[发明专利]一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于新能源领域，公开了一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法和应用。所述复合材料由Li[Ni_1‑x‑yCo_xMn_y]O₂和三维石墨烯组成。二维石墨烯表面能高，容易发生团聚，而三维石墨烯稳定性好，比表面积大且利用率高，能增加电解质对电极材料的浸润性，提高电极储能能力。在Li[Ni_1‑x‑yCo_xMn_y]O₂材料中掺杂三维石墨烯能有效地提高材料的循环性能和比容量。该方法是通过Pechini法制备出了Li[Ni_1‑x‑yCo_xMn_y]O₂，再通过高能球磨方法和三维石墨烯结合，最后与粘结剂(CMC+SBS)和导电剂混合后涂覆于铝箔上制备出正极。本发明制备的复合材料具有循环性能好，比容量高等特点。

技术领域

本发明属于新能源领域，特别涉及一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着电子信息技术的飞速发展，笔记本电脑、移动电话、摄像机等便携式电子产品的日益普及以及一些军用设备等的发展，不仅要求化学电源的小型化，还要求比能量高，循环寿命长，贮存性能好，对环境无污染等。锂离子电池由于工作电压高(3.6V，是镉-镍、氢-镍电池的三倍)、体积小(比氢-镍电池小30％)、质量轻(比氢-镍电池轻50％)、比能量高(140Wh·kg^-1，是镉-镍电池的2～3倍，氢-镍电池的1～2倍)、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源。

在锂离子电池的发展过程中，作为锂源的正极材料是锂离子电池发展的关键，它既是锂离子电池容量提高的瓶颈，也是决定锂离子电池价格最重要的因素，其好坏直接决定了最终锂离子电池产品的性能指标。通过研究，人们在LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄的基础上发现了同样具有层状a-NaFeO₂晶体结构的Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂，Ni-Co-Mn三元素协同效应使LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂综合了其它材料的优点，如LiCoO₂良好的循环性能、LiNiO₂的高比容量和LiMn₂O₄的高安全性及低成本等特点，被认为是最有应用前景的新型正极材料，也被认为是用于纯动力电源(EV)和混合型动力电源(HEV)的理想选择。

然而，与LiCoO₂相比Li[Ni_1-x-yCo_xMn_y]O₂的导电性能与倍率性能不佳，影响了其更广泛的应用。为了改善该材料的电化学性能，人们从制备方法的改进和掺杂改性等方面进行了研究。而相比于石墨烯而言，三维结构能够为石墨烯材料提供很高比表面积、更优异的力学性能以及由于三维结构而产生的多孔性。由于三维石墨烯超高的比表面积和多孔结构可以提供更大的表面积，这样大的表面积能够促进双电层的形成，并且由于其独特的交联网络结构易于电解液的传输，有利于加快离子扩散，其中离子的扩散可以由其极快的弛豫时间推测出来。通过掺杂三维石墨烯可以很好改善该材料的电化学性能。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种锂离子电池复合正极材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的锂离子电池复合正极材料。

本发明的再一目的在于提供上述锂离子电池复合正极材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：