[發明專利]一種改性工作電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201811068905.7
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109411706B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 張金利;劉凱;張青青;李韡
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01M4/1397
• 分類號: H01M4/1397;H01M4/136;H01M4/1391;H01M4/131
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

本發明公開了一種改性工作電極的制備方法，包括如下步驟：a、稱取工作電極材料放入超純水中，攪拌，加入六氟磷酸鋰，繼續攪拌，過濾，固體烘干，煅燒，冷卻至室溫，得到工作電極活性物質；b、將粘結劑加入到溶劑中，攪拌，使粘結劑溶解，得到粘結劑溶液；c、依次加入導電劑與工作電極活性物質，攪拌分散形成漿料，并涂布在鋁箔或銅箔的一個表面上，得到一種改性工作電極；本發明采用簡單高效的方法，煅燒溫度低，價格低廉。可以顯著提高材料的比容量。可以明顯改善材料的高壓倍率性能。可以顯著提高材料的大倍率下的循環穩定性。使改性工作電極的循環與倍率性能得以改善。

技術領域

本發明涉及鋰金屬電池領域，特別是涉及一種改性工作電極及其制備方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展，人們對高比能、高功率鋰離子電池的追求更加的迫切，傳統鋰電池由于比容量低、循環性能、倍率性能差以及與電解液副反應嚴重已不能滿足當前人們生活的要求，在一定程度上刺激了研究工作者尋求合理的改性方法來提高材料的高壓適用性、循環性和倍率性等，因此研究一種適用于常規電解液的高容量、快速充電，循環性能優異及副反應少的改性工作電極是人們對美好生活保障的重要前提。

工作電極作為鋰離子電池的重要組成部分，對電池的容量、循環及倍率性能有著重大的影響，從電池材料角度改善鋰離子電池比容量、循環及倍率性能主要有三個途徑:其一，設計合理的材料結構，如中心富鎳的核殼結構(H.H.Ryu,K.J.Park,S.Y.Chong,Y.K.Sun,Chemistry of Materials,30(2018).)，該種設計雖能改善材料的物理與電化學性能，但反應條件不易控制，不適合大規模生產；其二，對材料進行離子摻雜，如鎢離子摻雜(Kim,U.H.,Jun,D.W.,Park,K.J.,Zhang,Q.,Kaghazchi,P.,Aurbach,D.,...Wang,C.M.(2018).EnergyEnvironmental Science.)，提高了材料的導電性，有利于材料的快速充放電，但惰性離子的摻雜導致了電池初始容量的降低；其三，表面材料改性，如磷酸鈦鈉包覆(Liang,L.,Sun,X.,Wu,C.,Hou,L.,Sun,J.,Zhang,X.,Yuan,C.(2018).ACS AppliedMaterialsInterfaces.)，雖能減少材料與電解液的副反應，但需要較高的煅燒溫度，增加了材料的制作成本。

六氟磷酸鋰作為鋰離子電池中電解液的重要組成部分，價格低廉，受到人們的廣泛關注，它是作為鋰離子電池的鋰鹽，必須要求在無水的條件下，由于六氟磷酸鋰遇微量的水即可發生水解反應，產生的氟化氫破壞了電池的活性材料與集流體，嚴重影響電池的使用壽命。

但目前，尚未有將六氟磷酸鋰應用于電池的電極改性材料制備的報道。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種改性工作電極。

本發明的第二個目的是提供一種改性工作電極的制備方法。

本發明的技術方案概述如下。

一種改性工作電極的制備方法，包括如下步驟：

a、按比例，稱取0.5-5g的工作電極材料放入10mL超純水中，攪拌，加入六氟磷酸鋰使六氟磷酸鋰是工作電極材料0.1％-15％wt，繼續攪拌，過濾，固體烘干，在150-650℃下煅燒0.5h-8h，冷卻至室溫，得到工作電極活性物質；

b、將粘結劑加入到溶劑中，攪拌，使粘結劑溶解，得到質量濃度為5％-10％的粘結劑溶液；

c、依次加入導電劑與工作電極活性物質，攪拌分散形成漿料，并涂布在鋁箔或銅箔的一個表面上，得到一種改性工作電極；所述工作電極活性物質、導電劑和粘結劑的質量比為(8-9)：(1-0.5)：(1-0.5)。

工作電極材料為正極材料或負極材料。