[發明專利]一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的聚苯胺包覆改性方法

在審

• 申請號: 201711420732.6
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108183209A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 黃惠;湯夢云;黃初濤
• 申請（專利權）人: 昆明高聚科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所 53106
• 代理人: 李云

一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的聚苯胺包覆改性方法，按質量比1:1～16:1稱取LiNi_xCo_yMn_zO₂粉末和苯胺單體，將乳化劑溶解于去離子水中，然后加入LiNi_xCo_yMn_zO₂粉末材料，磁力攪拌并用超聲波發射器進行充分分散，得到溶液A；將苯胺單體加入到酸溶液中，攪拌得到溶液B；將溶液B加入到溶液A中攪拌后，加入酸調節溶液pH，再繼續磁力攪拌，得到溶液C；按質量比苯胺單體：氧化劑＝1:2～1:5稱取氧化劑，將氧化劑加入到酸溶液中，攪拌得到溶液D；將溶液D滴加到溶液C中，于反應釜中磁力攪拌后將反應產物抽濾，并用去離子水和乙醇洗滌后進行真空干燥，即得到聚苯胺包覆改性的鎳鈷錳酸鋰復合正極材料PAN?LiNi_xCo_yMn_zO₂。將本發明得到的復合正極材料用于制備鋰離子電池，具有較高的充放電比容量和循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及對鎳鈷錳酸鋰正極材料采用聚苯胺包覆改性的方法。

背景技術

隨著工業化程度的提高以及人類社會的不斷進步，尋求新能源材料已經成為21世紀以來人類急需解決的重大發展問題之一。在對新能源的探索和研究過程中，化學能源逐漸成為人類關注的焦點。鋰離子電池由于工作電壓高、高容量、對環境污染小及循環壽命長等優點，已經廣泛的應用于移動電話、筆記本電腦等高檔電器中。想要在鋰離子電池方面有新的突破，就必須開發包括新一代正極材料體系在內的新型電極材料體系。而三元材料由于減少了Co的使用，降低了成本，實際放電比容量也更高，被認為是能夠替代LiCoO₂的第二代綠色鋰離子電池正極材料。

對層狀鎳系鋰離子電池正極材料(LiNi_xCo_yMn_zO₂)來說，雖然擁有高的比容量、熱穩定性好、價格低廉、低毒性等優點，但也存在不足之處，如在充放電過程中容量衰減快、循環性能及倍率性能較差，這些缺點阻礙了它的大規模運用。為了改善它的電化學性能，人們通常對其進行改性處理。對LiNi_xCo_yMn_zO₂進行表面包覆，減小材料顆粒與電解液的接觸面，抑制材料表面副反應的發生，使LiNi_xCo_yMn_zO₂的界面具有更優的電化學性能和穩定性能，同時也提高材料的表面導電率，進而提高材料的倍率性能，最終使LiNi_xCo_yMn_zO₂正極材料的電化學性能得到改善。

目前對鎳鈷錳三元正極材料的表面包覆改性處理，包覆層主要有三類：1)金屬氧化物(三氧化二鋁、二氧化鋯、二氧化鉻、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鋅、氧化銅、五氧化二釩等)；2)金屬氟化物(三氟化鋁、氟化鋰、氟化鈣等)；3)磷酸鹽(磷酸鋁、磷酸鋰、磷酸鋅、磷酸鐵鋰、磷酸鐵鈷等)。以上三類方法存在以下不足：1)包覆后電極材料整體的過電位會被提高，從而降低了材料的比容量；2)包覆材料本身的電導率較差，包覆后，正極材料整體的導電性得不到較大提高；3)包覆層厚薄不均勻，導致電極材料的電化學性能難以保證。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術的不足，提供一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的聚苯胺包覆改性方法，以提供一種具有較高的充放電比容量和循環性能的用于制備鋰離子電池的正極材料。

本發明采取的技術方案如下：

一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的聚苯胺包覆改性方法，具體步驟為：