一种高功率高能量密度的锂离子电池制备方法，其正极材料为Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2/碳纳米管复合三元材料，内核空心，外核具有双层结构，第一层为Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2，外层为碳纳米管。制备方法包括以下步骤：1）正极材料、2）负极材料。本发明专利技术，制备出的材料形貌规整、均一，较大颗粒不规则的形貌具有更好的电导率。可以降低颗粒间隙并提高材料的压实密度和电导率。通过化学气相沉积法，在三元材料表面沉积高导电率的碳纳米管，可以进一步提高锂离子电池的电导率和倍率性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种高功率高能量密度裡离子电池的制备方法，具体的说是通过模板 法制备出空屯、=元材料/碳纳米管复合材料。
技术介绍
裡离子电池是新一代的绿色储能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自 放电小、无记忆效应等突出优点，已经广泛应用于移动电话、笔记本电脑、储能等电子产品。 正极材料是裡离子电池的关键组成材料，其性能的优劣决定了裡离子电池的好坏。目前的正极材料主要有磯酸铁裡、钻酸裡、铺酸裡及其=元材料，其中，钻酸裡仍 是主流材料，主要应用于高端电子产品用小型高能量密度裡离子电池领域，但钻毒性较大， 资源稀缺，价格昂贵，且其过充安全性能较差。尖晶石型的铺酸裡比容量低，且高温循环和 储存性能差的缺点一直没有解决。磯酸铁裡导电性差、产品批次一致性差、低温性能差，并 存在微量铁的溶解可能引起电池短路的问题。上述缺点限制了该些材料的进一步应用，因 此寻找性价比更好的新材料成为研究的重点。研究发现，WLiNii/sCoi/sMni/化为代表的层 状氧化镶钻铺系列材料(简称=元材料）较好地兼备了上述材料的优点，并在一定程度上弥 补其不足，具有高比容量、循环性能稳定、成本相对较低、安全性能较好等特点，被认为是用 于混合型动力电源的理想选择。目前制备的S元正极材料主要是实屯、结构，其吸液能力偏 差，比如专利（CN103872314A) -种裡离子电池用高镶S元正极活性物质前驱体的预氧化 方法，其制备出的=元材料存在循环性能差、倍率型能差及其吸液保液能力差等缺陷，限制 其在混合动力方向对倍率型裡离子电池的需求。
技术实现思路
本专利技术针对目前S元材料存在的倍率型能差，吸液能力差的缺点，本专利技术的目的 在于通过模板法提供一种空屯、结构=元正极材料，W满足市场对高倍率高能量密度裡离子 电池的需求。 本专利技术的技术方案是通过W下方式实现的：一种高功率高能量密度的裡离子电池 制备方法，其正极材料为Li(Nia.eC〇a.2Mna.2)〇2/碳纳米管复合S元材料，内核空屯、，外核具有 双层结构，第一层为^肌。并〇。.2]?11。.2)〇2，外层为碳纳米管。制备方法包括^下步骤；1)正 极材料、2)负极材料；其特征在于： 1)正极材料；选取聚苯己締胶体粒子为微球核模板，并添加到分散液中揽拌均匀，之 后添加金属盐溶液、沉淀剂，金属离子在沉淀剂的作用下沉积在模板表面，对其过滤得到 有机-无机结构复合材料，与裡盐混合均匀，并采用有机溶剂溶解除去模板，过滤后得到 Li(NiyC〇yMni_y_y)〇2(记为；NCM)材料，采用化学气相沉积法在NCM材料表面生长碳纳米管， 最后得到具有核-壳结构的空屯、NCM/碳纳米管复合正极材料。 所述的金属盐为；含有Ni、Co、Mn的硫酸盐、硝酸盐或氯化盐中的一种；沉淀剂为： 尿素、碳酸锭、碳酸氨锭中的一种；裡盐为：氨氧化裡、碳酸裡的一种；所述的有机溶剂为四 氨快喃。 所述的化学气相沉积法方法为：将干燥的NCM材料放置到反应器中，向反应器中 通入氮气，并加热使反应器内的温度达到500~1200°C，停止通入氮气，再向反应器中通入碳 源气体和氨气，在500~1200°C下保持20-60分钟，在NCM表面生长碳纳米管；之后关闭碳源 气体和氨气，再向反应器中通入氨气，并在氮气气氛下冷却至室温，即制得空屯、NCM/碳纳 米管复合正极材料；其中所述的碳源气体为甲烧气体、己诀气体或己诀与氣气的混合气体。 [000引 2)、负极材料：负极材料为娃碳负极，其粒径D50为5~10帕，比表面积为 2. 0~5.OmVg，克容量为> 600mAh/g，首次效率> 88% ;其聚苯己締为由直径为（40~50)nm的 纳米球和直径为（1~2)化的微米球组成的混合物，其质量比为（0. 1~0. 5);1 ;并W此作为正 负极材料制备出软包装裡离子电池。 本专利技术，其制备出的材料形貌规整、均一，较大颗粒不规则的形貌具有更好的电导 率。模板法由于利用模板的空间限域和调控作用，可W控制合成材料的粒径、形貌和结 构，但是采用单一的模板会存在球状间空隙大，降低材料的压实密度和电导率，因此采用不 同大小的模板混合均匀，并在表面沉积S元材料，制备出颗粒大小分布均匀、合理的S元材 料，从而可W降低颗粒间隙并提高材料的压实密度和电导率。通过化学气相沉积法，在=元 材料表面沉积高导电率的碳纳米管，可W进一步提高裡离子电池的电导率和倍率性能。【附图说明】 图1是实施例1制备出正极复合材料Li肌。.eCo。.sMn。.2) 〇2/碳纳米管沈M图。【具体实施方式】 实施例1; 一种高功率高能量密度的裡离子电池制备方法，包括W下步骤： 1、正极材料；称取粒径为50nm聚苯己締30克和粒径为1. 5化聚苯己締100克添加 到1000克二次蒸馈水溶剂中揽拌均匀，之后添加26. 2克（0.Imol)NiS〇4?6&0,28.1克 (0.lmol)C〇S〇4.7&0，19. 8克（0.lmol)MnCl2.4&0,碳酸锭28. 8克（0. 3mol)，之后对其过 滤得到有机-无机结构复合材料，之后与氨氧化裡7. 2克（0.3mol)混合均匀，并采用100 毫升四氨快喃有机溶剂溶解除去模板，过滤后得到Li(NiyC〇yMni_y_y)〇2(记为；NCM)材料，之 后将上述干燥的NCM材料放置到反应器中，向所述反应器中通入氮气，并加热使反应器内 的温度达到800°C，停止通入氮气，之后向所述反应器中通入甲烧和氨气，在1000°C下保持 40分钟，在NCM表面生长碳纳米管；之后关闭甲烧和氨气，再向所述反应器中通入氨气，并 在氮气气氛下冷却至室温，即制得空屯、NCM/碳纳米管复合正极材料； 2、 负极材料；负极材料为娃碳负极，其粒径D50为8化，比表面积为3mVg，克容量为 800mAh/g，首次效率89% ;并W此作为正负极材料制备出软包装裡离子电池。[001引实施例2; 1、正极材料；称取粒径为40nm聚苯己締10克和粒径为1. 0化聚苯己締40克添加到 1000克己醇溶剂中揽拌均匀，之后添加26. 2克（0.lmol)NiS04? 6&0,28. 1克（0.Imol) C0S04. 7&0，19. 8克（0.ImoDMnCla. 4&0,尿素 6. 0 克（0.I当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高功率高能量密度的锂离子电池制备方法，其正极材料为Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2/碳纳米管复合三元材料，内核空心，外核具有双层结构，第一层为Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2，外层为碳纳米管；制备方法包括以下步骤：1）正极材料、2）负极材料；其特征在于： 1）、正极材料：选取聚苯乙烯胶体粒子为微球核模板，并添加到分散液中搅拌均匀，之后添加金属盐溶液、沉淀剂，金属离子在沉淀剂的作用下沉积在模板表面，对其过滤得到有机‑无机结构复合材料，与锂盐混合均匀，并采用有机溶剂溶解除去模板，过滤后得到Li(NixCoyMn1‑x‑y)O2(记为：NCM)材料，采用化学气相沉积法在NCM材料表面生长碳纳米管，最后得到具有核‑壳结构的空心NCM/碳纳米管复合正极材料；2）、负极材料：负极材料为硅碳负极，其粒径D50为5~10µm ，比表面积为2.0~5.0m2/g，克容量为≥600mAh/g，首次效率≥88%；其聚苯乙烯为由直径为（40~50）nm的纳米球和直径为（1~2）µm的微米球组成的混合物，其质量比为（0.1~0.5）：1；并以此作为正负极材料制备出软包装锂离子电池。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：丁建民，
申请(专利权)人：江苏乐能电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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