2024年4月22日发(作者：声美耳机什么档次)

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.5

(22)申请日 2013.04.08

(71)申请人 严建泗

地址 312365 浙江省绍兴市上虞市崧厦镇三友村桥北90号

(72)发明人 严建泗

(74)专利代理机构

代理人

(51)

H01M4/62

H01M4/139

(10)申请公布号 CN 103199260 A

(43)申请公布日 2013.07.10

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

一种用于便携式游戏机的锂离子电

池的正极的制备方法

(57)摘要

本发明涉及一种用于便携式游戏机

的锂离子电池的正极的制备方法，该方法

包括如下步骤：（1）制备掺杂钇的锂钒镁

磷的前驱体；将上述前驱体球磨后的混合

物置于氮气气氛下煅烧，得到正极活性物

质；（2）制备碳导电剂；（3）以N-甲基

吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，然后加入

活性物质和导电剂，搅拌，得到的浆料过

200目筛3-5次；（4）制备正极片。本发

明采用掺杂稀土元素钇的多元正极活性材

料，以获得较大的能量密度以及循环稳定

性，在正极浆料中添加了处理后的多孔纳

米管和炭黑的混合导电剂，提高了正极材

料的导电性能。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1.一种用于便携式游戏机的锂离子电池的正极的制备方法，其特征在于，该方法包

括如下步骤：

（1）制备正极活性物质

按物质的摩尔比Li∶V∶P：Mg＝2.7-2.9∶2∶3：0.3-0.1称取四氟硼酸锂、五氧化

二钒、磷酸铵和碳酸镁，将所称取的固体物料置于球磨机中，加入去离子水进行湿

球磨，得到湿凝胶；

以钒的摩尔比为1-3％称取氧化钇，溶于氨水中，得到钇酸铵，于60-80℃水浴中

加热除去多余的氨水，加入到上述湿凝胶中，充分搅拌，得到掺杂了钇的锂钒镁磷

的前驱体；

将上述前驱体球磨后的混合物置于氮气气氛下煅烧，先在700-800℃下保温5-7小

时，然后在900-1000℃下保温6-8小时，随炉冷却至室温，得到正极活性物质；

（2）制备导电剂

其中导电剂为多孔碳纳米管和炭黑组成复合物，其制备方法为：按质量比1:1-2称

取一定量的多孔碳纳米管和炭黑，在水中超声分散，制成两者总重量含量为2-3％

的低浓度母液；母液经过抽滤分离出水，干燥后得到导电剂；

（3）制备正极浆料

以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，正极采用的材料及其重量份配比为：

上述活性物质 85-90

上述导电剂 5-10

丁腈橡胶 2-3

浆料的固含量为70-75％，首先根据浆料固含量及其配比将丁腈橡胶加入N-甲基吡

咯烷酮中，进行真空搅拌2-3小时，然后加入活性物质和导电剂，加完料搅拌10-

12小时，得到的浆料过200目筛3-5次；

（4）制作正极片

将上述浆料涂布在基材厚度为10-15um铜箔上，涂布后置于烤箱烘烤，烘烤温度

为为120-140℃，冷却后辊压，正极压实密度为4.2-4.3g/cm³，然后根

据电池极片的制作规格把辊压好的极片进行横切和分切出需要尺寸，得到正极片。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的多孔纳米管的管外

径20-30nm，炭黑的粒径为10-20nm。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中所述的正极涂布面

密度为50-70mg/cm²。

说 明 书

技术领域

本发明涉及便携式游戏机的电源领域，尤其涉及一种用于便携式游戏机的锂离子电

池的正极的制备方法。

背景技术

以PSP为代表的便携式游戏机的的日益普及，人们对便携式游戏机的性能要求也

越来越高，表现尤为突出的是对游戏机的电池续航时间的要求越来越高，同时，用

户也希望能够节约电池的充电时间，此外对于电池的重复使用寿命的要求也越来越

高。

锂离子电池锂离子电池是性能卓越的新一代绿色环保、可再生的化学能源，其能量

密度高，循环性能好，乃是便携式游戏机的电池首选。便携式游戏机在选用电池时

主要需要考虑容量、电池循环稳定性能（决定电池的使用寿命）、环境适应性能以

及充电速率等。

锂离子二次电池由正极、负极、非水电解质等组成，其中锂离子二次电池的正极对

于电池能量密度、容量和充放电性能的具有重要的影响。锂离子电池正极材料主要

有LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄和

LiFePO₄等，目前使用的正极材料都有各自的缺点：

LiCoO₂的价格高，充电电压超过4.2V后结构不稳定，安全性变差；

LiNiO₂的循环性能不好，吸水性强，储存性能差；

LiMn₂O₄电池合成性能好、结构稳定的正极材料锰酸锂是

锂离子蓄电池电极材料的关键，锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一，但其高

温循环性能差，在电解液中有一定的溶解性，储存性能差，电化学稳定性差大大限

制了其产业化。因此，这些锂离子电池正极材料无法满足锂离子电池向比容量高、

寿命长、成本低和环境兼容方面发展的需求。因此，需要对这些正极材料进行改性

处理。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种用于便携式游戏机的锂离子电

池的正极的制备方法，以提高便携式游戏机的电池续航时间、使用寿命以及充电速

率。

为了实现上述目的，本发明公开了一种用于便携式游戏机的锂离子电池的正极的制

备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）制备正极活性物质

按物质的摩尔比Li∶V∶P：Mg＝2.7-2.9∶2∶3：0.3-0.1称取四氟硼酸锂、五氧化

二钒、磷酸铵和碳酸镁，将所称取的固体物料置于球磨机中，加入去离子水进行湿

球磨，得到湿凝胶；

以钒的摩尔比为1-3％称取氧化钇，溶于氨水中，得到钇酸铵，于60-80℃水浴中

加热除去多余的氨水，加入到上述湿凝胶中，充分搅拌，得到掺杂了钇的锂钒镁磷

的前驱体；

将上述前驱体球磨后的混合物置于氮气气氛下煅烧，先在700-800℃下保温5-7小

时，然后在900-1000℃下保温6-8小时，随炉冷却至室温，得到正极活性物质；

（2）制备导电剂

其中导电剂为多孔碳纳米管和炭黑组成复合物，其制备方法为：按质量比1:1-2称

取一定量的多孔碳纳米管和炭黑，在水中超声分散，制成两者总重量含量为2-3％

的低浓度母液；母液经过抽滤分离出水，干燥后得到导电剂；

（3）制备正极浆料

以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，正极采用的材料及其重量份配比为：

上述活性物质 85-90

上述导电剂 5-10

丁腈橡胶 2-3

浆料的固含量为70-75％，首先根据浆料固含量及其配比将丁腈橡胶加入N-甲基吡

咯烷酮中，进行真空搅拌2-3小时，然后加入活性物质和导电剂，加完料搅拌10-

12小时，得到的浆料过200目筛3-5次；

（4）制作正极片

将上述浆料涂布在基材厚度为10-15um铜箔上，涂布后置于烤箱烘烤，烘烤温度

为为120-140℃，冷却后辊压，正极压实密度为4.2-4.3g/cm³，然后根

据电池极片的制作规格把辊压好的极片进行横切和分切出需要尺寸，得到正极

片。

优选的，在步骤（2）中所述的多孔纳米管的管外径20-30nm，炭黑的粒径为10-

20nm。

优选的，在步骤（4）中所述的正极涂布面密度为50-70mg/cm²。

本发明的效果在于：

采用掺杂稀土元素钇的多元正极活性材料，以获得较大的能量密度以及循环稳定性，

在正极浆料中添加了处理后的多孔纳米管和炭黑的混合导电剂，提高了正极材料的

导电性能。使用该材料制备的锂离子电池用于便携式游戏机时，可以满足用户的电

池长续航能力、快速充电速度以及延长游戏机（特别是电池和机身一体的游戏机）

使用寿命的需求。

具体实施方式

实施例1

按物质的摩尔比Li∶V∶P：Mg＝2.7∶2∶3：0.3称取四氟硼酸锂、五氧化二钒、

磷酸铵和碳酸镁，将所称取的固体物料置于球磨机中，加入去离子水进行湿球磨，

得到湿凝胶。以钒的摩尔比为1％称取氧化钇，溶于氨水中，得到钇酸铵，于60℃

水浴中加热除去多余的氨水，加入到上述湿凝胶中，充分搅拌，得到掺杂了钇的锂

钒镁磷的前驱体。将上述前驱体球磨后的混合物置于氮气气氛下煅烧，先在700℃

下保温7小时，然后在900℃下保温8小时，随炉冷却至室温，得到正极活性物质。

由多孔碳纳米管和炭黑组成复合导电剂，所述的多孔纳米管的管外径20-30nm，炭

黑的粒径为10-20nm，按质量比1:1称取一定量的多孔碳纳米管和炭黑，在水中超

声分散，制成两者总重量含量为2％的低浓度母液；母液经过抽滤分离出水，干燥

后得到导电剂。

以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，正极采用的材料及其重量份配比为：

上述活性物质 85

上述导电剂 5

丁腈橡胶 2

浆料的固含量为70％，首先根据浆料固含量及其配比将丁腈橡胶加入N-甲基吡咯

烷酮中，进行真空搅拌2小时，然后加入活性物质和导电剂，加完料搅拌10小时，

得到的浆料过200目筛3次。

将上述浆料涂布在基材厚度为10um铜箔上，所述的正极涂布面密度为

50mg/cm²，涂布后置于烤箱烘烤，烘烤温度为为120℃，冷却后辊压，

正极压实密度为4.2g/cm³，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的

极片进行横切和分切出需要尺寸，得到正极片。

实施例2

按物质的摩尔比Li∶V∶P：Mg＝2.9∶2∶3： 0.1称取四氟硼酸锂、五氧化二钒、

磷酸铵和碳酸镁，将所称取的固体物料置于球磨机中，加入去离子水进行湿球磨，

得到湿凝胶。以钒的摩尔比为3％称取氧化钇，溶于氨水中，得到钇酸铵，于80℃

水浴中加热除去多余的氨水，加入到上述湿凝胶中，充分搅拌，得到掺杂了钇的锂

钒镁磷的前驱体。将上述前驱体球磨后的混合物置于氮气气氛下煅烧，先在800℃

下保温5小时，然后在1000℃下保温6小时，随炉冷却至室温，得到正极活性物

质。

由多孔碳纳米管和炭黑组成复合导电剂，所述的多孔纳米管的管外径20-30nm，炭

黑的粒径为10-20nm，按质量比1:2称取一定量的多孔碳纳米管和炭黑，在水中超

声分散，制成两者总重量含量为3％的低浓度母液；母液经过抽滤分离出水，干燥

后得到导电剂。

以N-甲基吡咯烷酮为溶剂配置正极浆料，正极采用的材料及其重量份配比为：

上述活性物质 90

上述导电剂 10

丁腈橡胶 3

浆料的固含量为75％，首先根据浆料固含量及其配比将丁腈橡胶加入N-甲基吡咯

烷酮中，进行真空搅拌3小时，然后加入活性物质和导电剂，加完料搅拌12小时，

得到的浆料过200目筛5次。

将上述浆料涂布在基材厚度为15um铜箔上，所述的正极涂布面密度为

70mg/cm²，涂布后置于烤箱烘烤，烘烤温度为为140℃，冷却后辊压，

正极压实密度为4.3g/cm³，然后根据电池极片的制作规格把辊压好的

极片进行横切和分切出需要尺寸，得到正极片。

比较例

制作完导电剂后，用双臂式混练机将作为正极活性物质的平均粒径为10μm的钴酸

锂、作为粘结剂的PVdF的NMP溶液、作为导电剂的碳纳米管和乙炔黑和作为分

散介质的适量的NMP进行搅，制成正极浆料。PVdF的固形部分、碳纳米管和乙

炔黑组成的导电剂的混合比，相对于100重量份的钴酸锂，分别为5重量份、4重

量份。接着，按实施例一的方法将正极浆料涂布在厚度为15μm的由铝箔上。使涂

布的正极浆料干燥，用轧辊轧制，剪切后形成锂离子正极。

将实施例一、二及比较例所得正极片，剪切成相同规格。以金属锂片作为对电极和

参比电极，Clegard2500作隔膜，1mol/L LiPF₆的EC+DMC(体积比1：

1)溶液为电解液，在充满氩气的手套箱中装配成PSP通配电池。然后将制备的电池

测试其电化学性能：经测试该实施例一和二的的材料与比较例的正极相比，首次放

电比容量提升了50-60%以上，循环寿命提高了2倍以上，充电速率提高了2倍以

上。