[发明专利]一种正极片及制备方法以及包括该正极片的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种正极片及制备方法以及包括该正极片的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有输出电压高，比能量高，放电电压平稳，循环寿命长的特点。所以锂离子电池已经广泛应用于笔记本电脑，数码相机，手机领域。并越来越多的在动力领域、储能领域得到了应用。动力领域和储能领域不同于数码领域单个用电器能量在几瓦时至几十瓦时，它们往往需要几十千瓦时，甚至更高能量，单台成本较高，因此对电池的循环寿命也提出了越来越高的要求。

其中锂离子电池正极材料层状LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为一种新型的锂离子电池正极材料，其理论容量达278mAh/g。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有a-NaFeO2型层状结构，Ni为+2价，co为+3价，Mn为+4价，少量的Ni3+和Mn3+。充电时，Mn4+不变价，Ni2+变为Ni4+，Co3+变为Co4+。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，集中了LiCoO2，LiNiO2，LiMnO2三种材料各自的优点，但是由于三元材料在合成过程中存在Mn3+的影响，充放电过程中产生Jahn-Teller效应，造成锰的溶解和电解液分解。从而造成电池容量过低、循环性能差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种锂离子电池正极材料结构稳定性好、可以提高固溶体材料的烧结密度和强度、减少生产中辊压时对材料晶型的破坏、减少材料容量损失和提高循环稳定性的一种正极片及制备方法以及包括该正极片的锂离子电池。

本发明的目的之一是这样实现的：该正极片包括铝箔和设在铝箔表面的正极活性材料；所述的正极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：正极材料94-98份、气相生长炭纤维0.1-3份、聚偏氟乙烯1-3份和N-甲基吡咯烷酮10-40份；所述的正极材料的化学式为：Li₄Ni_5-3XCo_2XY_XO₈(0＜X＜0.5)。

优选地，该正极片包括铝箔和设在铝箔表面的正极活性材料；所述的正极活性材料包含下列原料按照重量份数制成：正极材料96份、气相生长炭纤维2份、聚偏氟乙烯2份和N-甲基吡咯烷酮30份；所述的正极材料的化学式为：Li₄Ni_4.7Co_0.2Y_0.1O₈；X＝0.1。

一种正极片的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将镍盐水溶液、钴盐水溶液、钇盐水溶液混合均匀后，制成混合溶液；

步骤二：将步骤一中所述的混合溶液放置在反应容器内，加入氨水和强碱的混合液，使反应液进行共沉淀反应；所述的反应液的pH值为11～12；

步骤三：对步骤二中共沉淀反应结束后的沉淀物进行洗涤烘干，烘干后的沉淀物中加入锂盐在球磨机内高速混合；所述的高速混合的转速200～1000rpm，球料比为3∶1～10∶1，球磨时间8～30h；

步骤四：步骤三中球磨机内高速混合后的混合物经高温焙烧24小时，静置室温后经粉碎过筛，制成正极材料；所述的高温焙烧的温度为800～1100℃，所述粉碎过筛的筛网为100～400目；

步骤五：将步骤四中所述的正极材料、气相生长炭纤维、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮放置在行星式高速分散装置内分散均匀后，均匀涂布于铝箔上，经辊压后制得正极片；所述的铝箔的厚度为12μm，所述的正极片厚度为130μm。

优选地，所述的镍盐水溶液选自硫酸镍水溶液、硝酸镍水溶液、氯化镍水溶液或醋酸镍水溶液之一；钴盐水溶液选自硫酸钴水溶液、硝酸钴水溶液、氯化钴水溶液或醋酸钴水溶液之一；钇盐水溶液选自硫酸钇水溶液、硝酸钇水溶液、氯化钇水溶液或醋酸钇水溶液之一；镍盐水溶液中的镍、钴盐水溶液中的钴与钇盐水溶液中的钇的摩尔比为5-3x∶2x∶x，所述的X大于0，且小于0.5。

优选地，所述的强碱选自氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化锂溶液中的一种或几种。

本发明的目的之二是这样实现的：一种锂离子电池，包括钢壳、锂离子电芯、分别设在锂离子电芯上部和下部的上绝缘片和下绝缘片，锂离子电芯包括依次叠置并卷绕的正极片、第一隔膜，负极片和第二隔膜，所述的正极片为本申请提供的正极片。

本发明具有锂离子电池正极材料结构稳定性好、可以提高固溶体材料的烧结密度和强度、减少生产中辊压时对材料晶型的破坏、减少材料容量损失和提高锂离子电池循环稳定性的优点。