本發(fā)明屬于鋰離子電池，尤其涉及到一種降低富鋰鐵酸鋰在極片勻漿涂覆過程中涂覆難度的方法。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池在首次充、放電過程中，不可避免地會發(fā)生有機(jī)電解液在負(fù)極表面還原分解、形成固體電解質(zhì)相界面膜及鋰的氧化物，使得大量的鋰離子失去活性成為“死鋰”，消耗正極材料中的鋰離子，導(dǎo)致電池的首次循環(huán)庫倫效率(ice)降低，影響電池比能量的提升。由于正極補(bǔ)鋰添加劑可以將過量鋰離子不可逆遷移至負(fù)極來補(bǔ)償負(fù)極材料中的活性鋰損失，因此備受關(guān)注。

2、富鋰鐵酸鋰li5feo4(lfo)的充放電平臺為3.5～4.0v，且理論比容量高達(dá)867mah/g，因而具有非常好的應(yīng)用前景，但純品富鋰鐵酸鋰在極片勻漿涂覆過程中由于表面殘堿過高，在勻漿涂覆過程中很容易膠團(tuán)，影響極片涂覆均勻性，進(jìn)而影響后續(xù)的電化學(xué)性能測試。

3、為了解決上述問題，提出改善涂覆難度的方法至關(guān)重要?，F(xiàn)有技術(shù)中多采用引入疏水包覆層/隔離層或水解法的方式，前者能夠?qū)垑A包含于材料內(nèi)部，提高勻漿穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性，但由于殘堿仍然存在于材料內(nèi)部，在電池工作時不可避免得與電解液接觸，催化電解液的副反應(yīng)，增加產(chǎn)氣惡化電池性能。后者則將材料溶于試劑中，通過水解反應(yīng)來減少表面殘堿，進(jìn)而降低其勻漿涂覆的難度。但由于所用試劑大多為液體，液體中的水分會與富鋰鐵酸鋰反應(yīng)，也會造成材料變質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種降低富鋰鐵酸鋰在極片勻漿涂覆過程中涂覆難度的方法，該方法首次創(chuàng)造性的利用碳源與非金屬氧化物同時包覆富鋰鐵酸鋰，解決了純品富鋰鐵酸鋰在勻漿涂覆時發(fā)生膠團(tuán)和電池性能急劇下降的問題，使其更易涂覆并具涂覆均勻性，并且碳源和非金屬氧化物的包覆層可以在一定程度上減緩富鋰鐵酸鋰在空氣中吸水變質(zhì)，提高了富鋰鐵酸鋰的空氣穩(wěn)定性。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種降低富鋰鐵酸鋰在極片勻漿涂覆過程中涂覆難度的方法，包括以下步驟：

3、在空氣濕度為10％以下的特殊環(huán)境中，將制備好的富鋰鐵酸鋰僅與碳源和非金屬氧化物混合，得到其混料，

4、將上述混料直接進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，得到利用碳源和非金屬氧化物同時包覆的富鋰鐵酸鋰，使得在極片勻漿涂覆過程中相比于富鋰鐵酸鋰本身更具涂覆均勻性。

5、上述方法中，僅需將制備好的富鋰鐵酸鋰與碳源和非金屬氧化物進(jìn)行混合并燒結(jié)，其中，非金屬氧化物在高溫處理過程中，可以與lfo表面的殘堿如li2o或lioh等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低表面殘堿，碳源由于在碳化之后比表面積增大，更易于和非水溶劑結(jié)合，使所得到的產(chǎn)品比原料更易涂覆，涂覆后更具均勻性，極大的方便了后續(xù)的電化學(xué)性能測試，除此之外，還對其空氣穩(wěn)定性能有顯著提高。

6、作為優(yōu)選，按重量百分比計(jì)，混料中加入的碳源的含量為0.5％～5％，非金屬氧化物的含量為0.1％～2％?？梢岳斫獾氖?，碳源和非金屬氧化物加入量過高會導(dǎo)致材料電阻率升高，從而影響其電化學(xué)性能，過低則會導(dǎo)致包覆不完全，對其空氣穩(wěn)定性提高不明顯。

7、作為優(yōu)選，所述碳源選自酚醛樹脂、硫磺、聚丙烯腈(pan)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚苯胺(pan)、聚乙烯醇(pva)、乙烯-乙烯醇共聚物(evoh)、乙烯-丙烯酸酯共聚物(ema)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(emma)中的至少一種。

8、作為優(yōu)選，所述非金屬氧化物選自氧化硅、氧化硼、五氧化二磷中的至少一種。

9、作為優(yōu)選，將混料在馬弗爐中直接進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；燒結(jié)溫度為400～700℃，燒結(jié)時間≥1h，優(yōu)選為3-6h?？梢岳斫獾氖?，燒結(jié)溫度過低會導(dǎo)致碳源碳化不完全，影響包覆均勻性；燒結(jié)溫度過高，則會提高能耗。

10、作為優(yōu)選，所得利用碳源和非金屬氧化物同時包覆的富鋰鐵酸鋰的表面殘堿含量小于1.31質(zhì)量％，相比于未包覆的材料降低效果明顯，殘堿含量降低之后可以有效提高涂覆過程的均勻性，極大的方便了后續(xù)電化學(xué)測試。

11、本發(fā)明還提供了一種正極活性材料，采用上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述方法制備得到的利用碳源和非金屬氧化物同時包覆的富鋰鐵酸鋰制備得到，其中，利用碳源和非金屬氧化物同時包覆的富鋰鐵酸鋰在極片勻漿涂覆過程中相比于富鋰鐵酸鋰本身更具涂覆均勻性。

12、本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，采用上述技術(shù)方案所述的正極活性材料制備得到。

13、作為優(yōu)選，將所得利用碳源和非金屬氧化物同時包覆的富鋰鐵酸鋰暴露于空氣濕度為15～25％的環(huán)境中24h后，其首次充電比容量仍保持在690mah/g以上。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

15、本發(fā)明提供了一種降低富鋰鐵酸鋰在極片勻漿涂覆過程中涂覆難度的方法，該方法首次創(chuàng)造性的利用碳源與非金屬氧化物同時包覆富鋰鐵酸鋰，解決了純品富鋰鐵酸鋰在勻漿涂覆時發(fā)生膠團(tuán)和電池性能急劇下降的問題，使其更易涂覆并具涂覆均勻性，并且碳源和非金屬氧化物的包覆層可以在一定程度上減緩富鋰鐵酸鋰在空氣中吸水變質(zhì)，提高了富鋰鐵酸鋰的空氣穩(wěn)定性，工藝簡單易于操作。

技術(shù)特征：

1.一種降低富鋰鐵酸鋰在極片勻漿涂覆過程中涂覆難度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按重量百分比計(jì)，富鋰鐵酸鋰本身的碳含量為0.5％～5％。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，按重量百分比計(jì)，混料中加入的碳源的含量為0.5％～5％，非金屬氧化物的含量為0.1％～2％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述碳源選自酚醛樹脂、硫磺、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯胺、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述非金屬氧化物選自氧化硅、氧化硼、五氧化二磷中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將混料在馬弗爐中直接進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；燒結(jié)溫度為400～700℃，燒結(jié)時間≥1h，優(yōu)選為3-6h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所得利用碳源和非金屬氧化物同時包覆的富鋰鐵酸鋰的表面殘堿含量小于1.31質(zhì)量％。

8.正極活性材料，其特征在于，采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述方法制備得到的利用碳源和非金屬氧化物同時包覆的富鋰鐵酸鋰制備得到，其中，利用碳源和非金屬氧化物同時包覆的富鋰鐵酸鋰在極片勻漿涂覆過程中相比于富鋰鐵酸鋰本身更具涂覆均勻性。

9.鋰離子電池，其特征在于，采用權(quán)利要求8所述的正極活性材料制備得到。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于，將所得利用碳源和非金屬氧化物同時包覆的富鋰鐵酸鋰暴露于空氣濕度為15～25％的環(huán)境中24h后，其首次充電比容量仍保持在690mah/g以上。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種降低富鋰鐵酸鋰在極片勻漿涂覆過程中涂覆難度的方法，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：在空氣濕度為10％以下的特殊環(huán)境中，將制備好的富鋰鐵酸鋰僅與碳源和非金屬氧化物混合，得到其混料，將上述混料直接進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，得到利用碳源和非金屬氧化物同時包覆的富鋰鐵酸鋰，使得在極片勻漿涂覆過程中相比于富鋰鐵酸鋰本身更具涂覆均勻性。該方法首次創(chuàng)造性的利用碳源與非金屬氧化物同時包覆富鋰鐵酸鋰，解決了純品富鋰鐵酸鋰在勻漿涂覆時發(fā)生膠團(tuán)和電池性能急劇下降的問題，使其更易涂覆并具涂覆均勻性，并且碳源和非金屬氧化物的包覆層可以在一定程度上減緩富鋰鐵酸鋰在空氣中吸水變質(zhì)，提高了富鋰鐵酸鋰的空氣穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：楊曉宏,王瓊,謝芳,楊雪,張德慶,張帥帥,尹雪晗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東?？苿?chuàng)新研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30