[发明专利]改性富锂锰基正极活性材料的锂离子电池制备方法和应用

说明书

技术领域：

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种改性富锂锰基正极活性材料的锂离子电池制备方法和应用。

背景技术：

锂离子电池由于具有比能量高、循环寿命长、安全性能好、对环境友好以及无记忆效应等优点，在手机、笔记本电脑、数码照相机等领域得到广泛而快速的应用。在化石能源日益枯竭的今天，人们迫切需要一种重量轻、体积小、工作温度宽、安全性好、价格低、寿命长的动力源，来驱动车辆。在众多备选方案中，锂离子电池收到高度青睐。在锂电家族中，由于锰酸锂和磷酸铁锂成为主要选择。但这两种材料也存在很多缺点，如锰酸锂电池放电时晶胞体积膨胀，并在正极片表面部分区域容易发生过放，造成循环寿命短，特别是在高温下容量剧烈衰减，不太适合用在动力电池；磷酸铁锂材料低的电子传导率和低的锂离子迁移速率导致其电化学性能不理想，如可逆放电容量低、高倍率无法充放电、低温性能差及循环容量衰减，并且磷酸铁锂材料制备时批与批之间稳定性差，进而使用磷酸铁锂制备出的电池一致性很差，因而限制了其进一步实用化。

为了克服锰酸锂循环性能差、高温容量损失严重、磷酸铁锂电池低温性能差等缺陷，专利文献CN 101694876 A公开了一种富锂锰正极活性材料，其通式为：Li[Li_(1-2x)/3Ni_x-aM_yMn_(2-x)/3-b]O₂(M＝Co、Al、Ti、Mg、Cu)，其中0＜x≤0.5，当M＝Co、Al时，0＜y＜2x，a＝b＝y/2；当M＝Ti时，0＜y＜(2-x)/3，a＝0，b＝y；当M＝Mg、Cu时，0＜y＜x，a＝y，b＝0。该材料的比表面积为1-1.5m2/g、D50粒径为11.5±1um、振实密度＞1.5g/cm3、PH为8-12，该富锂锰材料低温性能较差、放电电压平台较低等缺陷。

发明内容：

本发明的目的是提供改性富锂锰基正极活性材料的锂离子电池制备方法和应用，它的富锂锰基正极材料制备方法简单，采用了该正极材料的锂离子电池具有循环性能好、高温容量无衰减，低温性能好、放电电压平台高等优点。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案：改性富锂锰基正极活性材料的锂离子电池正极材料是由质量比为86％-95％改性富锂锰基正极活性材料，3％-6％的粘结剂、2％-8％的导电剂组成。

所述的改性富锂锰基正极活性材料制备方法为：首先将可溶性镍、锰、M盐按照化学计量比溶于去离子水中，配置成一定浓度的溶液，同时配置碱液溶度为1-8mol/L，氨水摩尔浓度为0.1-4mol/L，然后将三种溶液加入到反应釜中搅拌反应，通过共沉淀、洗涤，然后在80-120℃干燥4-12h得到前驱体，然后将前驱体和锂化合物混合均匀，然后在400-850℃烧结6-18h，最后研磨得到改性富锂锰基正极材料。

所述的化学计量比为(x-a)∶[(2-x)/3-b]∶y。

所述的粘结剂为丙烯酸酯类粘结剂、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、油性体系聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的一种。

所述的导电剂为导电炭黑、超导炭黑Super-Li、导电石墨KS-6中的一种或者几种。

所述的改性富锂锰基正极活性材料的锂离子电池的应用方法：

(1)、混料：将锂离子电池正极材料用溶剂混合成固含量为60-75％的正极浆料；称取质量比90％-95％负极活性材料、3％-6％的粘结剂和2％-4％的导电剂，用溶剂混合成固含量为40-55％的负极浆料；

(2)、涂布：将正负极浆料分别涂在铝箔和铜箔集流体上，铝箔集流体厚度为10-30微米，面密度为28-68kg/m³，铜箔集流体厚度为8-16微米，面密度为78-128kg/m³。

(3)、烘烤：烘烤铝箔和铜箔集流体，烘烤时间为2-10h，温度为80-100℃。

(4)、辊压：将烘干的集流体辊压成80-180微米的厚度；

(5)、装配：将辊压后的集流体裁成电池大小的极片，然后组装成电芯，烘烤20-50h；

(6)、注液：将烘烤后的电芯按照5.0-6.5g/Ah电解液注液，电解液为低温型功能电解液。

(7)、化成分容：将注液后的电芯小电流化成，然后分容。