[发明专利]一种三元电池复合正极材料的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于三元电池领域，尤其涉及一种三元电池复合正极材料的制备方法及应用。

背景技术

随着全球不可再生资源日益枯竭，能源危机突现。同时，化石能源开发利用过程中造成的环境污染和生态破坏等问题日益突出，上述问题对人类的生存和经济发展提出了挑战。因此，寻找可替代能源及开发高效储能技术显得尤为重要。目前，一方面通过大力发展电动汽车和混合电动汽车实现节能减排；另一方面积极开发新的可再生能源，如风能、太阳能、地热能、潮汐能等可再生能源。随着风力发电、太阳能、核能发电等新型能源的兴起，如何有效地实现电能的储存、分配与使用，逐渐成为新能源发电大规模推广所面临的挑战。

化学电源是一种化学能与电能相互转化并存储的装置，在合理利用各种新型能源中起着重要的桥梁作用。相比较其他类型的化学电源，锂离子电池具有绝对优势：高能量密度、高工作电压、高功率密度、长寿命、无记忆效应、安全、环境友好等，被视为驱动电动汽车的最佳选择，也是最有希望应用于大规模储能的电池技术之一。

众所周知，目前锂离子电池存在一定的安全问题，如果制备工业或条件控制不严，就会产生安全事故。对于三元正极材料电池，虽然凭借其高克容量、高电压、高能量密度、高压实密度、较低成本，应用越来越广泛，尤其是动力电池领域；但是，三元材料本身的热稳定性较差，受热易分解同时引发一系列问题，在安全性能测试上特别是过充、针刺测试上容易存在起火爆炸的现象。

中国专利公开号CN102117913A公开了使用混合正极材料的动力电池，该 申请动力电池的正极包括活性物质、导电剂、粘结剂和溶液，活性物质采用三元材料和磷酸铁锂的混合材料，其中，磷酸铁锂重量比为5％～95％，其混合方法采用简单的物理混合，最后制备成全电池的安全性能优于纯三元电池。中国专利公开号CN102386409A公开了一种磷酸铁锂锂离子电池正极用浆料，该申请所述磷酸铁锂锂离子电池正极用浆料，包括87-95份掺杂磷酸铁锂、2-7份导电剂、3-6份粘结剂和82-127份溶剂，所述掺杂磷酸铁锂中掺杂有三元材料，其中，磷酸铁锂与三元材料的质量配比为94.5-96：4-5.5，所述三元材料为镍钴锰酸锂，其化学通式为LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，0.2≦x≦0.8，0.1≦y≦0.4，以其为正极材料制作的锂离子电池，其容量和平台电压大大高于纯磷酸铁锂电池，可充电电压得到提高，内阻和倍率明显改善，电子导电性能得到提高，且具有较好的综合性能。然而，上述发明的不足之处在于，其正极活性物质均采用简单的物理混合，并不能保证三元材料和磷酸铁锂混合均匀，因此，容易产生两种活性物质各自团聚的现象，从而导致复合正极材料均一性差、批次一致性差，进而导致电池安全性能不稳定，具体表现为由上述方法制得的电池有部分能通过安全性能测试，而有部分电池则通不过安全性能测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三元电池复合正极材料的制备方法，旨在解决现有三元电池复合正极材料的制备方法不能保证三元材料和磷酸铁锂混合均匀，导致两种活性物质各自发生团聚，影响电池电化学性能和安全性能的问题。

本发明的另一目的在于提供一种三元电池复合正极材料

本发明的再一目的在于提供一种三元电池。

本发明的又一目的在于提供一种三元电池的制备方法。

本发明是这样实现的，一种三元电池复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

提供三元材料和磷酸铁锂；

将所述三元材料和磷酸铁锂进行混合形成混合物料，将所述混合物料进行球磨处理，使得所述混合物料的粒径符合正态分布，得到三元电池复合正极材料，其中，所述三元材料的中位径D50为8-10um，所述磷酸铁锂的中位径D50为1-2um，所述混合物料的中位径D50为9-13um。

相应的，一种上述方法制备的三元电池复合正极材料，所述三元电池复合正极材料的粒径呈正态分布，其中，所述复合正极材料为核壳结构。

以及，一种三元电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极的正极材料为上述方法制备的三元电池复合正极材料。

相应的，一种三元电池的制备方法，包括以下步骤：

提供第一导电剂、第一粘结剂、第一溶剂和按上述方法制备的三元电池复合正极材料，将各组分制备形成正极浆料涂敷在正极片上形成正极；

提供负极材料、第二导电剂、第二粘结剂、增稠剂和第二溶剂，将各组分制备形成负极浆料涂敷在负极片上形成负极；