[發(fā)明專利]一種復(fù)合富鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410224977.1
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN103996845A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛文峰;張新河;屈德?lián)P;唐致遠(yuǎn);李中延;鄭新宇;丁玉茹;湯春微
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市邁科科技有限公司;東莞市邁科新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;郝傳鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合富鋰正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代時代的進步，用電器具不斷的小型化、多功能化，相應(yīng)的對于電池的要求也在不斷提高。鋰離子電池具有許多優(yōu)點：電壓平臺高，比容量高，循環(huán)壽命長，自放電低，無記憶效應(yīng)等，在電動汽車和儲能設(shè)備上具有巨大的應(yīng)用前景。

目前，高比能量、耐久、高倍率(快速充放電能力)、廉價、安全已成為鋰離子電池發(fā)展所追求的目標(biāo)。富鋰正極材料在現(xiàn)有鋰離子正極材料體系中由于擁有最高的比容量而受到人們越來越多的重視。富鋰材料屬層狀結(jié)構(gòu)，其中氧采取六方密堆積的方式排列，鋰層和過渡金屬層交替排列，可也看成是組分Li₂MnO₃與LiMO₂(M＝Ni，Co，Mn，Cr)等層狀材料形成的具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。但是其循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能(電導(dǎo)率低)還需進一步提高，以滿足其實際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的之一在于，針對富鋰正極材料循環(huán)穩(wěn)定性差、電子電導(dǎo)率低等問題，提出一種使用導(dǎo)電聚合物原位包覆富鋰正極材料制得新型復(fù)合富鋰正極材料，該復(fù)合富鋰正極材料不僅循環(huán)穩(wěn)定性好、電導(dǎo)率高，而且倍率性能優(yōu)良。

本發(fā)明的目的之二在于，提供一種簡單易行、易于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的，所述復(fù)合富鋰正極材料的制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種復(fù)合富鋰正極材料，包括富鋰正極材料和包覆在所述富鋰正極材料表面的導(dǎo)電聚合物，所述導(dǎo)電聚合物與富鋰正極材料的質(zhì)量比值為0.02～1，所述富鋰正極材料的化學(xué)通式為xLi₂O·yMO_b，其中M為Mn、Ni、Co、Al中至少一種，0.5<x/y<1.0，0.5<b<3。其中，經(jīng)過實驗，導(dǎo)電聚合物與富鋰正極材料之間的量比，由于導(dǎo)電聚合物形成包覆層包覆在正極材料表面，所以用量不能過少(2％)；同時導(dǎo)電聚合物具有嵌/脫鋰的特性，也可以作為正極材料使用，其最大量可以達到100％。

較佳地，所述導(dǎo)電聚合物為乙炔、噻吩、吡咯、苯胺、苯撐、苯撐乙烯或雙炔。其中，導(dǎo)電聚合物單體主要作為包覆材料主體，能改善包覆層的性能，如提高電子電導(dǎo)率等。文中所述的苯撐，其分子式是C₆H₆，但結(jié)構(gòu)不同于笨，其不共軛，其中一個C連有兩個H，四個碳是雙鍵碳。這樣的結(jié)構(gòu)更利于包覆富鋰材料，并同時改善提高其電導(dǎo)率。

其中，所述復(fù)合富鋰正極材料中還包含有摻雜劑，按照摩爾比計算，所述摻雜劑/導(dǎo)電聚合物的值為0.5％～100％。優(yōu)選鹽酸，硫酸，磷酸或十二烷基苯磺酸。對其濃度沒有特殊要求，不同濃度均能實現(xiàn)其在本發(fā)明中作用。

所述復(fù)合富鋰正極材料：先將所述富鋰正極材料均勻分散于溶劑中，混合均勻得到混合液體Ⅰ，再將導(dǎo)電聚合物和摻雜劑加入到上述混合液體Ⅰ中，混合均勻，得到混合液體Ⅱ；最后將氧化劑加入上述混合液體Ⅱ中，反應(yīng)2～48h，過濾、洗滌即得所述合富鋰正極材料。

較佳地，所述富鋰正極材料與溶劑的質(zhì)量比為1︰1～100；所述溶劑優(yōu)選水、乙醇、乙二醇、氮甲基吡咯烷酮溶劑中的一種或幾種的混合物。

其中，按照摩爾比計算，所述氧化劑/導(dǎo)電聚合物的值為0.5～3；所述氧化劑優(yōu)選(NH₄)₂S₂O₈、K₂Cr₂O₇、H₂O₂、FeCl₃中的一種或幾種混合物。較佳地，最后將氧化劑加入上述混合液體Ⅱ中，于0～5℃下，恒溫磁力攪拌2～48h。溫度較低，聚合反應(yīng)發(fā)生較慢，有利于均勻的包覆在正極材料表面。該氧化劑的作用是引發(fā)聚合物單體的聚合反應(yīng)，使得聚合物單體聚合成包覆在正極材料表面的高分子聚合物。