一種復合三元材料及其制備方法與鋰離子電池技術

本發明專利技術公開一種復合三元材料及其制備方法與鋰離子電池，包括步驟：將釩源加入到草酸溶液中，然后加入磷源、鋰源，接著加入三元材料攪拌均勻，隨后滴加乙二醇、乙二胺，于150～200℃反應2～4h，得前驅體；將前驅體在80～120℃真空干燥6～10h后研磨均勻，然后在800～860℃燒結8～15h；隨爐冷卻，即得NLiNi

Composite three element material and preparation method thereof and lithium ion battery

The invention discloses a three element composite material and its preparation method and lithium ion battery, comprising the following steps: the source of vanadium into oxalic acid solution, then adding phosphorus source, lithium source, then add three yuan of material mixing, then adding ethylene glycol and ethylenediamine, from 150 to 200 DEG C 2 ~ 4H. Precursor; precursor in the 80 to 120 DEG C vacuum drying 6 ~ 10h after grinding evenly, then at 800 to 860 DEG C sintering of 8 ~ 15h; with the furnace cooling, which was NLiNi

【技術實現步驟摘要】
一種復合三元材料及其制備方法與鋰離子電池
本專利技術涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種復合三元材料及其制備方法與鋰離子電池。
技術介紹
隨著新能源汽車的發展進程，使得對高能量密度的電池應用成為追逐的熱點。鎳鈷錳酸鋰三元材料以其能量密度高，循環性能好，而受到追捧；而且因為單位質量帶電量高，整車重量下降，續航里程也就相應提高了。但三元材料熱穩定性較差，易造成“熱失控”，在極短的時間內就會爆燃，存在較大的安全風險，使其在新能源領域的廣泛應用嚴重受阻。只有解決三元鋰離子電池的安全性問題，三元鋰離子電池在乘用車、專用車市場才會有更好的應用。因此，現有技術還有待于改進和發展。
技術實現思路
鑒于上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種復合三元材料及其制備方法與鋰離子電池，旨在解決現有三元材料難以滿足實際需要、安全性差的問題。本專利技術的技術方案如下：一種復合三元材料的制備方法，其中，包括步驟：A、將釩源加入到草酸溶液中攪拌溶解，然后加入磷源、鋰源，接著加入三元材料攪拌均勻，隨后逐漸滴加乙二醇、乙二胺，于150～200℃反應2～4h，抽濾、洗滌后得前驅體NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1；B、將前驅體NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C在80～120℃真空干燥6～10h，干燥后研磨均勻，然后惰性氣氛下將研磨后的粉體在800～860℃燒結8～15h；C、隨爐冷卻，即得復合三元材料NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1。所述的復合三元材料的制備方法，其中，所述釩源為偏礬酸銨、五氧化二釩、三氯化釩中的一種。所述的復合三元材料的制備方法，其中，所述磷源為磷酸、磷酸銨、磷酸二銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨中的一種。所述的復合三元材料的制備方法，其中，所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰中的一種。所述的復合三元材料的制備方法，其中，所述釩源：草酸：磷源：鋰源：乙二醇：乙二胺的摩爾比為2:3:3:3:6-9:7-10。所述的復合三元材料的制備方法，其中，所述惰性氣氛為氦氣、氬氣或氮氣中的一種。一種復合三元材料，其中，采用如上任一所述的復合三元材料的制備方法制備而成；所述復合三元材料為NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1。一種鋰離子電池，其中，包括正極、負極和電解液，所述正極采用如上所述復合三元材料、粘結劑和導電劑制備而成。所述的鋰離子電池，其中，所述復合三元材料、粘結劑和導電劑的質量比例為85-95:2-10:5-10。所述的鋰離子電池，其中，所述粘結劑為PVDF，所述導電劑為乙炔黑。有益效果：本專利技術在三元材料表面形成一層Li3V2(PO4)3/C包覆層，可阻止三元材料與電解液的直接接觸，減少與電解液接觸發生的副反應，抑制三元材料對電解液的催化分解反應。非正常使用狀態下，包覆層減緩了三元材料對電解液的催化反應，緩解熱量的瞬間集聚，抑制了電池熱失控狀態下的劇烈反應，防止爆炸等危險狀態的發生。具體實施方式本專利技術提供一種復合三元材料及其制備方法與鋰離子電池，為使本專利技術的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本專利技術進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術的一種復合三元材料的制備方法較佳實施例，其中，包括步驟：A、將釩源加入到草酸溶液中攪拌溶解，然后加入磷源、鋰源，接著加入三元材料攪拌均勻，隨后逐漸滴加乙二醇、乙二胺，于150～200℃反應2～4h，抽濾、洗滌后得前驅體NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1；上述步驟A具體為，將釩源加入到一定濃度的草酸溶液中攪拌溶解，然后按照原料摩爾比加入磷源、鋰源，接著依據N值加入一定量的三元材料攪拌均勻，隨后按照原料摩爾比逐漸滴加乙二醇、乙二胺，反應釜中于150～200℃（如180℃）反應2～4h（如3h），抽濾、洗滌后得前驅體NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1，優選地，N值為0.9。步驟A中，所述釩源可以為但不限于偏礬酸銨、五氧化二釩、三氯化釩中的一種。優選地，所述釩源為偏礬酸銨。所述磷源可以為但不限于磷酸、磷酸銨、磷酸二銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨中的一種。優選地，所述磷源為磷酸二氫銨。所述鋰源可以為但不限于碳酸鋰、氫氧化鋰中的一種。優選地，所述鋰源為碳酸鋰。所述釩源：草酸：磷源：鋰源：乙二醇：乙二胺的摩爾比為2:3:3:3:6-9:7-10。優選地，所述釩源：草酸：磷源：鋰源：乙二醇：乙二胺的摩爾比為2:3:3:3:8:8。B、將前驅體NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C在80～120℃真空干燥6～10h，干燥后研磨均勻，然后惰性氣氛下將研磨后的粉體在800～860℃燒結8～15h；上述步驟B具體為，將前驅體NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C在80～120℃真空干燥6～10h，干燥后研磨均勻，然后惰性氣氛下，將研磨后的粉體裝入剛玉舟內，在800～860℃高溫燒結8～15h。優選的干燥條件為100℃真空干燥8h，優選的燒結條件為830℃高溫燒結12h。所述惰性氣氛為氦氣、氬氣或氮氣中的一種，優選的惰性氣氛為氮氣。C、隨爐冷卻，即得復合三元材料NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1。本專利技術的一種復合三元材料，其中，采用如上任一所述的復合三元材料的制備方法制備而成；所述復合三元材料為復合三元材料NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1，優選地，N值為0.9。由于現有三元材料的熱穩定性差，本專利技術在三元材料表面形成一層Li3V2(PO4)3/C包覆層，可阻止三元材料與電解液的直接接觸，減少與電解液接觸發生的副反應，抑制三元材料對電解液的催化分解反應。非正常使用狀態下，包覆層減緩了三元材料對電解液的催化反應，緩解熱量的瞬間集聚，抑制了電池熱失控狀態下的劇烈反應，防止爆炸等危險狀態的發生。本專利技術的一種鋰離子電池，其中，包括正極、負極和電解液，所述正極采用如上所述復合三元材料、粘結劑和導電劑制備而成。所述復合三元材料、粘結劑和導電劑的質量比例為85-95:2-10:5-10，優選的質量比例為90:3:7。優選地，所述粘結劑可以為PVDF，所述導電劑可以為乙炔黑。本專利技術正極的制備步驟如下：將復合三元材料、粘結劑（如PVDF）和導電劑（如乙炔黑）按質量比例85-95:2-10:5-10在溶劑（如N-甲基吡咯烷酮）中充分混合均勻，將混合均勻后所得漿料涂于鋁箔上，120℃真空干燥除去溶劑和水分，將極片截成圓形電極作為正極（即工作電極）。本專利技術鋰離子電池的制備步驟如下：在充滿氬氣的手套箱中，以金屬鋰片作為對電極，Celgard2400為隔膜，1mol/L的LiPF6/EC-EMC-D本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合三元材料的制備方法，其特征在于，包括步驟：A、將釩源加入到草酸溶液中攪拌溶解，然后加入磷源、鋰源，接著加入三元材料攪拌均勻，隨后逐漸滴加乙二醇、乙二胺，于150～200℃反應2～4h，抽濾、洗滌后得前驅體NLiNi

【技術特征摘要】
1.一種復合三元材料的制備方法，其特征在于，包括步驟：A、將釩源加入到草酸溶液中攪拌溶解，然后加入磷源、鋰源，接著加入三元材料攪拌均勻，隨后逐漸滴加乙二醇、乙二胺，于150～200℃反應2～4h，抽濾、洗滌后得前驅體NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1；B、將前驅體NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C在80～120℃真空干燥6～10h，干燥后研磨均勻，然后惰性氣氛下將研磨后的粉體在800～860℃燒結8～15h；C、隨爐冷卻，即得復合三元材料NLiNixCoyMnzO2/(1-N)Li3V2(PO4)3/C，其中，x+y+z=1，0.5≤N<1。2.根據權利要求1所述的復合三元材料的制備方法，其特征在于，所述釩源為偏礬酸銨、五氧化二釩、三氯化釩中的一種。3.根據權利要求1所述的復合三元材料的制備方法，其特征在于，所述磷源為磷酸、磷酸銨、磷酸二銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨中的一種。4....

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉立君，宋翠環，
申請(專利權)人：深圳市鑫永豐科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44