一种纳米固相包覆型锂电池正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米固相包覆型锂电池正极材料的制备方法，属于锂电池正极材料制备技术领域。针对目前制备的包覆型锂电池正极材料时，通过液相复合，易导致材料在液相中发生团聚现象，影响其电化学性能的问题，提供了一种通过将高锰酸钾与氢氧化锂搅拌混合并沉淀制备纳米锰酸锂，随后将纳米锰酸锂粉末与桃胶干燥物搅拌混合并固相包覆，随后煅烧炭化制备固相包覆型锂电池正极材料，通过固相包覆，有效防止锰酸锂粉末在液相分散时发生团聚，本发明专利技术制备的锂电池正极材料制备的锂电池首次放电容量为130mAh/g，充放电50次后，电容量为125mAh/g，容量保持率可达96.2%，本发明专利技术本发明专利技术原料易得，反应温和制备过程简单，绿色环保无污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种纳米固相包覆型锂电池正极材料的制备方法，属于锂电池正极材料制备

技术介绍
在新型的电化学储能体系中，金属锂的比容量在现有的负极材料中最高，电位最负，因此以金属锂为负极材料的储能体系是最有发展前途的高比能量体系。锂是自然界中最轻的非气态金属物质，它的本征电位比任何其他金属都要低，因此，与其他种类的电池相比，锂电池的比容量(单位重量的容量)和体密度(单位体积的容量)都是最高的，具有无可比拟的优势。锂金属聚合物电池使用金属锂作为负极，金属锂电极是国内外公认的理想负极，理论比容量达3861mAh/g，兼有电位最负、电化学性能最活泼等突出优点，在一次锂电池中早已广泛应用；采用的全固态聚合物电解质消除了锂枝晶产生的环境，杜绝了不安全隐患。富锂正极材料充电至高电压下才能发挥高容量，过度的锂脱出会破坏表面晶格结构，此外，电解质中痕量的水分与LiPF6作用生成腐蚀性的HF，会破坏电极表面结构造成容量衰减。表面包覆可以有效减少电解质与活性材料的接触面积，稳定材料的表面结构，抑制副反应发生和金属离子溶出，被认为是提高正极材料电化学性能的另一有效手段。但是现有包覆通过液相复合，易导致材料在液相中发生团聚现象，影响其电化学性能，所以制备一种固相包覆型锂电池正极材料很有必要。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题：针对目前制备的包覆型锂电池正极材料时，通过液相复合，易导致材料在液相中发生团聚现象，影响其电化学性能的问题，提供了一种通过将高锰酸钾与氢氧化锂搅拌混合并沉淀制备纳米锰酸锂，随后将纳米锰酸锂粉末与桃胶干燥物搅拌混合并固相包覆，随后煅烧炭化制备固相包覆型锂电池正极材料，通过固相包覆，有效防止锰酸锂粉末在液相分散时发生团聚，改善锂电池电化学性能。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：（1）按质量比1:10，将高锰酸钾与去离子水搅拌混合制备得高锰酸钾溶液，随后按重量份数计，分别称量15～20份无水乙醇、45～50份高锰酸钾溶液和5～10份氢氧化锂置于三角烧瓶中，搅拌混合并静置陈化6～8h，制备得陈化液；（2）将陈化液置于170～180℃下油浴加热1～2h，随后静置冷却至室温，在1800～2500r/min下离心分离10～15min，收集下层沉淀，用无水乙醇洗涤3～5次后，在78～85℃下干燥6～8h后，碾磨制备得纳米锰酸锂粉末，备用；（3）收集新鲜桃胶，用清水洗净并自然晾干，随后按质量比1:10，将晾干桃胶与去离子水混合，在880～900r/min下磁力搅拌1～2h，随后在室温下静置脱泡处理6～8h，收集脱泡桃胶混合液，在65～70℃下旋转蒸发至干，制备得桃胶干燥物；（4）按质量比1:5，将步骤（2）在制备的纳米锰酸锂粉末与上述制备的桃胶干燥物混合置于研钵中，研磨25～30min后，将研磨后粉末混合物置于马弗炉中，在200～250℃下预热25～30min，随后按10℃/min升温至780～800℃，保温煅烧1～2h；（5）待保温煅烧完成后，静置冷却至室温，在250～300r/min下球磨2～3h，随后收集球磨混合粉末，用无水乙醇洗涤3～5次，在65～70℃下干燥6～8h，即可制备得一种纳米固相包覆型锂电池正极材料。本专利技术的使用方法是：将上述制备的纳米固相包覆型锂电池正极材料、乙炔黑和粘结剂聚偏二氟乙烯，按质量比1:15:5混合，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂搅拌均匀形成溶液，将其涂布在铜箔上，烘干后压制成片，再在120℃下真空干燥待用。釆用金属锂为对电极，以多孔聚丙烯膜作为电池的隔膜组装纽扣电池。电池的组装在充满氩气的除氧除水手套箱中进行，通常手套箱中的水份控制在1ppm以下。按自下往上的顺序依次放入1、多孔硅/石墨复合锂电池壳；2、锂片3、隔膜4、电池负极壳；5、电解液；6、垫片；7、纳米固相包覆型锂电池正极材料，把装好的电池用封口机封口密封即可。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术制备的锂电池正极材料制备的锂电池首次放电容量为130mAh/g，充放电50次后，电容量为125mAh/g，容量保持率可达96.2%；（2）本专利技术原料易得，反应温和制备过程简单，绿色环保无污染。具体实施方式按质量比1:10，将高锰酸钾与去离子水搅拌混合制备得高锰酸钾溶液，随后按重量份数计，分别称量15～20份无水乙醇、45～50份高锰酸钾溶液和5～10份氢氧化锂置于三角烧瓶中，搅拌混合并静置陈化6～8h，制备得陈化液；将陈化液置于170～180℃下油浴加热1～2h，随后静置冷却至室温，在1800～2500r/min下离心分离10～15min，收集下层沉淀，用无水乙醇洗涤3～5次后，在78～85℃下干燥6～8h后，碾磨制备得纳米锰酸锂粉末，备用；收集新鲜桃胶，用清水洗净并自然晾干，随后按质量比1:10，将晾干桃胶与去离子水混合，在880～900r/min下磁力搅拌1～2h，随后在室温下静置脱泡处理6～8h，收集脱泡桃胶混合液，在65～70℃下旋转蒸发至干，制备得桃胶干燥物；按质量比1:5，将步骤（2）在制备的纳米锰酸锂粉末与上述制备的桃胶干燥物混合置于研钵中，研磨25～30min后，将研磨后粉末混合物置于马弗炉中，在200～250℃下预热25～30min，随后按10℃/min升温至780～800℃，保温煅烧1～2h；待保温煅烧完成后，静置冷却至室温，在250～300r/min下球磨2～3h，随后收集球磨混合粉末，用无水乙醇洗涤3～5次，在65～70℃下干燥6～8h，即可制备得一种纳米固相包覆型锂电池正极材料。实例1按质量比1:10，将高锰酸钾与去离子水搅拌混合制备得高锰酸钾溶液，随后按重量份数计，分别称量15份无水乙醇、45份高锰酸钾溶液和5份氢氧化锂置于三角烧瓶中，搅拌混合并静置陈化6h，制备得陈化液；将陈化液置于170℃下油浴加热1h，随后静置冷却至室温，在1800r/min下离心分离10min，收集下层沉淀，用无水乙醇洗涤3次后，在78℃下干燥6h后，碾磨制备得纳米锰酸锂粉末，备用；收集新鲜桃胶，用清水洗净并自然晾干，随后按质量比1:10，将晾干桃胶与去离子水混合，在880r/min下磁力搅拌1h，随后在室温下静置脱泡处理6h，收集脱泡桃胶混合液，在65℃下旋转蒸发至干，制备得桃胶干燥物；按质量比1:5，将纳米锰酸锂粉末与上述制备的桃胶干燥物混合置于研钵中，研磨25min后，将研磨后粉末混合物置于马弗炉中，在200℃下预热25min，随后按10℃/min升温至780℃，保温煅烧1h；待保温煅烧完成后，静置冷却至室温，在250r/min下球磨2h，随后收集球磨混合粉末，用无水乙醇洗涤3次，在65℃下干燥6h，即可制备得一种纳米固相包覆型锂电池正极材料。将上述制备的纳米固相包覆型锂电池正极材料、乙炔黑和粘结剂聚偏二氟乙烯，按质量比1:15:5混合，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂搅拌均匀形成溶液，将其涂布在铜箔上，烘干后压制成片，再在120℃下真空干燥待用。釆用金属锂为对电极，以多孔聚丙烯膜作为电池的隔膜组装纽扣电池。电池的组装在充满氩气的除氧除水手套箱中进行，通常手套箱中的水份控制在1ppm以下。按自下往上的顺序依次放入1、多孔硅/石墨复合锂电池壳；2、锂片3、隔膜4、电池负极壳；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米固相包覆型锂电池正极材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按质量比1:10，将高锰酸钾与去离子水搅拌混合制备得高锰酸钾溶液，随后按重量份数计，分别称量15～20份无水乙醇、45～50份高锰酸钾溶液和5～10份氢氧化锂置于三角烧瓶中，搅拌混合并静置陈化6～8h，制备得陈化液；（2）将陈化液置于170～180℃下油浴加热1～2h，随后静置冷却至室温，在1800～2500r/min下离心分离10～15min，收集下层沉淀，用无水乙醇洗涤3～5次后，在78～85℃下干燥6～8h后，碾磨制备得纳米锰酸锂粉末，备用；（3）收集新鲜桃胶，用清水洗净并自然晾干，随后按质量比1:10，将晾干桃胶与去离子水混合，在880～900r/min下磁力搅拌1～2h，随后在室温下静置脱泡处理6～8h，收集脱泡桃胶混合液，在65～70℃下旋转蒸发至干，制备得桃胶干燥物；（4）按质量比1:5，将步骤（2）在制备的纳米锰酸锂粉末与上述制备的桃胶干燥物混合置于研钵中，研磨25～30min后，将研磨后粉末混合物置于马弗炉中，在200～250℃下预热25～30min，随后按10℃/min升温至780～800℃，保温煅烧1～2h；（5）待保温煅烧完成后，静置冷却至室温，在250～300r/min下球磨2～3h，随后收集球磨混合粉末，用无水乙醇洗涤3～5次，在65～70℃下干燥6～8h，即可制备得一种纳米固相包覆型锂电池正极材料。...

【技术特征摘要】
1.一种纳米固相包覆型锂电池正极材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）按质量比1:10，将高锰酸钾与去离子水搅拌混合制备得高锰酸钾溶液，随后按重量份数计，分别称量15～20份无水乙醇、45～50份高锰酸钾溶液和5～10份氢氧化锂置于三角烧瓶中，搅拌混合并静置陈化6～8h，制备得陈化液；（2）将陈化液置于170～180℃下油浴加热1～2h，随后静置冷却至室温，在1800～2500r/min下离心分离10～15min，收集下层沉淀，用无水乙醇洗涤3～5次后，在78～85℃下干燥6～8h后，碾磨制备得纳米锰酸锂粉末，备用；（3）收集新鲜桃胶，用清水洗净并自然晾干，随后按质量比1:10，将晾干桃胶与去离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈毅忠，高玉刚，
申请(专利权)人：陈毅忠，
类型：发明
国别省市：江苏;32