本發(fā)明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種復合材料正極的制備方法。

背景技術：

作為鋰離子電池的正極材料，鎳鈷錳酸鋰(NCM)三元材料的理論比容量較高，約278mAh/g，充放電過程中體積變化小(小于2％)，振實密度大，能量密度高，實際比容量可達140-180mAh/g(同鎳、鈷、錳比例有關)，但是，其500次的循環(huán)壽命以及安全性能較差，很難滿足目前對鋰離子電池高安全性、長壽命的要求；而磷酸錳鐵鋰(LMFP)材料的電壓平臺高，熱穩(wěn)定性、循環(huán)穩(wěn)定性性能較好，但是，其理論比容量較低，只有約170mAh/g，實際比容量約120mAh/g，無法發(fā)揮其高電壓的優(yōu)勢。

鑒于此，實有必要提供一種復合材料正極的制備方法以克服以上缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種復合材料正極的制備方法，應用本發(fā)明提供的方法所制備的正極，鋰離子電池的能量密度高，循環(huán)壽命長且熱穩(wěn)定性能優(yōu)異。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種復合材料正極的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：按一定比例稱取磷酸錳鐵鋰LMFP與鎳鈷錳酸鋰NCM；

步驟二：將步驟一得到的混合材料中加入分散介質，并進行球磨，充分混合后在干燥箱中進行干燥處理，干燥溫度為70-80℃，干燥時間為8-10h；

步驟三：對步驟二得到的混合物進行充分研磨，得到磷酸錳鐵鋰加鎳鈷錳酸鋰的復合材料；

步驟四：將步驟三得到的復合材料經涂布、干燥及沖片制備成正極。

具體的，所述步驟一中磷酸錳鐵鋰和鎳鈷錳酸鋰的配比為Li：Ti＝4：6。

具體的，所述分散介質為無水乙醇，所述無水乙醇與步驟一得到的混合材料的質量比為1：1-1：2。

具體的，所述步驟二中的球磨方式為濕法球磨，球磨時間為4-8h，球磨轉速為200-300rpm。

具體的，所述步驟三中的研磨時間為40分鐘以上。

相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供的復合材料正極的制備方法，將磷酸錳鐵鋰與鎳鈷錳酸鋰進行機械球磨混合，利用鎳鈷錳酸的高容量與磷酸錳鐵鋰材料的高電壓、循環(huán)性能以及熱穩(wěn)定性相結合，應用本發(fā)明提供的方法所制備的正極，鋰離子電池的能量密度高，循環(huán)壽命長且熱穩(wěn)定性能優(yōu)異。

【附圖說明】

圖1為應用本發(fā)明實施例所制備的復合材料正極的電池在0.5C倍率下的充放電曲線圖；

圖2為應用本發(fā)明實施例所制備的復合材料正極的電池在3C倍率下的循環(huán)性能曲線圖。

【具體實施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術方案和有益技術效果更加清晰明白，以下結合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種復合材料正極的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：按一定比例稱取磷酸錳鐵鋰LMFP與鎳鈷錳酸鋰NCM；

步驟二：將步驟一得到的混合材料中加入分散介質，并進行球磨，充分混合后在干燥箱中進行干燥處理，干燥溫度為70-80℃，干燥時間為8-10h；

步驟三：對步驟二得到的混合物進行充分研磨，得到磷酸錳鐵鋰加鎳鈷錳酸鋰的復合材料；

步驟四：將步驟三得到的復合材料經涂布、干燥及沖片制備成正極。

具體的，所述步驟一中磷酸錳鐵鋰和鎳鈷錳酸鋰的配比為Li：Ti＝4：6。

具體的，所述分散介質為無水乙醇，所述無水乙醇與步驟一得到的混合材料的質量比為1：1-1：2。

具體的，所述步驟二中的球磨方式為濕法球磨，球磨時間為4-8h，球磨轉速為200-300rpm。

具體的，所述步驟三中的研磨時間為40分鐘以上。

實施例：

1)按質量比為4：6稱取磷酸錳鐵鋰LMFP與鎳鈷錳酸鋰NCM；

2)將步驟1得到的混合材料中加入無水乙醇，無水乙醇與復合材料的質量比1：1-1：2，進行濕法球磨4～8h，球磨轉速200～300rpm，然后在干燥箱中進行干燥處理，干燥溫度為70-80℃，干燥時間為8-10h；

3)將步驟2得到的混合物充分研磨均勻，研磨時間40min以上，磷酸錳鐵鋰加鎳鈷錳酸鋰的復合材料；

4)將步驟3得到的復合材料經涂布、干燥及沖片制備成正極。

對本發(fā)明實施例所制備的正極進行扣式電池的組裝與測試：

具體的，以實施例制備的磷酸錳鐵鋰加鎳鈷錳酸鋰復合材料為活性物質，Super-P為導電極，偏聚氟乙烯(PVDF)為粘結劑，依次按照質量比為80：10：10的比例與N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合后得到漿料；將漿料涂覆于集流體鋁箔上，在真空120℃的條件下干燥12h，沖片，制得直徑為10mm的正極圓片。

測試電池選用CR2032扣式電池，負極選用直徑14mm的金屬鋰片，電解液選用1mol的LiFP₆(EC：DMC：EMC＝1：1：1，v/v)，以負極殼—彈片—墊片—鋰片—電解液—隔膜—正極片—墊片—正極殼的順序將電池進行封裝，整個過程都在充有氬氣的手套箱中完成。

測試設備選用新威Neware BTS測試系統(tǒng)，充放電截止電壓范圍2.5～4.4V，測試溫度25℃，記錄電池的首次放電容量。

圖1為應用本發(fā)明實施例所制備的復合材料正極的電池在0.5C倍率下的充放電曲線圖，由圖1可知，磷酸錳鐵鋰加鎳鈷錳酸鋰復合材料的0.5C放電中值電壓3.92V，放電比容量為151mAh/g，相比市場上單一的三元材料NCM(0.5C放電中值電壓約3.6V，放電比容量為約155mAh/g)而言，克容量少量下降約4mAh/g，放電中值電壓增大約0.32V，僅就正極而言，能量密度提高6.08％。

圖2為應用本發(fā)明實施例所制備的復合材料正極的電池在3C倍率下的循環(huán)性能曲線圖，由圖2可知，采用本發(fā)明方法制備出的磷酸錳鐵鋰加鎳鈷錳酸鋰復合材料正極循環(huán)性能優(yōu)異，3C循環(huán)600周后，容量保持率保持在90％以上(90.86％)。

本發(fā)明提供一種復合材料正極的制備方法，將磷酸錳鐵鋰與鎳鈷錳酸鋰進行機械球磨混合，利用鎳鈷錳酸鋰的高容量與磷酸錳鐵鋰材料的高電壓、循環(huán)性能以及熱穩(wěn)定性相結合，應用本發(fā)明提供的方法所制備的正極，鋰離子電池的能量密度高，循環(huán)壽命長且熱穩(wěn)定性能優(yōu)異。

本發(fā)明并不僅僅限于說明書和實施方式中所描述，因此對于熟悉領域的人員而言可容易地實現(xiàn)另外的優(yōu)點和修改，故在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)、代表性的設備和這里示出與描述的圖示示例。