[发明专利]一种锂离子电池用柔性自支撑富锂锰基正极及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池用柔性自支撑富锂锰基正极及其制备方法，所述正极材料的化学式为aLi₂MnO₃·(1‑a)LiMO₂，其中：0.1≤a<1，M=Mn_1‑x‑yNi_xCo_y，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，其制备方法如下：采用共沉淀的方法获得锰镍钴碳酸盐球形前驱体，将锰镍钴碳酸盐球形前驱体与锂盐进行均匀混合、煅烧，获得球形富锂锰基正极材料，将球形富锂锰基正极材料与一维碳材料分散液混合，采用真空抽滤的方法制备柔性自支撑富锂锰基正极。本发明以一维碳材料构筑三维结构集流体，取代传统金属集流体，同时无需加入粘结剂与导电剂，使电池具有更高的能量密度。本发明工艺简单、制备成本低，性能提升明显可靠，制备的柔性自支撑富锂锰基正极具有较大的比容量与优异的倍率、循环性能。

主权项

1.一种锂离子电池用柔性自支撑富锂锰基正极的制备方法，其特征在于，所述富锂锰基正极材料的化学式为aLi₂MnO₃·(1‑a)LiMO₂，其中：0.1≤a<1，M＝Mn_1‑x‑yNi_xCoy，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5；所述制备方法步骤如下：一、采用共沉淀的方法制备锰镍钴碳酸盐球形前驱体；所述步骤一的具体步骤如下：(1)分别称取锰盐化合物、镍盐化合物、钴盐化合物，并溶于去离子水中混合均匀，配制0.1～1mol/L的混合金属盐溶液；(2)分别称取碳酸盐沉淀剂、络合剂，并溶于去离子水中混合均匀，配制0.1～1mol/L的碳酸盐沉淀剂与络合剂混合溶液；(3)在强力搅拌下，将碳酸盐沉淀剂与络合剂混合溶液加入到混合金属盐溶液中，控制混合金属盐、碳酸盐沉淀剂和络合剂的摩尔比为1:1:0.1～0.6，在搅拌速度为500～1500转/分钟、温度为20～50℃的条件反应1～10h，得到锰镍钴碳酸盐球形前驱体；二、将锰镍钴碳酸盐球形前驱体与锂盐进行均匀混合、煅烧，获得球形富锂锰基正极材料；三、将球形富锂锰基正极材料与一维碳材料分散液混合，采用真空抽滤的方法制备柔性自支撑富锂锰基正极；所述步骤三的具体步骤如下：(1)称取一维碳材料、分散剂加入溶剂中，超声分散0.5～5h，得到一维碳材料分散液，控制一维碳材料与分散剂的质量比为1:0.1～20，一维碳材料与溶剂的固液比为0.1～3mg/mL；(2)将球形富锂锰基正极材料加入到一维碳材料分散液中，继续超声分散0.5～1h；(3)利用砂芯漏斗在滤膜上将一维碳材料与球形富锂锰基正极材料混合分散液进行真空抽滤，洗涤，制得一维碳材料与球形富锂锰基正极材料复合薄膜，控制一维碳材料在复合薄膜中质量分数为10～50％；(4)以1～10℃/min升温速率将上述复合薄膜置于300～500℃干燥0.5～5h，制得柔性自支撑富锂锰基正极。