一种锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术公开一种锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池，所述锂离子电池正极材料由三元材料与钴酸锂按比例混合后经酸洗处理所得；所述三元材料与钴酸锂的重量比为1~3：2，所述钴酸锂的D50为15~19μm，所述三元材料的分子式为LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。本发明专利技术所提供的锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池，通过提高锂离子电池的充电电压来提高现有锂离子电池的容量，不仅能将锂离子电池的充电电压提高到4.4V，进而有效提高电池的容量；同时锂离子电池在4.4V高电压下还保持良好良好的热稳定性，安全性能及循环性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
相对镍氢电池1. 2V的工作电压而言，锂离子电池的工作电压3. 7V，是其的3倍以上。目前手持移动的数码产品基本上都使用的是锂离子电池，随着数码技术的不断发展及技术集成，数码产品对提供电源能量的电池要求越来越高，需要更长的待机和使用时间。虽然锂离子电池的能量密度较镍氢等二次电池已经高出不少，但在实际使用过程中，也还是存在容量不高的问题，目前比较多采用比容量及压实密度更高的正负极材料来提高电池容量，以及通过提高电池空间利用率来提高锂离子电池的能量密度，此类的能量密度提升主要受材料制备技术的进步影响较大。现有的锂离子电池的充放电区间基本在3. 0V、. 2V之间，很少有商业化的锂离子电池能够使用到4. 4V的充电电压，虽然使用钴酸锂或三元材料作为正极材料的锂离子电池可以进行4. 4V的充电，而且提高锂离子电池的充电电压也能够明显增加电池的放电容量，但4. 4V高电压下的锂离子电池的循环稳定性、热稳定性及安全性能都会明显下降。钴酸锂作为正极的锂离子锂电池充电到4. 4V时能够增加14. 0%左右的容量，4. 2V与4. 4V下钴酸锂的放电克容量见图1，三元材料作为正极的锂离子充电到4. 4V能够增加10%左右的容量，4. 2V与4. 4V下三元材料的放电克容量见图2。为改善上述高电压下锂离子电池存在的综合电化学性能问题，目前有一些材料供应商采用对其材料进行掺杂改性处理来改善材料本身在较高的充电电压下的稳定性。但从目前的应用结果看，钴酸锂的锂离子电池在4. 4V高电压下主要存在热稳定性及安全性能下降的问题，而三元材料的锂离子电池在4. 4V的电压充电下主要存在循环性能明显恶化的问题。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的锂离子电池在4. 4V的充电电压下热稳定性及循环性能变差的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池，通过提高锂离子电池的充电电压来提高现有锂离子电池的容量，并且锂离子电池在4. 4V高电压下还保持良好良好的热稳定性，安全性能及循环性能，旨在解决在4. 4V的高电压下锂离子电池循环稳定性、热稳定性及安全性能都会明显下降的问题。本专利技术的技术方案如下一种锂离子电池正极材料，其中，所述锂离子电池正极材料由三元材料与钴酸锂按比例混合后经酸洗处理所得；其中，所述三元材料与钴酸锂的重量比为广3 :2，所述钴酸锂的D50为15 19μπι，所述三元材料的分子式为LiNi1/3COl/3Mni/302。所述的锂离子电池正极材料，其中，所述锂离子电池正极材料是经球磨混合并用草酸进行酸洗后所得，其中，所述草酸的PH值为5飞，所述锂离子电池正极材料的PH值在 9. 5以下。所述的锂离子电池正极材料，其中，所述锂离子电池正极材料所含水份在500ppm 以下。所述的锂离子电池正极材料，其中，所述锂离子电池正极材料用作充电电压为 4. 4V的锂离子电池的正极材料。上述的锂离子电池正极材料的制备方法，其中，包括以下步骤S100、制备正极材料取重量比为1 广3 2的三元材料与钴酸锂，通过球磨干混的方式进行正极材料混合，得到混合正极材料；S200、酸洗对所述混合正极材料进行酸洗；S300、水洗过滤采用去离子水对所述混合正极材料进行水洗；S400、真空干燥将水洗过滤后的混合正极材料进行真空干燥。所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其中，所述步骤S200的酸洗过程，具体为，采用PH值为5飞的草酸溶液对所述混合正极材料进行酸洗，酸洗时间广2小时。所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其中，所述步骤S400的真空干燥过程， 具体为，将水洗过滤后的混合正极材料在120°C 150°C下进行真空干燥12个小时以上。一种锂离子电池，其中，所述锂离子电池的正极材料由三元材料与钴酸锂按比例混合后经草酸酸洗所得；所述三元材料与钴酸锂的重量比为广3 :2，所述钴酸锂的D50为 15 19 μ m，所述三元材料的分子式为LiNi1Z3Co1Z3Mn1Z3O^所述的锂离子电池，其中，所述草酸的PH值为5飞，所述正极材料的PH值在9. 5以下，所述锂离子电池为充电电压是4. 4V的锂离子电池。所述的锂离子电池，其中，所述锂离子电池为聚合物锂离子电池、液态锂离子电池或圆柱锂离子电池。有益效果本专利技术所提供的锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池，通过提高锂离子电池的充电电压来提高现有锂离子电池的容量，不仅能将锂离子电池的充电电压提高到4. 4V，进而有效提高电池的容量；同时锂离子电池在4. 4V高电压下还保持良好的热稳定性，安全性能及循环性能。附图说明图1为现有技术中钴酸锂(LCO)材料4. 2V与4. 4V的放电克容量。图2为现有技术中三元材料(NCM) 4. 2V与4. 4V的放电克容量。图3为本专利技术实施例中采用本专利技术制备材料4. 2V与4. 4V的放电容量。图4为本专利技术实施例中三种方案的锂离子电池的4. 4V循环容降曲线。具体实施例方式本专利技术提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法和锂离子电池，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术中提供一种锂离子电池正极材料，所述锂离子电池正极材料是一种混合正极材料，所述混合正极材料是由三元材料与钴酸锂按一定重量比混合而成的混合材料，钴酸锂与三元材料都是目前市场上使用的成品。所述三元材料与钴酸锂的重量比为1 广3 :2，优选地，钴酸锂的D50 (中位径)需要控制在15 19μπι之间。优选地，所述三元材料的分子式为LiNi1/3COl/3Mni/302。所述锂离子电池正极材料需要进行球磨混合并进行酸洗，控制正极材料的PH值在9. 5以下，并且酸洗后的正极材料需要进行水洗，烘干，控制混合正极材料的水份在500ppm以下。本专利技术中还提供所述锂离子电池正极材料的制备方法S100、制备正极材料取重量比为1 广3 2的三元材料与钴酸锂，通过球磨干混的方式进行正极材料混合，得到混合正极材料。其中，磨球必须是非金属类的，如氧化锆材质的磨球，球磨时间及球磨速度可根据需要而定，此处对此不作限制，作为优选，球磨时间为12h， 球磨速度为360R/min。S200、混合正极材料酸洗采用PH值为5飞的草酸溶液对所述混合正极材料进行酸洗，酸洗时间可根据需要而设，此处对此同样不作限制，作为优选，酸洗时间可为广2小时；所述酸洗的过程是为了中和正极材料表面残留的碳酸锂和氢氧化锂等碱性物质，有利于提高锂离子电池正极材料的纯度，进而提高锂离子电池的电化学性能。S300、混合正极材料水洗过滤采用去离子水对混合正极材料进行水洗，进一步过滤掉一些杂质。S400、混合正极材料真空干燥将水洗过滤后的混合正极材料在120°C 150°C下进行真空干燥12个小时以上，保证干燥后的正极物料水份在0. 05%以下。所述锂离子电池正极材料可用于制备高电压的锂离子电池。将通过上述制备方法制备得到的锂离子电池正极材打胶及混料，制成正极片，封装，继续按照锂离子电池的制造工艺进行电池制作，制备本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：佟健，马欣欣，
申请(专利权)人：惠州TCL金能电池有限公司，惠州泰科立集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：