[發明專利]一種導電聚合物包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810539500.0
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108493434A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 寇亮;張誠;王夏陽;張超;王繼鋒;田占元;邵樂
• 申請（專利權）人: 陜西煤業化工技術研究院有限責任公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 齊書田

本發明公開了一種導電聚合物包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料及其制備方法，該復合材料是將十二烷基苯磺酸鈉溶解在去離子水中，然后將鎳鈷酸鋰粉末分散在上述溶液中，隨后加入導電聚合物單體和氧化劑，低溫下在鎳鈷鋁酸鋰表面原位聚合，得到導電聚合物包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料。本發明采用導電聚合物包覆鎳鈷鋁酸鋰，導電聚合物具有良好的電子傳輸性能，有效降低了材料顆粒間的阻抗，提高了材料的循環性能；同時聚合物包覆減少了電解液與活性材料的直接接觸，提高了材料的結構穩定性。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料技術領域，具體涉及一種導電聚合物包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池以其工作電壓高、比能量大、重量輕、體積小、循環壽命長、無記憶效應、可快速充放電和無環境污染等特點，已成為新一代的綠色高能電池，并廣泛地應用在3C產品及新能源動力汽車。尤其近年來電動汽車行業如火如荼的發展，對電池的能量密度提出了更高的要求，因此開發高能量密度的新一代電池材料成為當下研究的熱點。

層狀鎳鈷鋁酸鋰(NCA)正極材料LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂(x≥0.8、y≥0.1)是目前商業化中容量最高的正極材料，以NCA作為正極的18650電池單體，其容量和能量密度分別可達到3.0Ah和230Wh/kg，已成功應用在特斯拉電動車上。但由于該材料制備條件苛刻，熱穩定性差，以及循環過程中極易與電解液發生副反應，導致材料層狀結構遭到破壞，容量快速衰減。目前主要的改性方法是表面包覆納米無機材料顆粒，如納米氧化鋁、氧化鋅等，這些納米無機材料包覆效果較差且界面電化學阻抗大，導致電池循環過程極化較大，容量發揮降低。

發明內容

針對現有技術鎳鈷鋁酸鋰材料包覆不均勻、電化學性能差等問題，本發明提供一種導電聚合物包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料及其制備方法，有效降低了界面阻抗，提高材料的循環穩定性。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種導電聚合物包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將十二烷基苯磺酸鈉加入去離子水中，攪拌使其完全溶解；

步驟二：將鎳鈷酸鋰粉末分散在步驟一所得溶液中，加入導電聚合物單體和氧化劑進行原位聚合；

步驟三：將步驟二所得溶液過濾，并用去離子水和乙醇洗滌若干次，然后真空干燥，得到導電聚合物包覆的鎳鈷鋁酸鋰正極材料。

進一步地，步驟一中十二烷基苯磺酸鈉溶液的濃度為0.002-0.01g/mL。

進一步地，所述的鎳鈷鋁酸鋰為LiNi_xCo_yAl_1-x-yO₂，x≥0.8、y≥0.1。

進一步地，所述的導電聚合物單體為苯胺、吡咯和噻吩中的一種。

進一步地，所述的氧化劑為(NH4)₂SO₈、K₂Cr₂O₇、KIO₃、FeCl₃、FeCl₄、H₂O₂、Ce(SO₄)₂、MnO₂和BPO中的一種。

進一步地，步驟二中鎳鈷酸鋰粉末與十二烷基苯磺酸鈉質量比為(10-20)：1。

進一步地，所述的導電聚合物單體與鎳鈷鋁酸鋰粉末的質量比為(0.003-0.03):1，所述的氧化劑與導電聚合物單體的摩爾比為(1-2.5):1。