[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：膨胀石墨粉30‑52份、壳聚糖6‑9份、纳米二氧化硅5‑10份、丙烯酸乳液8‑12份、磷酸锂3‑6份、氧化铈1.2‑1.8份、强碱粉末5‑10份、磷酸铁1.5‑3.2份、聚乙烯吡咯烷酮2‑3份和亚油酸4‑6份。本发明的原料来源广泛，在各种原料的协同作用和相应的工艺下，制备的成品具有比容量高、结构稳定和循环性能好的优点，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体是一种锂离子电池正极材料。

背景技术

电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。

在众多电池中，锂离子电池因具有重量轻、储能大和绿色环保的优点而成为研究重点。正极材料是制约锂离子电池容量的决定性因素，层状结构的钴酸锂和尖晶石结构的锰酸锂是当前应用较多的锂离子电池正极材料，但是钴酸锂主要存在资源短缺、循环寿命短、价格昂贵并且污染环境的问题，而锰酸锂的循环性能和高温性能都较差，寻找一种新的锂离子电池正极材料成为人们研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂离子电池正极材料，包括以下重量份的原料：膨胀石墨粉30-52份、壳聚糖6-9份、纳米二氧化硅5-10份、丙烯酸乳液8-12份、磷酸锂3-6份、氧化铈1.2-1.8份、强碱粉末5-10份、磷酸铁1.5-3.2份、聚乙烯吡咯烷酮2-3份和亚油酸4-6份。

作为本发明进一步的方案：纳米二氧化硅的粒径为6-85nm。

作为本发明进一步的方案：强碱粉末采用氢氧化钠粉末、氢氧化钾粉末、氢氧化锂粉末和氢氧化钙粉末中的任意一种。

所述锂离子电池正极材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将膨胀石墨粉在惰性气氛和880-960摄氏度下加热3-5分钟，得到膨胀石墨片，备用；

步骤二，将纳米二氧化硅、磷酸锂、氧化铈和磷酸铁在球磨机中球磨均匀，得到球磨产物，然后将丙烯酸乳液加入球磨产物中并且加入总重量0.05-0.2倍的水搅拌，得到浆料；

步骤三，将壳聚糖和聚乙烯吡咯烷酮溶解在去离子水中，搅拌均匀，再向其中加入强碱粉末，搅拌均匀至完全溶解，然后将膨胀石墨片加入其中并且超声振荡30-45分钟，得到第一混合物；

步骤四，将第一混合物、浆料和亚油酸加入带有内衬的水热釜中，在75-90摄氏度下反应10-14小时，得到第二混合物；

步骤五，将第二混合物用去离子水和乙醇交替洗涤2-3次后，真空干燥，得到前驱体粉体；

步骤六，将前驱体粉末在惰性气氛中烧结，以6-10摄氏度/分钟的速度升温至420-560摄氏度并且保持80-115分钟，然后以15-20摄氏度/分钟的速度升温至760-840摄氏度并且保持300-420分钟，自然冷却至室温，即可得到成品。

作为本发明进一步的方案：步骤二中球磨的球料比为40-60:1，步骤五中真空干燥的真空度为0.02-0.05Mpa，真空干燥的温度为15-22摄氏度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的原料来源广泛，在各种原料的协同作用和相应的工艺下，制备的成品具有比容量高、结构稳定和循环性能好的优点，应用前景广阔。