[发明专利]具有多层核壳结构的锂电池正极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种具有多层核壳结构的锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：混合金属Co、金属Ni、金属Li、金属Mn以及炭黑粉，得到混合物；将混合物进行熔炼和雾化，形成合金粉；对合金粉进行第一次球磨、第一次热处理以及第二次球磨，得到经过第二次球磨的合金粉II；使用经过第二次球磨的合金粉II分别配置具有不同浓度的静电纺丝液，通过同轴静电纺丝法，形成锂电池正极材料。本发明的制备方法制得的锂电池正极材料具有典型的核壳结构，各层电极材料之间能够产生有效的电荷耦合作用，从而提高材料整体的充放电容量。同时本发明的制备方法操作相对简单，容易实现量产工业化。

技术领域

本发明是关于新能源材料领域，特别是关于一种具有多层核壳结构的锂电池正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种可充放电的二次电池，在充放电过程中，Li在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。充电过程，Li从正极脱嵌，经过电解质与负极作用，负极处于富锂状态.放电时则相反过程。锂离子电池在结构上主要有五大块：正极、负极、电解液、隔膜、外壳与集流体：(1)正极：活性物质大多为锰酸锂或者钴酸锂，近年来出现了磷酸铁锂和镍钴锰酸锂材料.导电集流体多为10—20微米厚的电解铝箔；(2)隔膜：一种高分子复合膜，是电子的绝缘体，但具有锂离子透过性；(3)负极：活性物质大多为石墨，或近似石墨结构的碳.导电集流体为7—15微米厚的电解铜箔；(4)有机电解液：六氟磷酸锂溶于碳酸酯粪的溶液，聚合物锂离子电池则使用凝胶状电解液；(5)电池外壳：分为钢壳、铝壳、各种铝塑膜款包装电池等。然而，当前锂离子电池的性能瓶颈因素主要集中在锂离子电池正极材料，正极材料研究是目前电化学领域研究的重点之一。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有多层核壳结构的锂电池正极材料的制备方法，其能够提高材料整体的充放电容量。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有多层核壳结构的锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：混合金属Co、金属Ni、金属Li、金属Mn以及炭黑粉，得到混合物；将混合物进行真空熔炼，得到合金锭；将合金锭放入离心雾化装置的坩埚中，并在空气气氛下使合金锭熔融；将熔融的合金锭从离心雾化装置的喷嘴中喷射到离心雾化装置的转盘上，得到合金粉；对合金粉进行第一次球磨，得到经过第一次球磨的合金粉；对经过第一次球磨的合金粉进行第一次热处理，得到合金粉II；对合金粉II进行第二次球磨，得到经过第二次球磨的合金粉II；将PVA粉末以及具有第一重量百分数的经过第二次球磨的合金粉II溶于DMF中，得到第一内层静电纺丝液；将PVA粉末以及具有第二重量百分数的经过第二次球磨的合金粉II溶于DMF中，得到第一外层静电纺丝液；将PAN粉末以及具有第三重量百分数的经过第二次球磨的合金粉II溶于DMF中，得到第二内层静电纺丝液；将PAN粉末以及具有第四重量百分数的经过第二次球磨的合金粉II溶于DMF中，得到第二外层静电纺丝液；利用第一内层静电纺丝液以及第一外层静电纺丝液，通过同轴静电纺丝法，形成具有核壳结构的第一锂电池正极层；以及利用第二内层静电纺丝液以及第二外层静电纺丝液，通过同轴静电纺丝法，在具有核壳结构的第一锂电池正极层上形成具有核壳结构的第二锂电池正极层。

在一优选的实施方式中，在混合物中，金属Co、金属Ni、金属Li以及金属Mn的物质的量之比为(0.3-0.4)：(0.3-0.4)：(0.9-1.2)：(0.4-0.5)，其中，在混合粉中，炭黑粉的含量为3-8wt％。

在一优选的实施方式中，在将熔融的合金锭从离心雾化装置的喷嘴中喷射到离心雾化装置的转盘上时，转盘转速为4000-6000r/min。

在一优选的实施方式中，对合金粉进行第一次球磨的参数为：球磨气氛为空气气氛，球磨时间为25-35h，球磨速度为1000-1500r/min，球料比为20:1-30:1。