[发明专利]一种锂离子电池锰钒复合正极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极的制备方法，尤其涉及一种锂离子电池锰钒复合正极、及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是性能卓越的新一代绿色环保、可再生的化学能源，目前正以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了移动电话、笔记本电脑、小型摄像机、数码照相机、电动工具、电动汽车等应用领域，并有可能取代镉镍和氢镍电池用于航天领域。

正极材料时锂离子电池中的关键材料，目前得到广泛应用的锂离子电池，其正极材料正经历着不断的更新与改良中。三元材料能量密度高、安全性好，是一种比较有前途的锂离子动力电池正极材料，国内外目前正在对此材料进行动力电池的研究。其中，锰酸锂电池合成性能好、结构稳定的正极材料锰酸锂是锂离子蓄电池电极材料的关键，锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一。但其高温循环性能差，在电解液中有一定的溶解性，储存性能差，电化学稳定性差大大限制了其产业化。

钒系正极材料成本低、循环性能好，且循环比容量高，五氧化二钒和钒酸锂都是很好的锂离子电池正极材料，钒酸锂理论容量很大，每个钒酸锂单位可以嵌入超过3个锂离子，实际容量可达钴酸锂的2倍以上，但是，由于钒酸锂中钒具有多个氧化态，存在多个放电平台，限制了材料的应用，另外钒酸锂的层状结构不稳定，容量衰减快，循环性能有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池锰钒复合正极的制备方法，使用该方法制备的正极锂离子电池具有充电效率高、循环性能好、比容量高等特点。

为了实现上述目的，本发明提供的一种锂离子电池锰钒复合正极的制备方法包括如下步骤：

步骤1，制备掺杂稀土钆的锰酸钒锂材料

按照锂、钒、磷、锰、碳元素摩尔比为2∶1∶1∶1∶1称取草酸锂、五氧化二钒、磷酸二氢铵、二氧化锰、炭黑，混合后，加入占混合物质量百分比3-5%的氧化钆，进行研磨，将粉末颗粒研磨至20-30nm；

将研磨后的粉末放加热至400-600℃并保温6-10小时，然后通氢气和氮气的混合气体，升温至800-900℃煅烧8-10小时，自然冷却至室温，研磨成10-20μm的粉末，然后在氮气环境中900-1000℃的温度下保持2-3小时，经过高温处理得到掺杂钆的锰酸钒锂；

步骤2，制备正极浆料：

以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，采用的材料及其重量份配比为：

之前制备的掺杂钆的锰酸钒锂  90-100

碳纳米管 2-4

丁苯橡胶6-8

浆料的固含量为70-75%

首先根据浆料固含量及其配比将丁苯橡胶加入到N-甲基吡咯烷酮中，进行真空搅拌4-6小时，然后加入混合均匀的掺杂钆的锰酸钒锂和碳纳米管的混合物，加完料搅拌10-12小时，得到正极浆料；

步骤3，制作正极片

将上述正极浆料涂布在基材上。

其中，步骤3中制作正极片的方法优选为：正极涂布使用的基材厚度为10-20μm铝箔，正极涂布面密度为40-60mg/cm²，烘烤温度为110-130℃，冷却后辊压，正极压实密度为4-4.5g/cm³，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的极片进行横切和分切出需要尺寸，得到正极片。

其中，步骤2中得到的正极浆料过200目筛，并优选过200目筛2-3次。

本发明第二个目的是提供一种上述任意方法制备的锂离子电池锰钒复合正极。

本发明制备的锂离子电池锰钒复合正极，采用了掺杂钆的锰酸钒锂材料，采用特定的材料配比，因此在具有高比容量的同时，循环稳定性能好，用于锂离子电池时，比容量高，使用寿命长。

具体实施方式

实施例一

制备掺杂稀土钆的锰酸钒锂材料

按照锂、钒、磷、锰、碳元素摩尔比为2∶1∶1∶1∶1称取草酸锂、五氧化二钒、磷酸二氢铵、二氧化锰、炭黑，混合后，加入占混合物质量百分比5%的氧化钆，放入纳米研磨机中进行研磨，将粉末颗粒研磨至30nm。

将研磨后的粉末放在马弗炉中缓慢加热至600℃并保温6小时，然后然后通氢气和氮气的混合气体，升温至900℃煅烧8小时，自然冷却至室温，研磨成20μm的粉末，放入反应釜中，在氮气环境下1000℃的温度下保持2小时，经过高温处理得到掺杂钆的锰酸钒锂。

制备正极浆料

以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，正极采用的材料及其重量份配比为：

之前制备的掺杂钆的锰酸钒锂  100

碳纳米管 4、