[發(fā)明專利]一種低溫聚合法制備的高容量復(fù)合正極材料

無效

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• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN102751502A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜濤;陳慧明;張克金;米新艷;王丹;魏曉川;林革
• 申請（專利權(quán)）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M4/60
• 分類號: H01M4/60;H01M4/525
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王薇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低溫聚合法制備的高容量復(fù)合正極材料，具體說，涉及到一種低溫聚合法制備的具有表面吡咯包覆的復(fù)合正極材料，屬于鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源危機(jī)和環(huán)境污染是人類進(jìn)入二十一世紀(jì)非常棘手的兩個問題，風(fēng)能、太陽能、核能等新型能源的出現(xiàn)改善了上述問題。鋰離子電池作為一種新型的能量存儲和轉(zhuǎn)換的裝置，可以實現(xiàn)新型能源的存儲和應(yīng)用。另外，鋰離子電池也以其能量密度高、循環(huán)壽命好、無記憶效應(yīng)、對環(huán)境友好等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電動汽車上，成為最有前途的車載電池。

正極材料作為鋰離子電池的一部分，它決定著電池的各項指標(biāo)。傳統(tǒng)正極材料，包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料、鈷酸鋰，都存在能量密度不高的缺點，嚴(yán)重影響了它們的應(yīng)用。近年來，一類具有層狀結(jié)構(gòu)的高容量富鋰材料xLi₂MnO₃???(1-x)LiMO₂?(M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)受到了人們的廣泛關(guān)注。另外，該材料還具有能量密度高、成本低、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點。但是，富鋰材料xLi₂MnO₃???(1-x)LiMO₂?(M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)作為一種新型材料，目前還存在一些問題需要解決，比如，材料的循環(huán)和倍率性能還有待提高等。

復(fù)合材料是近年來發(fā)展十分迅速的一類材料體系，利用復(fù)合材料各組分間的協(xié)同效應(yīng)，可達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)的目的，此方法也已經(jīng)廣泛用于鋰離子電池材料的改性研究中。聚吡咯（PPY）是一種具有良好導(dǎo)電性的大分子材料，近年來也被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。這是由于PPY大分子結(jié)構(gòu)中單鍵和雙鍵交替結(jié)合，雙鍵的對電子中，多余電子可以自由穿梭于聚合物鏈之間，增加了其導(dǎo)電性，是一種天然的導(dǎo)電聚合物。經(jīng)檢索還沒有發(fā)現(xiàn)采用此類方法來制備該類復(fù)合材料的相關(guān)專利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低溫聚合法制備的高容量復(fù)合正極材料，是一種低溫聚合法制備的富鋰//聚吡咯[xLi₂MnO₃???(1-x)LiMO₂//PPY，其中M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3]復(fù)合材料，其針對富鋰材料存在的循環(huán)和倍率性能差的問題，將采用單體低溫聚合的方法在富鋰材料表面包覆上一層PPY，形成復(fù)合材料，以降低顆粒之間的接觸電阻，提高材料的電子導(dǎo)電率，使聚吡咯分布均勻，進(jìn)而改善材料的循環(huán)和倍率性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種低溫聚合法制備的高容量復(fù)合正極材料，其特征在于制備方法包括以下步驟：

a）將通過眾所熟知的方法合成的富鋰材料xLi₂MnO₃???(1-x)LiMO₂?（M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3）、對甲基苯磺酸鈉（PTSNa）和單體吡咯（PY）按照一定的化學(xué)計量比溶于適當(dāng)?shù)娜ルx子水中，然后在室溫下進(jìn)行磁力攪拌；

b）將上述所得溶液轉(zhuǎn)移至低溫環(huán)境中，其溫度為0~5^oC；攪拌3~15小時；?

c）將一定濃度的氧化劑溶液緩慢地滴入步驟b）所得溶液，再次進(jìn)行磁力攪拌，磁力攪拌時間為5~20小時；?