[发明专利]一种锂离子电池正极材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料制备领域。

背景技术

锂二次电池以其高能量密度及轻量化等优点而成为目前新能源领域研究的热点。电池的正极材料Li-CoO₂以放电平台高、可逆容量大、结构稳定，成为锂离子电池的首选正极材料，但由于Co资源缺乏，价格昂贵，人们在不断寻找更好的替代产品，如LiNi0₂、LiMn₂0₄以及其它新型材料，但这些材料的实际电池使用性能都不如LiCoO₂。为了得到放电电压更高、循环稳定性更好的LiCo0₂，人们对LiCoO₂进行了不同元素的掺杂改性研究，如掺杂Al、Mg、F、Ni等。作为插入电极材料，在Li⁺进行电化学插入/脱出过程中结构的稳定性直接影响材料的循环稳定性，而掺杂元素及其含量变化影响其结构。如Al的掺杂可提高LiCoO₂的比容量，但Li(Al_yCo_1-y)0₂的生成焓为正值，易分解成LiCoO₂+LiAl0₂ ，造成循环性能降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种电流放电性能好，循环寿命长的锂离子电池正极材料制备方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：一种锂离子电池正极材料制备方法，将电池级四氧化三钴、超细氧化锆、超细二氧化钛、电池级碳酸锂按Li：Co：Zr：Ti原子比100：90：3：7进行混合，再按球料比3：1将混合料放入球磨罐中，在500r/min的行星式球磨机中球磨1h后过100目筛，筛下物放入1000ml烧杯中，按液固比2：1加入无水乙醇，再加入少量聚乙二醇(平均分子量6000)，搅拌2h后烘干，混合物放入刚玉烧钵中，于马弗炉内900℃反应12h，随炉降至室温后取出，破碎，球磨1h后过100目筛，筛下物收集进行气流粉碎，粉碎后得到锂离子电池正极材。

本发明具有如下有益效果：

本发明制备的正极材料LiCo_0.9Zr_0.03Ti_0.070₂与LiCo0₂一样具有六方层状结构，0.2C倍率下材料的初始放电容量达147mAh/g，2C倍率下初始放电容量达140.5mAh/g，3.6V放电平台比例达89.6％，500次循环后容量衰减7.5％，制备的正极材料大电流放电性能好、循环寿命长。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

具体实施例：本发明所述正极材料制备过程：将电池级四氧化三钴、超细氧化锆、超细二氧化钛、电池级碳酸锂按Li：Co：Zr：Ti原子比100：90：3：7进行混合，再按球料比3：1将混合料放入球磨罐中，在500r/min的行星式球磨机中球磨1h后过100目筛，筛下物放入1000ml烧杯中，按液固比2：1加入无水乙醇，再加入少量聚乙二醇(平均分子量6000)，搅拌2h后烘干，混合物放入刚玉烧钵中，于马弗炉内900℃反应12h，随炉降至室温后取出，破碎，球磨1h后过100目筛，筛下物收集进行气流粉碎，粉碎后得到锂离子电池正极材。对其进行X射线衍射得出，制备的正极材料LiCo_0.9Zr_0.03Ti_0.070₂与LiCo0₂一样具有六方层状结构。

所得正极材料与PVDF、导电炭黑、NMP均匀混合，活性物质含量94％，经拉浆、制片、裁片后得到锂离子电池正极片；负极材料采用人造石墨，经拉浆、制片、裁片得到锂离子电池负极片；正负极片卷绕、装壳、注液、封口等工序后在锂离子电池生产线上制成锂离子电池，电解液为溶于体积比为1：1的EC/DEC混合溶剂的LiPF6溶液，浓度为1.Omol/L，隔膜采用Celgard2300PP/PE/PP膜；在BTS型高精度电池测试系统上(20士1)℃温度下进行充放电实验。电池采用恒流/恒压方式充电，恒流放电，电压范围为4.2～2.75V，分别以0.2、2C对电池进行充放电；采用1C充放电500次进行循环性能测试。