[发明专利]一种环保容量高锂离子动力电池及其制备工艺技术

摘要

本发明涉及一种锂离子二次蓄电池及其制造工艺技术。正极材料配成：Li(Ni(0.31-M)Co(0.35-M)Mn(0.34-M)DM)O2材料，其中D代表Cu、Ti、Si，0.001≤M≤0.03，烧结温度850-1080℃恒温18-26h，编号为B1，Li(Co0.33-xNi0.39-yMn0.28-xSi2xCuy)O2，0.001≤y≤0.05，0.005≤x≤0.042，加入柠檬酸和乙醇，650-800℃合成编号为B2，将B1、B2混合加入Li、Nd参杂，配成复合材料，负极用石墨化中间相碳微球，制成正负极片再将正负极片，隔膜制成叠片，封装注液，化成制成的电池具有导电率高安全环保锂离子电池。

主权项

正极活性物质、负极活性物质及正负极片的制备(1)Lix(ZryFe1-y)PO4材料的合成，以及Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、Mn(NO3)2和LiCO3磷酸二氢铵、草酸亚铁、氧化镁、氧化锆为原料配方中0.001≤x、y≤0.02配成Li(Fe0.98Zr0.02)PO4混合均匀加入水中在75℃不断搅拌，将饱和柠檬酸溶液加入，再于80℃恒温4.5h，凝胶于145℃脱水，将脱水后的物料在460℃烧结7.5h，再升温到870℃恒温22h，在炉中降到25℃备用料编号为B1；(2)以Li(Fe0.98Zr0.02)PO4配方混合均匀加入柠檬酸与乙醇的溶液中发生部分中和反应，形成低聚物，进行缩聚反应，在730℃下合成，保温24h，冷却到25℃，备用料编号为B2；(3)将上述编号为B1、B2两种料混合，混合的比例范围是：编号B1料占混合后重量百分数45wt％到85wt％；(4)将上述混合好的粉料在磁场中磁化，磁化的磁场强度为1.5-2.2T，即15000-22000高斯，加入真空烧结炉中抽真空到2x10-2Pa，充氮气保护460-550℃，保温3-5h，冷却后研磨，再以3℃/min-9℃/min的升温速度升到560-860℃并保温10-20h，自然冷却到室温后取出，则制成磷酸铁锂离子动力电池所用的正极活性物质产品，编号为B3；(5)为了改进本说明书中背景技术中所述目前正极材料产品中存在的问题，本发明专利的创新型方法再作如下补充：方法1：为了提高导电性能，如配方Li(Fei-xMx)PO4，其中M为下列元素的其中1-2种元素：V、Cr、La、Nd、Cu等，配方中0≤x≤0.02将配好的料混合均匀，经1.2-2.2T磁场磁化后，在压力为1.6T/cm2在压机中压成毛坯状，置入烧结炉中烧结，烧结温度400℃-880℃，保温14-32h，再降到室温，得到锂离子动力电池所用的正极材料，备用材料编号为B4；方法2：按配方Lix(Fe1-yMy)PO4，其中M为Si、Nd、Al、La、Pr、Mg等上述元素的其中1-2种元素，配方中0.001≤x、y≤0.02.将配方好的料混合均匀，置入陶瓷球磨机中混合4-6h，往1.2-2.0磁场磁化后，在压力为1.6T/cm2压机中压成毛坯块置入烧结炉中烧结，烧结温度500-900℃，保温15-30h，再降到室温，得到锂离子动力电池制备中所需用的正极材料备用材料编号为B5；方法3：在方法2中的工艺中，M为Si、Nd、Li、Al、La、Pr、Mg为上述元素的其中1-2种，其他工艺技术如与方法2相同，编号为B6；方法4：为了提高电池的电性能，采用纳米技术；运用纳米复合材料，将上述方法1和方法2所得到的正极材料的以纳米和微米级粒度混合，混合比例是方法1中得到的B4备用材料，制备为25纳米，方法2中得到的B5备用材料，制备为30微米，B4和B5的配比是B4占25wt％，即占B4和B5混合的重量百分比为25wt％，置入陶瓷球磨机中混合6-8h，得到的复合磷酸铁锂正极材料，备用材料编号为B7，将上述制成的正极活性物质——磷酸铁锂85wt％-94.5wt％，导电碳粉：0.1wt％-5wt％，粘接剂：聚偏氟乙烯0.1wt％-3wt％，混合均匀，制成糊状胶合剂，均匀地涂敷在铜箔的两侧，厚度控制在14-21mm，在氮气保护下干燥，烘烤温度100-120℃除去有机溶剂，接着将电极通过辊压成型，再按所需尺寸裁剪成正极片；(6)负极活性物质及负极片的制备，所需材料为：含碳99.99％的石墨占92wt％-98wt％用炭黑0.1wt％-3.5wt％粘接剂，聚酰亚胺0.5wt％-2wt％，以水为介质，导电剂∶固液比例为：1∶1.5到1∶1.9，搅拌混合5-6h，制成浆状，均匀涂敷在铜箔两侧，98-125℃烘烤干燥，辊压成型裁剪成负极片。