一種鋰離子電池用混合正極材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，具體地，涉及一種鋰離子電池用混合正極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)的鋅銀電池、鎘鎳電池、氫鎳電池相比，鋰離子電池具有比能量高、工作電壓高、應(yīng)用溫度范圍寬、自放電效率低、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)等突出優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于移動電話、筆記本電腦和其他便攜式電器，并逐步向大功率系統(tǒng)如電動汽車、智能電網(wǎng)、衛(wèi)星以及分布式能源系統(tǒng)等領(lǐng)域拓展。從目前國內(nèi)外發(fā)展情況來看，世界各國也都對高比能量化學(xué)儲能電源提出了中長期發(fā)展規(guī)劃，比如NASA和SAFT等都將近期鋰離子電池的比能量目標(biāo)確定為250~300 Wh/kg,日本NEDO電動車動力電池發(fā)展規(guī)劃中也表示到2020年能量型鋰離子電池的能量密度將達(dá)250 Wh/kg。然而，鋰離子電池的能量密度主要受限于正極材料，因?yàn)樯逃玫呢?fù)極碳材料比容量在300~350 mAh/g左右，而常見正極材料(包括LiCo02、LiN12、尖晶石型LiMn2O4、層狀LiMn02、LiFeP04、Li [附1/3(:01/3]\1111/3]02等)的比容量為 120~165mAh/g，遠(yuǎn)低于負(fù)極材料的理論容量。近年來，NCA (鎳鈷鋁酸鋰)材料因其高容量、低成本、少污染而受到人們的關(guān)注。索尼公司采用NCA材料組裝成電池進(jìn)行測試，以0.5 C的充放倍率循環(huán)270次后，容量為10 Ah的電池仍有90%的容量保持率。在軟包裝電池中，此材料的能量密度己經(jīng)達(dá)到了 150 Wh/kg，應(yīng)用前景極為樂觀。
[0003]雖然NCA正極材料具有非?？捎^的質(zhì)量比能量，達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用的要求，但是其依然存在一些急需解決的問題:(I)由陽離子混排引起的首次循環(huán)充放電效率低以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差；(2)充電末期產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的Ni4+與電解質(zhì)發(fā)生副反應(yīng)，分解析出副產(chǎn)物O2，帶來安全隱患；(3)鎳系正極材料本身堿度大，表面粗糙，導(dǎo)致其極易吸潮，儲存性能差。針對于NCA材料較差的循環(huán)性能和安全性能，目前最主要的改性方法是對其進(jìn)行包覆，隔絕材料本身與電解液和空氣的直接接觸，從而提高材料的循環(huán)性能，但這種改性方法工藝相對復(fù)雜，不利于工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于鋰離子電池用混合正極材料，提高NCA材料的安全性能和循環(huán)性能，尤其是在高溫下的循環(huán)性能。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池用混合正極材料，其中，該正極材料包含NCA正極材料和LFPO正極材料；所述的NCA正極材料和LFPO正極材料的化學(xué)計量比為9:1~7:3。
[0006]上述的鋰離子電池用混合正極材料，其中，所述的NCA正極材料為LiNi0 15-^10.05。2。
[0007]上述的鋰離子電池用混合正極材料，其中，所述的NCA正極材料，其晶粒為球形。
[0008]上述的鋰離子電池用混合正極材料，其中，所述的NCA正極材料，平均粒徑為12?16 μ mD
[0009]上述的鋰離子電池用混合正極材料，其中，所述的NCA正極材料，平均粒徑為14 μ mD
[0010]上述的鋰離子電池用混合正極材料，其中，所述的LFPO正極材料為LiFePO4。
[0011]上述的鋰離子電池用混合正極材料，其中，所述的LFPO正極材料，顆粒的平均粒徑為 60~100nm。
[0012]上述的鋰離子電池用混合正極材料，其中，所述的LFPO正極材料，顆粒的平均粒徑為80nm。
[0013]本發(fā)明還提供了一種上述的鋰離子電池用混合正極材料的制備方法，其中，所述的方法包含:步驟1，按比例準(zhǔn)確稱量NCA正極材料和LFPO正極材料；所述的NCA正極材料和LFPO正極材料的化學(xué)計量比為9:1~7:3 ;步驟2，將稱量好的材料混合進(jìn)行球磨，得到混合材料，作為鋰離子電池的正極活性物質(zhì)。
[0014]上述的鋰離子電池用混合正極材料的制備方法，其中，步驟2所述的球磨，是將稱量好的材料放入球磨罐中球磨1~2小時，球磨轉(zhuǎn)速為lOOrpm。
[0015]本發(fā)明提供的鋰離子電池用混合正極材料及其制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
首次采用NCA (鎳鈷鋁酸鋰)和LFPO (磷酸鐵鋰)兩種物質(zhì)混合作為正極活性材料，利用磷酸鐵鋰材料良好的安全性能和循環(huán)性能彌補(bǔ)NCA正極材料安全性差的缺點(diǎn)，同時保持NCA材料的高的放電比容量，將二者混合作為鋰離子電池用正極材料，使之更適合市場的需求。該混合正極材料制備方法簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所選用原材料以及所制備的鋰離子電池用混合正極材料的掃描電鏡圖。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的鋰離子電池用混合正極材料的X射線衍射圖。
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的鋰離子電池用混合正極材料首次充電完全后的差熱分析曲線。
[0019]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的鋰離子電池用混合正極材料的循環(huán)伏安曲線。
[0020]圖5是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的鋰離子電池用混合正極材料高溫下的循環(huán)性能曲線圖。
[0021]圖6是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的鋰離子電池用混合正極材料首次充電完全后的阻抗圖。
[0022]圖7是本發(fā)明實(shí)施例3所制備的鋰離子電池用混合正極材料的首次充放電曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步地說明。
[0024]本發(fā)明提供的鋰離子電池用混合正極材料，包含NCA正極材料和LFPO正極材料。
[0025]NCA正極材料和LFPO正極材料的化學(xué)計量比為9:1~7: 3。
[0026]NCA正極材料為LiNiasCoa 15A10.0502,其晶粒為球形，平均粒徑為12~16 μ m，優(yōu)選為14 μ mD
[0027]LFPO正極材料為LiFePO4,顆粒的平均粒徑為60~100nm，優(yōu)選為80nm。
[0028]本發(fā)明還提供了該鋰離子電池用混合正極材料的制備方法，包含:步驟1，按比例準(zhǔn)確稱量NCA正極材料和LFPO正極材料；NCA正極材料和LFPO正極材料的化學(xué)計量比為9:1~7:3 ;步驟2，將稱量好的材料混合放入球磨罐中進(jìn)行球磨1~2小時，球磨轉(zhuǎn)速為10rpm0得到的混合材料，作為鋰離子電池的正極活性物質(zhì)。
[0029]以下通過實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0030]實(shí)施例1
步驟I，按照化學(xué)計量比9: I準(zhǔn)確稱量NCA和LFPO正極材料，步驟