一种高容量高循环性能的锂离子电池阴极材料的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种高容量高循环性能的锂离子电池阴极材料，该材料含有下式所示组成的成分：MaNbAsdYeCf其中，M为选自In和/或Ga；N为选自Cr和/或Sc；Y为Si和/或Ge；单质C为炭黑或者石墨；a、b、d、e和f表示相对于M、N、As、Y和C的总重量，M、N、As、Y和C各自所占的重量比，其中，a+b为0.5-0.7，d+e为0.2-0.6，f为0.1-0.25，e/d的范围为0到1/1.4，b/a的范围为0到1/1.5。本发明的高容量高循环性能的锂离子电池阴极材料具有更高的容量和更好地循环性能。
【专利说明】一种高容量高循环性能的锂离子电池阴极材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锂离子电池，特别涉及一种用于锂离子电池的阴极复合材料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 对于便携式电子器械例如个人数字辅助设备、蜂窝电话和笔记本电脑的需求一直 不断增加。设计这些便携式器械使得它们更加紧凑、更薄和更轻的需要同样也日益增加。除 了这一己经非常广泛且连续增长的市场之外，基于混合动力驱动的车辆看起来也处于非常 先进的开发状态并将持续增长使用。相应地，为这些器械供应电源的电池是这些器械中更 加重要的组成部分。迄今为止特别使用锂电池作为用于该类便携式器械的主要电源并被认 为是向混合动力、插电混合动力（电池也在电源处充电）和完全电动车辆供应电源的唯一 可能，因为它们非常轻且具有高的能量密度。
[0003]锂电池尤其包含活性阴极材料、活性阳极材料和隔膜。例如，可以用于锂电池的 活性阴极材料和活性阳极材料由US5837015、US5635151已知。用于锂电池的活性阴极 材料可以由含锂过渡金属氧化物构成，例如LiCo0 2、LiMn02、LiNi02和二元或三元化合物 (LiCou-yNixMnA)、硫属元素化合物如MoS 2、和金属磷酸盐如LiFePO^由于这些化合物具 有层状晶体结构，锂离子可以可逆地嵌入这些结构中/从这些结构中解脱。为此，常常使用 这些化合物作为用于锂电池的活性阴极材料。而目前商品化锂离子电池的负极材料均为碳 材料，主要是石油焦炭和石墨，其中具有代表性的是Sony公司的石油焦炭负极材料，但容 量较低，而循环性能较差的A&T公司的负极材料为高容量石墨化介稳相沥青基炭纤维。
【发明内容】
[0004]为了改善高容量锂离子电池的循环性能，本发明的一个目的是提供一种用于锂离 子电池阴极的材料，该材料含有下式所示组成的成分：
[0005] MaNbAsdYeCf
[0006]其中，Μ为选自In和/或Ga;N为选自Cr和/或Sc ;Y为Si和/或Ge ;单质C为 炭黑或者石墨；a、b、d、e和f表示相对于m、N、As、Y和C的总重量，M、N、As、Y和C各自所占 的重量比，其中，a+b 为 〇· 5-0. 7, d+e 为 0. 2-0. 6, f 为 0. 1-0. 25, e/d 的范围为 0 到 1/1. 4， b/a的范围为0到1/1· 5, a+b优选为〇· 6-0. 7, d+e优选为0· 4-0. 6, f优选为0· 2-0· 25。 [0007]在一种优选的实施方式中，a+b优选为〇· 6, d+e优选为0· 4, f优选为0· 2。
[000S]在一种优选的实施方式中，e/d的范围为1/1. 6, b/a的范围为1/1. 8。
[0009]另外，本发明还提供了一种制备用于锂离子电池阴极的材料的制备方法，根据上 述的成分，称取单质原料，混合得到混合物，将所述混合物置于不锈钢罐，并将所述不锈钢 _置于尚遗行星球磨机中球磨，球磨速度为230-250rpm,时间为50-60分钟，过60-70微米 筛，之后制备电极，将活性材料，聚偏氟乙烯黏合剂和碳黑与N-甲基吡咯烷酮形成浆料，并 将所述浆料涂覆到铜箔上制得所述阴极材料。
[0010]在一种优选的实施方式中，活性材料占80%，聚偏氟乙烯黏合剂占12%，碳黑占 8 % 〇
[0011]本发明复合材料通过添加剂元素提升电化学性能，其中通过添加的金属组分N，以 稀释活动相，使总体积膨胀最小化，并降低第一次循环的可逆容量损失，提高循环性能。组 分N可以选择Cr和/或Sc，本发明中还包括碳，可以简化复合物的合成，提高复合物颗粒的 导电性能。
[0012]与现有技术中的阴极复合材料相比，本发明的复合材料具有更高的容量和更好地 循环性能。
【具体实施方式】
[0013] 实施例1
[0014] InQ. 3CrQ. 2As。. 2Ge。. 2C0.1 t〇〇15]根据上述的成分，称取单质原料，混合得到混合物，将所述混合物置于不锈钢罐， 并将所述不锈钢罐置于高能行星球磨机中球磨，球磨速度为250rpm，时间为50分钟，过60 微米筛，之后制备电极，将8〇 %活性材料，12 %聚偏氟乙烯黏合剂和8 %碳黑与N-甲基吡咯 烷酮形成浆料，并将所述浆料涂覆到铜箔上制得所述阴极材料。
[0016] 实施例2
[0017] Ga0 3Sc0 2As0 2Si0 2C〇 i
[0018] 根据上述的成分，称取单质原料，混合得到混合物，将所述混合物置于不锈钢罐， 并将所述不锈钢罐置于高能行星球磨机中球磨，球磨速度为235rpm，时间为55分钟，过70 微米筛，之后制备电极，将 8〇%活性材料，12%聚偏氟乙烯黏合剂和8%碳黑与N-甲基吡咯 烷酮形成浆料，并将所述浆料涂覆到铜箔上制得所述阴极材料。
[0019] 实施例3
[0020] Ga〇. 4Sc〇. 2As〇. 2Si0. jC。. 1
[0021] 根据上述的成￡，称取单质原料，混合得到混合物，将所述混合物置于不锈钢罐， 并将所述不锈钢_直于尚能行星球磨机中球磨，球磨速度为250rpm，时间为50分钟，过60 微米筛，之后制备电极，将 8〇%活性材料，12%聚偏氟乙烯黏合剂和8%碳黑与N-甲基吡咯 烷酮形成浆料，并将所述浆料涂覆到铜箔上制得所述阴极材料。
[0022] 实施例4
[0023] In0.4Sc0.2As 0.2Si0. {〇.丄
[0024] 根据上述的成￡，称取单质原料，混合得到混合物，将所述混合物置于不锈钢罐， 并将所述不锈钢罐置于高能行星球磨机中球磨，球磨速度为240rpm，时间为60分钟，过70 微米筛，之后制备电极，将80%活性材料，12%聚偏氟乙烯黏合剂和8%碳黑与N-甲基吡咯 烷酮形成浆料，并将所述浆料涂覆到铜箔上制得所述阴极材料。
[0025]通过对实施例1-4的阴极材料组装的电池进行容量及能量密度测试及循环性能 测试，同时选择目前较常用的市售的LiMn02(比较例1)、LiNi02(比较例2)、LiFeP0 4(比较 例3)作为比较例，进行平行测试，得出如下的结果：
[0026] 表1容量及能量密度测试结果
[0027]
【权利要求】
1. 一种用于锂离子电池阴极的材料，其特征在于：所述材料含有下式所示组成的成 分：MaN bAsdYeCf其中，Μ为选自In和/或Ga ;N为选自Cr和/或Sc ;Y为Si和/或Ge ;单 质C为炭黑或者石墨；a、b、d、e和f表示相对于Μ、N、As、Y和C的总重量，Μ、N、As、Y和 C各自所占的重量比，其中，a+b为0.5-0. 7, d+e为0.2-0. 6, f为0. 1-0. 25, e/d的范围为 0到1/1. 4, b/a的范围为0到1/1. 5, a+b优选为0. 6-0. 7, d+e优选为0. 4-0. 6, f优选为 0. 2~0, 25〇
2. 如权利要求1所述的阴极的材料，其特征在于，a+b优选为0. 6, d+e优选为0. 4, f优 选为0. 2。
3. 如权利要求1-2之一所述的阴极的材料，其特征在于，e/d的范围为1/1. 6, b/a的范 围为1/1. 8。
4. 一种制备权利要求1-3之一所述的用于锂离子电池阴极的材料的制备方法，其特征 在于：根据材料的组成称取单质原料，混合得到混合物，将所述混合物置于不锈钢罐，并将 所述不锈钢罐置于高能行星球磨机中球磨，球磨速度为230-250rpm，时间为50-60分钟，过 60-70微米筛，之后制备电极，将活性材料，聚偏氟乙烯黏合剂和碳黑与N-甲基吡咯烷酮形 成浆料，并将所述浆料涂覆到铜箔上制得所述阴极材料。
5. 如权利要求1-4之一所述的方法，所述活性材料占80%，所述聚偏氟乙烯黏合剂占 12 *%，所述碳黑占8 。
【文档编号】H01M4/62GK104300149SQ201410128371
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】张波, 林道松 申请人:绍兴安卡汽车配件有限公司, 林道松