一种复合正极材料、其制备方法和锂离子电池.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105762345A(43)申请公布日2016.07.13(21)申请号201610280950.3H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2016.04.29(71)申请人湖北金泉新材料有限责任公司地址448000湖北省荆门市荆门高新区管委会办公大楼七楼湖北金泉新材料有限责任公司(72)发明人姜倩荣吕正中袁中直刘金成(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人巩克栋侯潇潇(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种复合正极材料、其制备方法和锂离子电池(57)摘要本发明提供了一种复合正极材料、其制备方法及锂离子电池，该复合正极材料包括正极材料及包覆在正极材料表面的包覆层，包覆层为无定型碳-石墨烯层，无定型碳均匀地分布在石墨烯表面。该复合正极材料通过利用喷雾器将正极材料与石墨烯分散液的混合液喷入充满保护气体的垂直煅烧炉中进行热处理的方法制得。该复合正极材料能够提高石墨烯包覆正极材料的均匀性；解决了高温下石墨烯同正极材料氧化物反应的问题和石墨烯的向异性对石墨烯导电性的限制问题；有效地改善了石墨烯的易堆叠问题，提高了正极材料的导电性；还能通过减少正极极片配方中导电剂的添加量来提高电池的比容量；能够连续生产，极大的提高了生产效率，可以大规模批量生产。CN105762345ACN105762345A权利要求书1/2页1.一种复合正极材料，包括正极材料及包覆在所述正极材料表面的包覆层，其特征在于，所述包覆层为无定形碳-石墨烯层，无定形碳分布在石墨烯表面。2.根据权利要求1所述的复合正极材料，其特征在于，所述包覆层中无定形碳与石墨烯的质量比为(1～5):1；优选地，所述复合正极材料中包覆层与正极材料的质量比为(0.01～0.2):1；优选地，所述正极材料为钴酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂、镍酸锂、锰酸锂或富锂锰基材料中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述石墨烯为通过超临界流体制备石墨烯的方法制备得到的石墨烯。3.根据权利要求1或2所述的复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将有机物分散剂分散于溶剂中，得到分散剂溶液；(2)将石墨烯分散于分散剂溶液中，得到石墨烯分散液；(3)将正极材料与步骤(2)制得的石墨烯分散液混合，得到混合液；(4)将混合液雾化，在保护气氛中进行热处理，得到所述复合正极材料。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述分散剂溶液中有机物分散剂的浓度为20～100g/L；优选地，步骤(1)中所述有机物分散剂为γ-丁内酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、乙酸乙酯、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基聚乙二醇醚或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)中所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、去离子水、无水乙醇、丙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述石墨烯分散液中石墨烯的浓度为4～20g/L；优选地，步骤(2)中所述石墨烯分散液通过如下方法制备得到：将石墨烯加入到分散剂溶液中，利用剪切分散装置分散；优选地，所述剪切分散装置的转速为1000～10000rpm；优选地，步骤(2)所述石墨烯通过超临界流体制备石墨烯的方法制备得到。6.根据权利要求3-5之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述混合液中正极材料的浓度为100～1200g/L；优选地，步骤(3)中所述正极材料为钴酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂、镍酸锂、锰酸锂或富锂锰基材料中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(3)所述混合在持续搅拌条件下进行。7.根据权利要求3-6之一所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述热处理的温度为400-1000℃；优选地，步骤(4)中所述热处理进行的时间为0.05-3min；优选地，步骤(4)所述热处理在垂直气氛炉中进行。8.根据权利要求3-7之一所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述雾化通过蠕动泵和雾化器实现；优选地，所述蠕动泵按照0.01～10L/min的流速将混合液导入雾化器中；优选地，所述雾化器喷出的雾滴最大粒径为30～60μm；2CN105762345A权利要求书2/2页优选地，步骤(4)中所述保护气氛为氩气和/或氮气气氛。9.根据权利要求3-8之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将有机物分散剂分散于溶剂中，得到有机物分散剂浓度为20～100g/L分散剂溶液；(2)将石墨烯加入到步骤(1)得到的分散剂溶液中，利用剪切分散装置进行分散，剪切分散装