[发明专利]一种锂离子电池正极材料及制备方法

说明书

本发明属于电池材料的技术领域，公开了一种锂离子电池正极材料，其特征在于：包括活性物质、粘结剂、导电添加剂和粘结剂溶剂，所述活性物质设置为卤化锂和钛酸锂混合后的复合材料，它们以1:100～1:1质量比进行混合。还公开了一种锂离子电池正极材料的制备方法。本发明将卤化锂和钛酸锂混合作为活性物质，制备成电极材料，并将其用于锂离子电池的正极，表现出较高的比容量和较高的电化学反应平台。

技术领域

本发明属于电池材料的技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料及制备方法。

背景技术

从电池制造过程中，电池中电芯的关键材料主要有正极(阳极)、负极(阴极)、电解液、隔膜等，其中正极材料的成本占20-28％。目前正极材料主要有钴酸锂、钛酸锂、锰酸锂、钒酸锂、镍钴酸锂、镍钴铝酸锂、三元材料、磷酸铁锂等，除了钒酸锂价格相对便宜(6.0万/吨)，其他正极材料价格均在15-30万/吨，比较昂贵。降低正极材料成本，对锂离子电池的发展具有深远的意义。

具有尖晶石结构的钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂，理论比容量可达175mAh·g^-1，反应电压为1.55V左右，作为锂电池电极材料在充放电过程中能够保持结构稳定，体积变化几乎为零，被广泛认为是一种具有较好应用前景的电极材料，但是其本身中等水平的理论比容量及较低的电压平台导致了电池的综合能量密度较低，成为限制了其产业化应用的一个因素。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池正极材料及制备方法，解决了锂离子电池的正极材料价格昂贵等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种锂离子电池正极材料，包括活性物质、粘结剂、导电添加剂和粘结剂溶剂，所述活性物质设置为卤化锂和钛酸锂混合后的复合材料，它们以1:100～1:1质量比进行混合。

进一步，所述卤化锂包括氯化锂和溴化锂，其中，所述氯化锂设置为含水氯化锂或者无水氯化锂，所述溴化锂设置为含水溴化锂或者无水溴化锂；所述钛酸锂采用高温固相反应法或者溶胶-凝胶法制备。

进一步，所述粘结剂设置为以聚偏氟乙烯PVDF、丁苯橡胶SBR乳液、羧甲基纤维素CMC、聚丙烯酸PAA、聚丙烯腈PAN或者聚丙烯酸酯作为主要成分的水性粘结剂；

所述导电添加剂设置为导电炭黑Super P、碳纳米管CNT或者石墨烯；

所述粘结剂溶剂设置为油性N-甲基吡咯烷酮NMP或者水性粘结剂溶剂去离子水。

一种基于上文所述的锂离子电池正极材料的制备方法，先将粘结剂、导电添加剂加入粘结剂溶剂中进行充分混合，配制成混合液，再将卤化锂和钛酸锂以1:100～1:1质量比进行混合后，加入到所述混合液中，配制成悬浊液，然后将所述悬浊液涂覆在电极集流体上，充分干燥后，即可作为锂离子电池的正极材料。

进一步，将混合后的卤化锂粉末和钛酸锂粉末放入管式炉内，通入氩气，使得隔绝空气，从室温匀速持续升温加热至600℃，恒温1小时，再加热至700℃，恒温2小时，再自然冷却至室温后，用玛瑙研钵将其研磨成粉末状，最后将其加入混合液中。

进一步，先将粘结剂、导电添加剂加入粘结剂溶剂中，利用磁力搅拌机进行搅拌，充分混合，配制成混合液；

再将卤化锂和钛酸锂以1:100～1:1质量比进行混合后，加入到混合液中，再利用磁力搅拌机进行搅拌，充分混合，配制成悬浊液；

最后将悬浊液涂覆在电极集流体上，先将制备好的电极片放入鼓风干燥箱干燥，干燥温度设置50～100℃，干燥时间2～5h，再移入真空干燥箱干燥，干燥温度60～120℃，干燥时间12～24h，即可作为锂离子电池的正极材料。

进一步，包括以下步骤：