[發(fā)明專利]一種鋰電池用高能復(fù)合正極材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310490066.9
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103715401A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜濤;陳慧明;張克金;王丹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62
• 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)明涉及一種鋰電池用高能復(fù)合正極材料的制備方法，特別是涉及一種高能量密度的富鋰正極材料表面包覆聚苯胺，形成復(fù)合材料的一種制備方法。屬于鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電池作為一種能量存儲和轉(zhuǎn)換裝置，在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中起著非常重要的作用。自從1800年Volta發(fā)明了第一塊電池以來，經(jīng)過兩百多年的發(fā)展已經(jīng)涌現(xiàn)出了許多種類的電池，包括諸如鋅錳電池和鋅銀電池在內(nèi)的一次電池以及鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池在內(nèi)的二次電池。尤其是在近幾十年，隨著移動通訊、便攜式電子設(shè)備、電動汽車（EV）及混合電動汽車（HEV）的高速發(fā)展，人們對二次電池的需求量越來越大。

鋰電池是上述幾種電池中能量密度最高的一種儲能單元，這是由于其特有的電極材料和充放電特征所決定的。正極材料是決定鋰電池性能最重要的一種電極材料，例如電池的比容量、比能量、比功率和單體電壓等關(guān)鍵特性都是由正極材料所決定的。隨著科技的發(fā)進(jìn)步，正極材料已經(jīng)從最開始的鈷酸鋰（LiCoO₂）、鎳酸鋰（LiNiO₂）、錳酸鋰（LiMn₂O₄）等材料發(fā)展到現(xiàn)有的磷酸鐵鋰（LiFePO₄）、三元材料（LiNixMnxCoxO₂）、富鋰材料（xLi₂MnO₃?(1-x)LiMO₂?(M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3)）等材料體系。如今，研究最為熱門的當(dāng)屬磷酸鐵鋰和富鋰材料兩種。其中，磷酸鐵鋰由于具有非常出色的循環(huán)和倍率特性而最受人們關(guān)注，但是該材料的制備困難、低溫性能差和能量密度不高等缺點嚴(yán)重制約了該材料在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用。

富鋰材料是最近阿貢實驗室開發(fā)出的一類具有超高比容量的正極材料，該材料電壓高、成本低、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，用其作為正極材料制作的鋰電池能量密度通常可以達(dá)到200wh/kg以上，因此該材料被本領(lǐng)域人員稱之為“下一代鋰離子電池正極材料”。但是，富鋰材料如果想作為動力電池用正極材料，還必須要滿足大電流充放電（高倍率）的特性，這也恰恰是該材料存在的缺點和需要改進(jìn)之處。

目前，針對富鋰材料的倍率性能改性的研究也已有許多，大部分是采用摻雜的方法，改變其微結(jié)構(gòu)，提高電子和離子移動速率，但效果都不是特別明顯。近年來，制備復(fù)合材料也已成為改善鋰電池倍率性能的一項重要措施，且效果顯著。該方法也已經(jīng)在LiFePO4等材料上進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，但所用的復(fù)合材料多為碳系材料。

眾所周知，導(dǎo)電高分子是一類具有導(dǎo)電功能、且電導(dǎo)率在10S/m以上的聚合物材料。這類材料在國防工業(yè)上可用作隱身材料、防腐材料，民用上可用作金屬防腐蝕材料、抗靜電材料、電子化學(xué)品等。而聚苯胺（簡稱PANI）一種重要的導(dǎo)電聚合物，是由苯胺單體聚合而成的高分子，俗稱導(dǎo)電塑料。聚苯胺的主鏈上含有交替的苯環(huán)和氮原子，是一種特殊的導(dǎo)電聚合物，具有塑料的密度，又具有金屬的導(dǎo)電性和塑料的可加工性，還具備金屬和塑料所欠缺的化學(xué)和電化學(xué)性能，可用于制備傳感器、電池、電容器等。

鑒于聚苯胺材料的如上特性，針對富鋰材料存在的大電流放電能力差的問題，檢索專利，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)明的目的是提供一種鋰電池用高能復(fù)合正極材料的制備方法，其將采用聚合法使富鋰材料與聚苯胺復(fù)合，制備出“富鋰@聚苯胺”復(fù)合材料[xLi₂MnO₃?(1-x)LiMO₂@PANI，M=Co、Ni_1/2Mn_1/2、Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3]，進(jìn)而降低材料顆粒間的接觸電阻，提高電導(dǎo)率，進(jìn)而改善材料的大電流放電能力。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種鋰電池用高能復(fù)合正極材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下：