一种正极材料及制备方法、电池与流程

allin2025-05-16  63


本申请属于电池材料,具体涉及一种正极材料及制备方法、电池。


背景技术:

1、富锂锰基层状氧化物(llos)是一种新型的锂电池正极材料,可发生阴、阳离子的可逆氧化还原反应,具有远高于高电压钴酸锂、高镍三元正极材料的放电比容量,在开发高能量密度锂电池方向上具有极高的潜力。

2、然而富锂锰基体系电压较高,所需电解液黏度较高,电芯浸润困难,易发生析锂等安全隐患。因此,如何改善电芯浸润效果,进而提高富锂锰基的循环性能,是目前需要解决的问题。


技术实现思路

1、本发明提供一种正极材料及制备方法、电池,旨在解决现有富锂锰基体系电池的电芯浸润效果不佳、电性能不理想的问题。

2、一方面,本申请实施例提供一种正极材料,包括富锂锰基内核与包覆在所述内核表面的包覆层,其中,所述内核包括富锂锰基材料,所述包覆层包括含氟过氧化物。

3、在一些实施例中,所述包覆层中氟元素的质量百分比为50~70%。

4、在一些实施例中,所述包覆层的厚度为50~80nm。

5、在一些实施例中,所述内核的粒径为600~800nm。

6、在一些实施例中,所述含氟过氧化物包括双(五氟丙酰基)过氧化物、c6f10o4和c6h2f8o3中的至少一种。

7、在一些实施例中,所述富锂锰基材料包括化学式为nli2mno3·(1-n)linixmn(1-x-y)coyo2;其中,0.1<n<1,0<x≤0.3,0≤y≤0.1。另一方面,本申请实施例还提供一种正极材料的制备方法,包括如下步骤:

8、将富锂锰基材料、含氟酸酐与酯类化合物混合,加热进行反应,得到反应液;

9、对所述反应液进行干燥,得到所述正极材料;

10、其中,所述富锂锰基材料包括化学式为nli2mno3·(1-n)linixmn(1-x-y)coyo2;其中,0.1<n<1,0<x≤0.3,0≤y≤0.1。在一些实施例中,所述含氟酸酐包括五氟丙酸酐和2,2,3,3-四氟丙酸钠中的至少一种。

11、在一些实施例中,所述酯类化合物包括乙酸乙酯、丙酸甲酯中的至少一种。

12、在一些实施例中,所述富锂锰基材料、含氟酸酐与酯类化合物的质量比为(80~90):(5~10):(5~10)。

13、在一些实施例中,所述加热进行反应的时间为10~50min。

14、在一些实施例中,所述加热进行反应的温度为50~65℃。

15、在一些实施例中,将富锂锰基材料、含氟酸酐与酯类化合物混合的步骤,进一步包括:

16、将所述富锂锰基材料加入所述含氟酸酐的溶液中,进行第一次搅拌,过滤,得到固体混合物;

17、将所述固体混合物加入所述酯类化合物的溶液中,进行第二次搅拌;

18、其中,所述含氟酸酐的溶液中的溶剂包括乙醇;所述酯类化合物的溶液中溶剂包括乙醇。

19、在一些实施例中,所述含氟酸酐的溶液中,所述含氟酸酐的浓度为1~3wt%。

20、在一些实施例中,所述酯类化合物的溶液中,所述酯类化合物的浓度为1~3wt%。

21、在一些实施例中,所述第一次搅拌的时间为5~25min。

22、最后,本申请实施例还提供一种电池,包括正极片,所述正极片包括上述任意实施例中的正极材料或包括如上述任意实施例中的制备方法制得的正极材料。

23、本申请提供一种正极材料,包括富锂锰基内核与包覆在内核表面的包覆层,其中,内核包括富锂锰基材料,包覆层包括含氟过氧化物。通过使用分散的含氟过氧化物的分子包覆富锂锰基材料,能够使电解液在电池正极表面实现更好的分散,从而提升电芯整体更好的浸润效果,使锂离子更容易透过包覆层进入负极,降低电芯阻抗,防止析锂的产生。本申请提供一种正极材料的制备方法,包括:将富锂锰基材料、含氟酸酐与酯类化合物混合,加热进行反应,得到反应液;对反应液进行干燥,得到正极材料;其中,富锂锰基材料包括化学式为nli2mno3·(1-n)linixmn(1-x-y)coyo2;0.1<n<1,0<x≤0.3,0≤y≤0.1。通过将富锂锰基材料、含氟酸酐与酯类化合物在溶液中依次混合并进行反应生成包覆层,一方面确保了包覆层中含氟过氧化物的分布均匀,另一方面无需高温烧结,避免了有机化合物在高温下发生分解的问题,工艺条件简单温和,便于操作推广。



技术特征:

1.一种正极材料,其特征在于,包括富锂锰基内核与包覆在所述内核表面的包覆层,其中,所述内核包括富锂锰基材料,所述包覆层包括含氟过氧化物。

2.根据权利要求1所述的一种正极材料,其特征在于,所述包覆层中氟元素的质量百分比为50~70%;和/或,

3.根据权利要求1所述的一种正极材料,其特征在于,所述含氟过氧化物包括双(五氟丙酰基)过氧化物、c6f10o4和c6h2f8o3中的至少一种;和/或,

4.一种如权利要求1~3中任意一项所述的正极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

5.根据权利要求4所述的一种正极材料的制备方法,其特征在于,所述含氟酸酐包括五氟丙酸酐和2,2,3,3-四氟丙酸钠中的至少一种;和/或,

6.根据权利要求4所述的一种正极材料的制备方法,其特征在于,所述富锂锰基材料、含氟酸酐与酯类化合物的质量比为(80~90):(5~10):(5~10)。

7.根据权利要求4所述的一种正极材料的制备方法,其特征在于,所述加热进行反应的时间为10~50min;和/或,

8.根据权利要求4所述的一种正极材料的制备方法,其特征在于,将富锂锰基材料、含氟酸酐与酯类化合物混合的步骤,进一步包括:

9.根据权利要求8所述的一种正极材料的制备方法,其特征在于,所述含氟酸酐的溶液中,所述含氟酸酐的浓度为1~3wt%;和/或,

10.一种电池,包括正极片,其特征在于,所述正极片包括如权利要求1~3中任意一项所述的正极材料或包括如权利要求4~9中任意一项所述的制备方法制得的正极材料。


技术总结
本申请提供了一种正极材料及制备方法、电池。正极材料包括富锂锰基内核与包覆在内核表面的包覆层,其中,内核包括富锂锰基材料,包覆层包括含氟过氧化物。通过使用分散的含氟过氧化物的分子包覆富锂锰基材料,能够使电解液在电池正极表面实现更好的分散,从而提升电芯整体更好的浸润效果,使锂离子更容易透过包覆层进入负极,降低电芯阻抗,防止析锂的产生。正极材料的制备方法包括:将富锂锰基材料、含氟酸酐与酯类化合物混合,加热进行反应,得到反应液;对反应液进行干燥,得到正极材料,一方面确保了包覆层中含氟过氧化物的分布均匀,另一方面无需高温烧结,避免了有机化合物在高温下发生分解的问题,工艺条件简单温和,便于操作推广。

技术研发人员:田轶文,李云明,胡建伟,邱呈雨,刘心同
受保护的技术使用者:蜂巢能源科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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