一种锂电池的改性方法技术

本发明专利技术属于电池领域，具体涉及一种锂电池的改进方法，是在锂电池正极的配料过程中，加入含锂添加剂，混合均匀，做为新的正极材料，然后以石墨为对电极，制成电池。本发明专利技术可以有效地增加电池的体积比容量，降低电池成本，同时改善电池循环性能，具有极现实的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池领域，具体涉及一种锂电池的改进方法。
技术介绍
近几年来，锂离子电池因为具有能量密度高、输出电压高、使用寿命长、自放电率 低、无记忆效应和良好的环境性能等优异特点而获得突飞猛进的发展，产量、产值不断提 高，应用领域迅速扩大，广泛应用于笔记本电脑、移动电话、摄像机、仪器仪表、军用装置等 移动电子终端设备，并占据了主导地位。另外，锂离子电池在电动车辆、航天军工等高技术 产业，也具有巨大的市场需求，正发展成为我国新能源材料领域的主流产业。但是，目前的锂离子电池也存在诸多不足之处，例如受材料发展的制约，其体积比 容量一直无法突破，正常来讲，正极材料的克容量越大，那么体积比容量也越大，反之则越 小；对于动力电池来讲，其价格成本一直制约其进一步的发展。以市面上的钴酸锂电池为 例，市面上的钴酸锂正极材料的克容量为170mAh/g左右，而做成电池后因为成膜等原因， 不可逆容量损失占10%左右，按一般的电池生产工艺做成的18650型号电池，其容量较低， 同时因为钴酸锂的价格在25万一吨，成本较高，使得锂离子电池的发展受到很大限制。
技术实现思路
针对锂离子电池体积比容量小、成本高等问题，本专利技术提出了一种锂电池的改性 方法，采用本专利技术可以有效地增加电池的体积比容量，降低电池成本，同时提升了电池循环 性能，具有极现实的意义。本专利技术是采用以下技术方案实现的在电池的正极配料过程中，向正极材料中加 入含锂的添加剂，混合均勻，做为新的正极材料，然后以石墨为对电极，按一般的电池生产 工艺配料装配成电池。所述的电极正极材料为钴酸锂或锰酸锂。所述的含锂添加剂为LiMnO2。所述的含锂添加剂LiMnA克容量在200mAh/g以上，平均电压在3V以下。本专利技术所采用的含锂添加剂具有以下优点首先，其平均电压在3V以下，比正极 材料的电压低，比如LiMnA电压平台2. 6V，而钴酸锂的平台在3. 6V，锰酸锂的在3. 8V ；同时 克容量高，例如层状LiMnA的在260mAh/g以上，钴酸锂的在170mAh/g，锰酸锂在120mAh/ g，弥补了由于形成SEI膜消耗的的锂离子，因而减少了钴酸锂或锰酸锂的用量。其次，如 上所述的体积比容量和克容量的关系，正极材料的克容量越大，制成的相应电池的体积比 容量越大，所以采用该克容量高的含锂添加剂还可以提高制成的相应电池的体积比容量。 最后，因为这种含锂添加剂的成本价格在三四万元一吨，比钴酸锂的二十多万、锰酸锂的 八九万一吨便宜很多，所以大大降低了电池的整体成本。另外，在本专利技术中，由于这种含锂 添加剂具有不可逆性，所以在充放电循环中不再参与反应，通过这种巧妙的补偿，保证了正 极材料结构的完整，提升了电池的循环性能。3由于成膜反应消耗的锂量为锰酸锂的10%左右、钴酸锂的7%左右，而添加剂的 克容量要比正极材料高30mAh/g以上，所以添加含量不应超过正极材料重量的6%，而超过 比例后，会产生锂在负极析出等安全问题。根据其实测克容量，其最优含量为正极材料重量 的2 % 6 %，实测的克容量越大，添加比例越小。配料方式可以为固体干粉混合或液体搅拌混合方式，第一种为将添加剂按照添加 比例添加到锰酸锂或钴酸锂粉末中，通过机械搅拌等方式混合均勻；另外一种是在锰酸锂 或钴酸锂正极材料浆料制作过程中，按照比例将添加剂加入配置浆料中，高速搅拌均勻，两 种方式效果等同。据实际测试，通过添加一种无定形的LiMnO2 (其克容量在450mAh/g以上)，钴酸锂 电池容量可以提高4%左右，正极原材料成本可以降低3%左右，锰酸锂电池容量可以提高 8%左右，材料成本降低2%左右，而且电池的循环性能也得到改善。综上所述，本专利技术有效地增加了电池的体积比容量，降低了电池成本，同时使得电 池的循环性能得到提升，对于锂离子电池行业的发展具有极大的推动作用。具体实施例方式实施例1按照质量比94 6称取LiMn2O4和LiMnO2,其中LiMn2O4为市面所售成熟产品，测 其克容量在116mAh/g(对锂片)，LiMnA为自制，机械混合均勻后，做为新的正极材料。按 现有的电池生产工艺配料装配成5组18650电池，测试其容量，取平均值。所述的LiMnO2制备工艺为按Li2CO3 MnO2 = 1 2称量一定质量电池级别的 碳酸锂和、晶型二氧化锰两种物质，球磨6小时，900°C氮气气氛烧结12小时，自然冷却制 得，测其克容量对锂片为260mAh，电压2. 6V。实施例2按照质量比98 2称取LiMn2O4和LiMnO2,其中LiMn2O4为市面所售成熟产品，测 其克容量在116mAh/g(对锂片)，LiMnA为自制，液体搅拌混合均勻后，做为新的正极材料。 按现有的电池生产工艺配料装配成5组18650电池，测试其容量，取平均值。所述的LiMnO2制备工艺为按Li2CO3 MnO2 = 1 2称量一定质量电池级别的 碳酸锂和无定形二氧化锰，球磨6小时，900°C氮气气氛烧结12小时，自然冷却制得，测其克 容量对锂片为420mAh，电压2. 6V。实施例3按照质量比97 3称取LiCoO2和LiMnO2，其中LiCoO2为市面所售成熟产品，测其 克容量在160mAh/g(对锂片)，LiMnO2为自制，机械混合均勻后，做为新的正极材料，按现有 的电池生产工艺配料装配成5组18650电池，测试其容量，取平均值。所述的LiMnO2制备工艺为按Li2CO3 MnO2 = 1 2称量一定质量电池级别的 碳酸锂和无定形二氧化锰，球磨6小时，900°C氮气气氛烧结12小时，自然冷却制得，测其克 容量对锂片为420mAh，电压2. 6V。实施例4按照质量比96 4称取LiMn2O4和LiMnO2,其中LiMn2O4为市面所售成熟产品，测 其克容量在110mAh/g(对锂片)，LiMnA为自制，液体搅拌混合均勻后，做为新的正极材料。按现有的电池生产工艺配料装配成5组18650电池，测试其容量，取平均值。所述的LiMnO2制备工艺为按LiOH MnO2 = 1 1称量一定质量电池级别的氢 氧化锂和α晶型二氧化锰两种物质，球磨6小时，900°C氮气气氛烧结12小时，自然冷却制 得，测其克容量对锂片为255mAh，电压2. 6V。实施例5按照质量比95 5称取LiMn2O4和LiMnO2,其中LiMn2O4为市面所售成熟产品，测 其克容量在110mAh/g(对锂片)，LiMnA为自制，机械混合均勻后，做为新的正极材料。按 现有的电池生产工艺配料装配成5组18650电池，测试其容量，取平均值。所述的LiMnO2制备工艺为按LiOH MnO2 = 1 1称量一定质量电池级别的氢 氧化锂和Y晶型二氧化锰两种物质，球磨6小时，900°C氮气气氛烧结12小时，自然冷却制 得，测其克容量对锂片为235mAh，电压2. 6V。实施例6按照质量比96 4称取LiCoO2和LiMnO2，其中LiCoO2为市面所售成熟产品，测 其克容量在160mAh/g(对锂片)，LiMnA为自制，液体搅拌混合均勻后，做为新的正极材料。 按现有的电池生产工艺配料装配成5组18650电池，测试其容量，取平均值。所述的LiMnO2制备工艺为按Li2CO3 MnO本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种锂电池的改性方法，其特征在于：在电池的正极配料过程中，向正极材料中加入含锂的添加剂，混合均匀，做为新的正极材料，然后以石墨为对电极，制成电池。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭兆靖，
申请(专利权)人：郭兆靖，山东天岳先进材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：88