正极材料及其制备方法与应用。改性正极材料包括核体和碳包覆层,核体含有正极材料,碳包覆层包覆核体,其中,碳包覆层包括靠近核体的第一包覆区域,还包括远离核体的第二包覆区域,第二包覆区域含有C‑F键。这些C‑F键有利于降低碳包覆层的表面张力和表面能,该改性正极材料用于制备浆料时可以减少对溶剂的吸收,降低出料黏度,同时可以提高浆料的固含量,进而提高制得极片的压实密度,提高制得电池的容量。制备方法是于保护气氛中,将包括正极材料的前驱体与碳源进行烧结处理;其中,在烧结处理过程中还加入含氟碳源。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及锂离子电池,尤其涉及改性正极材料及其制备方法与应用


技术介绍

1、正极材料是决定锂离子电池性能的重要因素,常见的正极材料有磷酸盐系正极材料、含锂金属氧化物正极材料等。其中,磷酸铁锂由于具有较低的价格、无毒、较高的工作电压平台和循环寿命长、良好的安全性等特点,成为一种已广泛商业化的正极材料。

2、但是,磷酸铁锂等正极材料的低电导率限制了其倍率和循环性能,针对这一问题,现有公开技术对其进行了离子掺杂、表面包覆、颗粒纳米化等改性研究,其中表面碳包覆不仅能够增强磷酸铁锂等正极材料的导电性,还可以抑制其颗粒长大,弱化电极的极化效应,进而提高其倍率性能以及延长其循环寿命。但碳层包覆会导致磷酸铁锂等正极材料制得的浆料出现固含低、黏度大等不良现象,而为了确保涂布效果,浆料黏度不能过大,否则导致制得浆料固含量低,正极材料含量降低,从而造成极片压实和正极材料的负载量比较低,不利于电池向高密度、高容量发展。


技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种改性正极材料及其制备方法,旨在解决现有技术中正极材料制得浆料黏度大、固含量低的问题。

2、本申请的另一目的在于提供一种正极和二次电池,旨在解决现有技术中二次电池容量低的问题。

3、为实现上述申请目的,本申请采用的技术方案如下:

4、第一方面,本申请提供一种改性正极材料,包括:

5、核体,含有正极材料;

6、碳包覆层,包覆核体,其中,碳包覆层包括靠近核体的第一包覆区域,还包括远离核体的第二包覆区域,第二包覆区域含有c-f键。

7、本申请改性正极材料中的碳包覆层除了含有碳材料外,还含有c-f键,且碳包覆层包括两个包覆区域。第二包覆区域中含有c-f键,这些c-f键有利于降低碳包覆层的表面张力和表面能,从而,碳包覆层作为核体的包覆层,对正极材料进行改性。相比现有正极材料制备浆料,将本申请改性正极材料制备浆料时可以减少对溶剂的吸收,降低出料黏度,同时可以提高制备浆料的固含量,进而提高制得极片的压实密度,提高制得电池的容量。

8、第二方面,本申请提供上文本申请改性正极材料的制备方法,包括如下步骤:

9、于保护气氛中,将包括正极材料的前驱体与碳源进行烧结处理;其中,在烧结处理过程中还加入含氟碳源。

10、本申请制备方法将包括正极材料前驱体与碳源进行烧结处理,正极材料前驱体经烧结处理形成正极材料;在烧结处理的过程中还加入含氟碳源,碳源和含氟碳源经烧结处理,构成了结合紧密、没有明显分界的两个包覆区域,第二包覆区域中含有c-f键,共同构成了碳包覆层,且包覆正极材料,降低了碳包覆层的表面张力和表面能。因此,本申请制备方法可以制得上文本申请改性正极材料,将改性正极材料制成浆料过程中可以减少对溶剂的吸收,有利于降低浆料黏度、提高固含量。制备方法工艺可控,制得的改性正极材料结构和物化性质稳定。

11、第三方面,本申请提供一种正极,包括集流体和结合在集流体上的正极活性层,正极活性层含有上文本申请改性正极材料或由上文本申请制备方法制备的改性正极材料。

12、相比现有技术,本申请改性正极材料制得的电极浆料黏度低,固含量高,可以减少浆料出料过程中调节黏度所需的溶剂(例如nmp)的使用,减少制备正极片制备过程中设备的能耗,大大降低生产成本。正极活性层中所含上文本申请改性正极材料,所以本申请正极的压实密度高,能量密度高,容量高。

13、第四方面,本申请提供一种二次电池,包括正极,正极为上文本申请正极。

14、由于本申请二次电池中含有上文本申请正极,因此,本申请二次电池的能量密度高,容量高。

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【技术保护点】

1.一种改性正极材料,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的改性正极材料,其特征在于:所述第二包覆区域的厚度为1~3nm;和/或

3.根据权利要求1或2所述改性正极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

4.根据权利要求3所述改性正极材料的制备方法,其特征在于,所述烧结处理包括如下(1)、(2)方式中的任意一种:

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:在所述(1)方式中,

6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:在所述(2)方式中,

7.根据权利要求4或6所述的制备方法,其特征在于:所述(2)方式包括如下(21)、(22)方式中的至少一种:

8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述(21)方式中,所述含氟碳源包括二氟苯乙烯、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚,六氟异丙醇中的至少一种;和/或

9.一种正极,其特征在于:包括集流体和结合在集流体上的正极活性层,所述正极活性层含有权利要求1或2所述的改性正极材料或由权利要求3~8任一项所述制备方法制备的改性正极材料。

10.一种二次电池,包括正极,其特征在于:所述正极为权利要求9所述的正极。

...

【技术特征摘要】

1.一种改性正极材料,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的改性正极材料,其特征在于:所述第二包覆区域的厚度为1~3nm;和/或

3.根据权利要求1或2所述改性正极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

4.根据权利要求3所述改性正极材料的制备方法,其特征在于,所述烧结处理包括如下(1)、(2)方式中的任意一种:

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:在所述(1)方式中,

6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:在所述(2)方式中,

7.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈梦龙孔令涌刘厅冯泽吕宁
申请(专利权)人:深圳市德方纳米科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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