一种锂离子电池正极材料制造技术

本发明专利技术涉及一种锂离子电池正极材料，所述正极材料包括磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂，所述磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂的摩尔比为6～20:1:0.5。本发明专利技术延长了磷酸亚铁锂电池在充电达上限电压的充电时间和放电达下限电压时的放电时间，保证了电池的安全性，并延长了电池的使用寿命。同时，该正极材料是在磷酸亚铁锂中加入镍钴锰酸锂和钛酸锂，无需制备新材料，只要将这三种正极材料进行混合均匀即可，因此不会明显增加成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车电源设备
，具体涉及一种锂离子电池的正极材料。技术背景汽车是一种重要的交通工具，但随着全球能源的日益紧缺及自然环境的不断恶化，为了减少城市汽车的污染排量，实现新能源汽车的发展战略，发展电动汽车是当前重中之重。动力电池是给电动汽车提供动力的基本能源之一，对动力电池而言，其正极材料的选择十分关键。目前，在锂离子电池中使用量最多的正极材料主要是钴酸锂(LiCo02)、锰酸锂 (LiMn2O4)、镍钴锰酸锂(LiCoxNiyMnzO2)与磷酸亚铁锂(LiFePO4)。但综合比较而言，磷酸亚铁锂正极材料在成本、高温性能、安全性方面具有突出的优势，已成为中大容量、中高功率锂离子电池首选的正极材料。而磷酸亚铁锂电池具有不耐过充或者过放的特性，当充电电压超过其上限电压 (即超过3. 7V/节)时，电池的电压就会迅速上升，而使电池发生过充；同时，当放电电压超过其下限电压(即超过2. 5V/节)时，电池的电压就会迅速下降，而使电池发生过放；过充和过放都会损坏磷酸亚铁锂动力电池。目前电池在使用过程中，通常使用电池管理系统监控电池的电压来确定何时充、放电结束，然而如果电压采样不准确，或者电池管理系统出故障， 则都会造成电池的过充或者过放，从而损坏电池，减少其使用寿命。因此，需要延长磷酸亚铁锂材料在充电到上限电压时的充电时间及放电到下限电压时的放电时间，从而提高磷酸亚铁锂材料电池本身的耐过充或者过放性能。
技术实现思路
本专利技术就是解决现有磷酸亚铁锂材料电池的不足，提供一种锂离子动力电池正极材料，以延长磷酸亚铁锂材料在充电到上限电压时的充电时间及放电到下限电压时的放电时间。为了达到上述效果，本专利技术的技术方案为一种锂离子电池正极材料，所述正极材料包括磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂，所述磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂的摩尔比为 6 20:1:0. 5。上述方案的优选方案是，所述磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂的摩尔比为10 15:1:0. 5。本专利技术锂离子电池正极材料还包括粘结剂与导电剂，所述粘结剂为聚偏四氟乙烯 (PVDF)，其占正极材料质量百分比为3 10% ；导电剂为乙炔黑，其占正极材料质量百分比为5 8%。此外，导电剂与粘结剂还可以采用锂离子电池常用的导电剂与粘结剂，如导电剂可以为乙炔黑、碳钠米管、钠米银粉、碳黑等；粘结剂可以为聚偏四氟乙烯、聚偏二氟乙烯寸。其中，镍钴锰酸锂以相对廉价的镍和锰取代了钴酸锂中三分之二以上的钴，成为取代钴酸锂的新电池材料，目前以镍钴锰酸锂三元材料作为正极材料的锂离子电池已经得到广泛应用，该锂电池(以炭黑为负极)的标称电压为3. 7V。钛酸锂被广泛地作为锂离子电池负极材料，与锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料或磷酸亚铁锂等正极材料组成2. 4 V或1.9V的锂离子二次电池，将钛酸锂用作锂离子电池的正极材料上个世纪80年代就有报道。 近期也有用钛酸锂和炭黑制成标称电压为2. 5V的电池的报道。磷酸亚铁锂材料电池的标称电压为3. 2V，充电上限电压为3. 7V，放电下限电压为2.5V ；镍钴锰酸锂三元材料电池的标称电压为3. 7V，钛酸锂电池的标称电压为2. 5V，因此可以在磷酸亚铁锂材料加入镍钴锰酸锂三元材料、钛酸锂材料，来延长磷酸亚铁锂电池充电到上限和放电到下限的时间。本专利技术的电池工作原理是电池的工作电压为3. 2V，当电池充电达到磷酸亚铁锂上限3. 7V时，达到镍钴锰酸锂材料的工作电压，此时电压上升很缓慢，因此电压不会迅速上升而造成过充；当电池放电到2. 5V时，达到钛酸锂材料的工作电压，此时电压下降很缓慢，因此电压不会迅速下降而造成过放。本专利技术的电池正极材料是由磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂三者混合而成，其各自的制作或处理方法均是已知技术。本专利技术是先将磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂按比例，再加入适量的粘结剂、导电剂进行和料，混合均勻后调制成浆料，涂布到铝箔片或铝带上制成电池的正极片。再将此正极片与隔膜、负极片卷绕成方形卷芯装入钢壳内，激光焊后注入电解液就制成了锂离子的动力电池。本专利技术具有以下优点1、本专利技术延长了磷酸亚铁锂电池充电到上限电压时的充电时间和放电到下限电压时的放电时间，从而提高了电池本身的耐过充或者过放性能，保证了电池的安全性，并延长了电池的使用寿命。本专利技术的正极材料制成的电池与现有的磷酸亚铁锂正极材料电池相比，其充电时间最少延长13. 3分钟，最多延长22. 9分钟；放电时间最少延长9. 0分钟，最多延长14. 1分钟。具体见下表权利要求1.一种锂离子电池正极材料，其特征在于所述正极材料包括磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂，所述磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂的摩尔比为6 20:1:0. 5。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池正极材料，其特征在于所述磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂的摩尔比为10 15:1:0. 5。3.根据权利要求1或2所述的一种锂离子电池正极材料，其特征在于还包括粘结剂与导电剂，所述粘结剂为聚偏四氟乙烯，其占正极材料质量百分比为3 10% ；导电剂为乙炔黑，其占正极材料质量百分比为5 8%。全文摘要本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料，所述正极材料包括磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂，所述磷酸亚铁锂、镍钴锰酸锂与钛酸锂的摩尔比为6～20:1:0.5。本专利技术延长了磷酸亚铁锂电池在充电达上限电压的充电时间和放电达下限电压时的放电时间，保证了电池的安全性，并延长了电池的使用寿命。同时，该正极材料是在磷酸亚铁锂中加入镍钴锰酸锂和钛酸锂，无需制备新材料，只要将这三种正极材料进行混合均匀即可，因此不会明显增加成本。文档编号H01M4/485GK102544498SQ20121006336公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日专利技术者李兵, 熊良平, 陈顺东 申请人:安徽安凯汽车股份有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵，熊良平，陈顺东，
申请(专利权)人：安徽安凯汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：