多元掺杂锰酸锂正极片及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种多元掺杂锰酸锂正极片及其生产方法，目的在于提供一种循环性能更好、高温容量衰降速率更低的锰酸锂电池，本发明专利技术对生产电池正极片的生产配方和生产方法进行了改进，改进后配方为：多元掺杂锰酸锂正极活性材料８５－９５份，导电剂２－８份，粘合剂１．５－５．３份。对生产配方进行改进后，组装成的多元掺杂锰酸锂电池的循环性能更好、高温容量衰降速率更低，低温性能测试结果和１５０℃／３０ｍｉｎ热冲击试验都得到很大的提高，在炎热和寒冷地区都可以使用，放电效率高、省电，可以取代目前电动工具上广泛使用的镍镉、镍氢、铅酸电池。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂离子电池，更具体的说是涉及一种利用多元掺杂锰酸锂正极活性材料 生产正极片的方法。技术背景锂离子电池自出现以来，以其重量轻、容量高、工作电压高、无污染等优点而得到迅速 发展，但是，电动工具主要还是使用镍镉、镍氢、铅酸电池。目前用于生产锂离子电池正极 片的材料主要有钴酸锂LiCo02、镍酸锂LiNi02和锰酸锂LiMn204三种。钴酸锂LiCo02具有 良好的电化学性能和3.6V的工作电压，技术较为成熟，是当前市场的主流产品，但钴的储量 有限，价格昂贵。镍酸锂LiNi02虽具有价格和储量上的优势，容量高达190mAh/g—210mAh/g， 但工作电压低、制备难度大。锰酸锂LiMti204具有高电压、低成本、自放电小、低污染、资 源丰富等优点，但循环性能差、高温容量衰降速率大。自2005年以来，有些厂家开始对磷酸 铁锂进行研究，磷酸铁锂虽然具有更高倍率的放电优势，但是目前尚处于初期研发和试验阶 段，技术尚不成熟，不能实现商品化。为了提高锰酸锂LiMn204材料的循环性能和降低高温容量衰降的速率，也有人进行了研 究，如申请号为200510010979.1的专利申请中公开了一种锂离子电池用多元掺杂锰酸锂正极 活性材料，在合成锰酸锂复合氧化物的过程中，采用多元掺杂的方法稳定尖晶石结构，从而 提高了锰酸锂复合氧化物的循环性能和降低高温容量衰降的速率。利用此专利申请公开的技 术方案制得了领先于行业水平的多元掺杂锰酸锂正极活性材料，经测试，应用此材料生产出 来的锰酸锂电池比原有电池循环性能好，高温容量衰降速率低，可以广泛应用于电动摩托车 和电动自行车上，实现了商品化，取得可喜的成果。
技术实现思路
为了进一步提高采用申请号为200510010979.1的专利申请中所述的多元掺杂锰酸锂正极 活性材料生产出来的电池循环性能，进一步降低该电池高温容量衰降的速率，本专利技术对采用 上述多元掺杂锰酸锂正极活性材料生产电池正极片的生产配方和生产方法进行了改进，应用 本专利技术所述的技术方案生产出来的正极片组装成锰酸锂锂离子电池后，经测试，锰酸锂电池 的循环性能更好、高温容量衰降速率更低。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现。生产锰酸锂电池正极片的原料配比为多元掺杂锰酸锂正极活性材料85_95份，导电剂 2—8份，粘合剂1.5—5.2份。导电剂可以是乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、石墨、碳黑等导电剂中的一种或者两种以上3的混和物。粘合剂可以是LA132胶、聚氧化乙烯(PEO)等水性粘合剂；也可以是聚四氟乙 烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等有机粘合剂，溶剂可以选择N-甲基吡咯烷酮(NMP)、 二甲基甲酰胺(DMF)等。更优选地，生产锰酸锂电池正极片的原料配比为多元掺杂锰酸锂正极活性材料89—93 份，导电剂3—6.5份，粘合剂2—5.2份。粘合剂更优选地采用LA132胶、聚氧化乙烯(PEO) 等水性粘合剂。当采用水性粘合剂时正极片采用如下步骤进行生产① 按比例称取水性粘合剂、导电剂，将二种料依次加入搅拌桶内与蒸馏水或去离子水混 合均匀制得正极导电胶；② 匀速加入对应比例的多元掺杂锰酸锂正极活性材料，将正极导电胶、多元掺杂锰酸锂 正极活性材料搅拌均匀制得正极浆料，正极浆料的粘度在5000mpa.S-9000mpa.S (毫帕秒)之 间；③ 将制得的正极浆料进行抽真空处理，并用100-400目滤网过滤，正极浆料温度控制在 25°C—75T之间；④ 将制得的正极浆料按照常规方法进行制膜即得正极片。 当采用有机粘合剂时正极片采用常规方法制造。将制得的正极片按照常规方法组装成锰酸锂电池，按照下表所示的循环工步进行55'C高 温性能测试和常温性能测试。步骤工作模式主参数时间限制电压限制电流限制1静置10min2恒流充电1C4.35V恒压充电4.35V0.02C4静置10min5恒流放电1C2.75V6跳转第一步常温1000次 高温100次了停止有益效果本专利技术对多元掺杂锰酸锂正极活性材料生产电池正极片的生产配方进行了改 进，生产出来的正极片组装成锰酸锂离子电池后，按信息产业部化学物理电源产品质量监督检验中心的规定进行性能测试，各方面性能如下1、常温循环测试常温循环性能明显优于同类产品，放电效率明显高于同类产品;42、 高温循环测试高温(55'C)循环性能明显优于同类产品，放电效率明显高于同类产品；3、 低温性能测试电池按信息产业部化学物理电源产品质量监督检验中心的规定充电结 束后，放入-2(TC士2'C的低温箱中恒温16-24小时，然后在同一温度下，以0.2CsA放电到终 止电压，放电时间高于国家规定3小时的标准。4、 150°C/30min热冲击试验电池按信息产业部化学物理电源产品质量监督检验中心的规定充电结束后，将电池放入 热箱中，温度以(5'C土2匸)/min的速率升至150'C士2-C并保温50min，电池不起火，不爆炸， 远远高于国家标准15(TC土2。C并保温30min的规定。由实施例部分可以看出，对多元掺杂锰酸锂正极活性材料生产电池正极片的生产配方进 行了改进后，组装后的多元掺杂锰酸锂电池的循环性能更好、高温容量衰降速率更低，低温 性能测试结果和150'C/30min热冲击试验都得到很大的提高，在炎热和寒冷地区都可以使用， 放电效率高、省电，可以取代目前电动工具上广泛使用的镍锡、镍氢、铅酸电池。 附图说明为使本专利技术更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明，其中 图1为实施例1制成的电池常温1000次循环性能曲线。图2为实施例1制成的电池在55"C高温100次循环性能曲线。图3为实施例2制成的电池常温1000次循环性能曲线。图4为实施例2制成的电池在55'C高温100次循环性能曲线。图5为实施例3制成的电池常温1000次循环性能曲线。图6为实施例3制成的电池在55。C高温100次循环性能曲线。图7为实 施例4制成的电池常温1000次循环性能曲线。图8为实施例4制成的电池在55'C高温100次循环性能曲线。图9为实施例5制成的电池常温1000次循环性能曲线。图10为实施例5制成的电池在55'C高温100次循环性能曲线。图11为实施例6制成的电池常温1000次循环性能曲线。图12为实施例6制成的电池在55r高温100次循环性能曲线。图13为实施例7制成的电池常温1000次循环性能曲线。图14为实施例7制成的电池在55'C高温100次循环性能曲线。图15为实施例8制成的电池常温1000次循环性能曲线。图16为实施例8制成的电池在55'C高温100次循环性能曲线。图17为实施例9制成的电池常温1000次循环性能曲线。图18为实施例9制成的电池在55'C高温100次循环性能曲线。图19为实施例10制成的电池常温1000次循环性能曲线。图20为实施例10制成的电池在55t:高温100次循环性能曲线。 具体实施例 实施例l生产锰酸锂电池正极片的原料配比为多元掺杂锰酸锂正极活性材料化学配比通式为 LiMm.85Cr謹8Alo据Mgao29Bio扁Tio.oo7Zro.oiSio.()27Bo.o2304用85份，碳纳米管8份，聚氧化乙烯 (PEO) 5份。按配比称取聚氧化乙烯(PEO)和碳纳米管，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多元掺杂锰酸锂正极片，包括多元掺杂锰酸锂正极活性材料、导电剂和粘合剂，其特征是，生产锰酸锂电池正极片的原料配比为，多元掺杂锰酸锂正极活性材料８５－９５份，导电剂２－８份，粘合剂１．５－５．３份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成云，
申请(专利权)人：杨成云，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]