一种循环性能好比容大的锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种循环性能好比容大的锂离子电池，包括正极片、负极片及置于正、负极片之间的隔膜与电解液，负极采用的材料是改性针状焦，正极采用的是富锂锰基正极材料。本发明专利技术制备的正极材料，采用了氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料作为正极活性物质，具有较高的能量密与良好的循环稳定性，使用寿命长，采用的负极材料不仅高能量密度，而且材料成本较低，电池寿命长。

【技术实现步骤摘要】
—种循环性能好比容大的锂离子电池
[0001 ] 本专利技术涉及电池，具体涉及一种循环性能好比容大的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长的优点，已经广泛用于便携式电子电器电源，如数码电器电池，手机电池等传统应用领域。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液构成，其中能否制备能量密度高、功率密度高、循环寿命长、成本低的负极材料是该研究方向最具活力的分支之一，也是制约锂离子电池能否继续向混合动力汽车、航天航空等高科技领域发展的决定因素，且目前得到广泛应用的锂离子电池，其正极材料正经历着不断的更新与改良中。随着科技的发展，各种采用锂离子电池的数码产品更新升级速度很快，产品大都趋于便携化、经济化，这就要求锂离子电池产品要向高能量密度、低成本方向发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种循环性能好比容大的锂离子电池，具有比容大，循环性能好的优点。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现:一种循环性能好比容大的锂离子电池，包括正极片、负极片及置于正、负极片之间的隔膜与电解液，所述负极采用的材料是改性针状焦，所述正极采用的是富锂锰基正极材料。所述富锂锰基正极材料的制备方法包括以下步骤:A、以石墨为对电极，以钛片为基底和工作电极，采用电沉积法在基底上沉积出氧化钴猛，电沉积溶液包括浓度为0.3?0.6mol/L的氯化钴、浓度为0.3?0.6mol/L的硝酸锰，将得到的氧化钴锰与氯化锂混溶于水中，使氧化钴锰与可溶性锂盐的浓度分别为15?30g/L与50?80g/L，加热到260?320°C，恒温4?6h，收集沉淀，进行清洗、干燥，得到钴锰酸锂粉末，将得到的钴锰酸锂粉末与氯化锂混溶于水中，使钴锰酸锂与氯化锂的浓度分别为10?15g/L与40?60g/L,加热到260?320°C，恒温2?5h，收集沉淀，进行清洗、干燥，得到富锂钴锰酸锂纳米粉末；B、将上一步得到的富锂钴锰酸锂纳米粉末加入到氯化铝的水溶液中，在搅拌状态下，向所述水溶液中滴加摩尔浓度为2?3mol/L的KOH液，将水溶液的pH值控制在10?12，以保证金属阳离子沉淀完全，静置3?5h后，收集沉淀、洗涤、120?135°C干燥5?7h，得到氢氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料；C、将所得的氢氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料，在纯氧气氛下以I?2V /min的升温速率升温至570?720°C后保温10?30分钟，得氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料；D、按如下质量百分比配料:上述氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料75?85%，导电炭黑5?15%，聚偏氟乙烯2?6%，碳酸二丙酯3?7%，表面活性剂5?10%，将配料溶于N-甲基吡咯烷酮胺中，配料与N-甲基吡咯烷酮胺的重量比为1:1，得到正极材料。负极材料的制备包括如下步骤:A、将煤系或石油系针状焦粉碎至粒径为3?6 μ m的粉体针状焦,将所述粉体针状焦于400?600°C在强碱溶液中进行脱灰I?4小时，再在酸性溶液中进行酸洗，然后水洗和干燥，将所述粉体针状焦与催化剂混合均匀，在700?950°C炭化I?4小时，于1000?1900°C惰性气体下催化石墨化I?4小时，得到改性针状焦；B、将所述改性针状焦在酸性溶液中进行酸洗，然后水洗和干燥，在还原性气体的气氛下，于400?600°C对所述改性针状焦进行表面还原处理I?4小时；C、采用化学气相沉积法，对所述改性针状焦进行包膜，使其表面包覆上一层碳，即制得锂离子电池负极材料。所述的强碱是氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或多种的混合。所述的惰性气体是氮气、氦气、氩气、氖气或二氧化碳中的一种或多种混合。所述催化石墨化所用的催化剂是含磷化合物、硼、含硼化合物、铁、钒、镍、锆、钛、铁氧化物、钒氧化物、镍氧化物、锆氧化物、钛氧化物中的一种或多种。所述酸性溶液是盐酸、硫酸、硝酸中的一种或多种混合。所述化学气相沉积法的沉积温度为600?900°C，沉积碳源为葡萄糖、乙烯、甲烷中的一种或多种混合。本专利技术的有益效果:本专利技术制备的锂离子电池富锂锰基正极材料，采用了氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料作为正极活性物质，在具有较高的能量密度的同时，抑制了正极材料相变的发生和重要金属的溶解流失，具有良好的循环稳定性，用于锂离子电池时，比容量高，循环性能好，使用寿命长，采用的负极材料不仅高能量密度，而且材料成本较低，电池寿命长。【具体实施方式】下面通过实施例对本专利技术进行详细地说明。富锂锰基正极材料按照以下步骤制备:第一步、以钛片为基底和工作电极，以石墨为对电极，采用电沉积法在基底上沉积出氧化钴锰，电沉积溶液包括浓度为0.4mol/L的氯化钴、浓度为0.4mol/L的硝酸锰。将得到的氧化钴锰与氯化锂混溶于水中，使氧化钴锰与可溶性锂盐的浓度分别为15g/L与50g/L，加热到300°C，恒温5h、离心、清洗、干燥，得到钴锰酸锂粉末。将得到的钴锰酸锂粉末与氯化锂混溶于水中，使钴锰酸锂与氯化锂的浓度分别为10g/L与40g/L，加热到300°C，恒温3h、离心、清洗、干燥，得到富锂钴锰酸锂纳米粉末。第二步、将富锂钴锰酸锂纳米粉末加入到氯化铝的水溶液中，在搅拌状态下，向所述水溶液中滴加摩尔浓度为2mol/L的KOH溶液，将水溶液的pH值控制在11，以保证金属阳离子沉淀完全，静置4h后，抽滤、洗涤三次、130°C干燥6h，得到氢氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料。第三步、将所得的氢氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料，在纯氧气氛下以2°C /min的升温速率升温至700°C后保温20分钟，得氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料。第四步、按如下质量百分比配料:上述氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料80%，导电炭黑8%，聚偏氟乙烯3%，碳酸二丙酯4%，聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯5% ;将上述配料溶于N-甲基吡咯烷酮胺中，配料与N-甲基吡咯烷酮胺的重量比为1:1，得到正极材料。负极是改性针状焦材料按照以下步骤制备:第一步、将煤系或石油系针状焦粉碎至粒径为4μ m的粉体针状焦，将所述粉体针状焦于500°C在氢氧化钠溶液中进行脱灰3小时，用浓度为40%的硝酸在25°C进行酸洗2小时，然后在100°C干燥2小时，将所述粉体针状焦与催化剂混合均匀，在850°C炭化3小时，于1700°C氮气下催化石墨化2小时，得到改性针状焦；第二步、将所述改性针状焦在浓度为40%的硝酸在25°C进行酸洗2小时，然后在100°C干燥2小时，在氢气的气氛下，于500°C对所述改性针状焦进行表面还原处理3小时；第三步、再将上一步所得物质置于化学气相沉积炉中，以葡萄糖作碳源，在600°C进行沉积2小时，对所述改性针状焦进行包膜，使其表面包覆上一层碳，即制得锂离子电池负极材料。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环性能好比容大的锂离子电池，包括正极片、负极片及置于正、负极片之间的隔膜与电解液，其特征在于：所述负极采用的材料是改性针状焦，所述正极采用的是富锂锰基正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种循环性能好比容大的锂离子电池，包括正极片、负极片及置于正、负极片之间的隔膜与电解液，其特征在于:所述负极采用的材料是改性针状焦，所述正极采用的是富锂锰基正极材料。2.根据权利要求1所述的一种循环性能好比容大的锂离子电池，其特征在于，所述富锂锰基正极材料的制备方法包括以下步骤: A、以石墨为对电极，以钛片为基底和工作电极，采用电沉积法在基底上沉积出氧化钴猛，电沉积溶液包括浓度为0.3~0.6mol/L的氯化钴、浓度为0.3~0.6mol/L的硝酸锰，将得到的氧化钴锰与氯化锂混溶于水中，使氧化钴锰与可溶性锂盐的浓度分别为15~30g/L与50~80g/L，加热到260~320°C，恒温4~6h，收集沉淀，进行清洗、干燥，得到钴锰酸锂粉末，将得到的钴锰酸锂粉末与氯化锂混溶于水中，使钴锰酸锂与氯化锂的浓度分别为10~15g/L与40~60g/L，加热到260~320°C，恒温2~5h，收集沉淀，进行清洗、干燥，得到富锂钴锰酸锂纳米粉末； B、将上一步得到的富锂钴锰酸锂纳米粉末加入到氯化铝的水溶液中，在搅拌状态下，向所述水溶液中滴加摩尔浓度为2~3mol/L的KOH液，将水溶液的pH值控制在10~12，以保证金属阳离子沉淀完全，静置3~5h后，收集沉淀、洗涤、120~135°C干燥5~7h，得到氢氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料； C、将所得的氢氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料，在纯氧气氛下以I~2VMn的升温速率升温至570~720°C后保温10~30分钟，得氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料； D、按如下质量百分比配料:上述氧化铝包覆的富锂钴锰酸锂材料75~85%，导电炭黑5~15%，聚偏氟乙烯2~6%，碳酸二丙酯3~7%，表面活性剂5~10%，将配料溶于N-甲基吡咯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈璇，沈春平，钱国珠，黄满湘，秦丽，苏乐乐，
申请(专利权)人：江苏天鹏电源有限公司，
类型：发明
国别省市：