[发明专利]一种锂离子电芯正极材料

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电芯技术领域，尤其涉及一种锂离子电芯正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电芯由于其高比能量和高电压的优点，受到了人们的极大关注，已成为国际电芯界商品开发的热点和重点。目前，锂离子电芯已经被广泛应用于移动通讯、便携式笔记本电脑、摄像机、便携式仪器仪表等领域，随着这些电器的高能化、轻量化，对锂离子电芯的高容量需求也越来越迫切。钴酸锂具有以下优点，结构好，适合锂离子嵌入，而且制备工艺成熟，开路电压高，能快速充放电，电化学性能优越：比能量高、循环寿命长，加工性能优异，产品结构和性能稳定、一致性好，成本低廉、无任何有毒有害物质、不会对环境构成任何污染等特点，是便携式电器如笔记本电脑、移动电话、摄像机等广泛使用的良好的锂离子电芯正极材料。

碳纳米管又名巴基管，是一种具有特殊结构的一维量子材料，具有典型的层状中空结构特征，一般管的两端有端帽封口。碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有良好的电学性能。碳纳米管上原子排列的方向常用矢量（n，m）表示，碳纳米管上碳原子的p电子形成大范围的离域键，由于共轭效应显著，对于n=m方向，碳纳米管表现出良好的导电性，电导率通常可达铜的1万倍。将碳纳米管应用在锂离子电芯中，由于其导电性远远高于炭黑导电剂，所以它在配方中成分只要很少一部分即可。

目前的锂离子电池正极材料大多采用钴酸锂与炭黑导电剂搭配，其中炭黑所占的比重较大。专利CN101083340A一种锂离子动力电池，以重量份数计，其正极配比为：钴酸锂720-800、锰酸锂175-240、导电剂12-35、溶剂420-650，所述导电剂是导电石墨、导电炭黑中的任意一种或组合，其具有结构合理，重量轻，安全性能好，容量高，内阻小，可大电流放电，为设备提供更高的功率等特点。但是其中导电剂所占比重较高，相对于碳纤维管，导电石墨和导电炭黑的导电性较差，所以其在配比中所占比重较高，影响了钴酸锂在配比中的比重，进一步使电池电容量降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述现有技术存在的缺陷，在锂离子电池正极材料中，通过将钴酸锂和碳纳米管搭配使用，能提高正极材料的混粉克容量，进一步增加锂离子电芯的比容量。通过该方法制作出一种大容量聚合物锂离子电芯，能更好的应用于便携式电器如笔记本电脑、移动电话、摄像机等。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种锂离子电芯正极材料，按重量百分比计，包括钴酸锂96.5%-98.6%、粘结剂0.8%-2.0%和碳纤维管0.6%-1.5%。

较佳地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述正极材料所采用的溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

所述锂离子电芯正极材料的制备方法，包括以下步骤：

A、将配方量的粘结剂与粘结剂重量的10-20倍重量溶剂添加到搅拌缸中，以公转：30-40转/秒；自转：25-30转/秒的速度搅拌至粘结剂充分溶解到溶剂中后，加入所述配方量的碳纳米管，以公转：30-40转/秒；自转：25-30转/秒的速度搅拌4-5小时，直至导电剂均匀分散溶液中；

B、将配方量的钴酸锂加入到搅拌缸中，以公转：30-40转/秒；自转：25-30转/秒的速度搅拌3-5小时，至钴酸锂分散均匀制得悬浮液；

C、向悬浮液中添加溶剂直至所述浓度后搅拌至0.5-1h，即得到锂离子电池正极浆料。

较佳地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯（简称PVDF），所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮，所述锂离子电芯正极浆料的固含量为68-76%。

较佳地，在所述步骤A之前还包括步骤：将所述碳纳米管经过磨砂处理2-10小时。

较佳地，所述步骤B中，将钴酸锂分3-5批加入到搅拌缸中，每隔1小时加一次。

较佳地，在所述步骤C后，还包括步骤：将所述正极浆料过150目筛2-3次。

本发明的有益效果：利用钴酸锂做电芯的正极材料，其具有循环寿命长、结构稳定、安全性能好、不会对环境构成污染；使用碳纤维管为导电剂，减少了相同质量下导电剂的添加量，进一步使正极材料中钴酸锂的添加量增多，提高了正极材料混粉的克容量，更进一步提高了锂离子电芯的电容量。

附图说明

图1为本发明930mAh倍率测试图；

图2为本发明1000mAh倍率测试图；

图3为本发明930mAh循环测试图；

图4为本发明1000mAh循环测试图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。