[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于MnO2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811615195.5
• 申請(qǐng)日: 2018-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109698318B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃家奇;羅利瓊;楊幸;彭燦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清遠(yuǎn)佳致新材料研究院有限公司;廣東佳納能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/13
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/13;H01M4/131;H01M4/139;H01M4/1391
• 代理公司: 北京成實(shí)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11724
• 代理人: 朱明福

一種基于MnO₂?PEDOT的鋰離子電池的正極片，包括正極片、采用電化學(xué)法在正極片上形成的納米級(jí)MnO₂薄膜、在MnO₂薄膜上形成的PEDOT薄膜和均勻涂覆在MnO₂薄膜上的正極漿料；正極漿料包括正極活性材料、凝膠狀粘接劑和導(dǎo)電劑；凝膠狀粘接劑為聚合單體形成的高分子導(dǎo)電聚合物。在本發(fā)明的基于MnO2?PEDOT的鋰離子電池的正極片比容量高、電導(dǎo)率高、循環(huán)穩(wěn)定性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池，尤其涉及一種基于MnO2-PEDOT的鋰離子電池的正極片及制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有能量密度高、功率密度大、充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、循環(huán)效率高等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的重視。高比容電極材料的獲得是鋰離子電池的研究熱點(diǎn)。導(dǎo)電聚合物聚-3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)具有比容高、電導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是理想的鋰離子電池電極材料，但是PEDOT材料本身機(jī)械穩(wěn)定性差，導(dǎo)致其循環(huán)壽命不佳，成為了阻礙PEDOT電極薄膜在鋰離子電池中應(yīng)用的最大障礙。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種比容量高、電導(dǎo)率高、循環(huán)穩(wěn)定性好的基于MnO2-PEDOT的鋰離子電池的正極片及制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種基于MnO₂-PEDOT的鋰離子電池的正極片，包括正極片、采用電化學(xué)法在正極片上形成的納米級(jí)MnO₂薄膜、在MnO₂薄膜上形成的PEDOT薄膜和均勻涂覆在MnO₂薄膜上的正極漿料；所述正極漿料包括正極活性材料、凝膠狀粘接劑和導(dǎo)電劑；所述凝膠狀粘接劑為聚合單體形成的高分子導(dǎo)電聚合物。如圖1(a)和圖1(b)在本發(fā)明中，采用循環(huán)伏安法在正極片沉積MnO₂的反應(yīng)，使得形成的 MnO₂薄膜是由眾多不規(guī)則的MnO₂納米顆粒相互交織堆疊組成，具有較大的比較面積，當(dāng)在 MnO₂薄膜上生長(zhǎng)PEDOT時(shí)，PEDOT會(huì)首先聚集在由MnO₂納米顆粒形成的MnO₂納米片的表面，將MnO₂納米片包裹起來(lái)，隨著反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，PEDOT會(huì)完全覆蓋MnO₂薄膜，并在之上形成具有大量微孔的PEDOT薄膜層，因此本發(fā)明在正極片上形成的MnO2-PEDOT 復(fù)合薄膜具有更大的表面積。在本發(fā)明中，MnO₂顆粒為PEDOT材料起到了機(jī)械支撐作用，當(dāng)PEDOT材料處于在充放電中，附在MnO₂納米片表面的PEDOT不會(huì)發(fā)生不可逆的形變，復(fù)合電極具有較好的循環(huán)特性。在本發(fā)明中，正極漿料涂覆在MnO₂-PEDOT復(fù)合薄膜上，由于有機(jī)之間的粘接性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料之間的粘接性，故在充放電循環(huán)中正極漿料不易從正極片是行脫落，裂縫也不易產(chǎn)生，保證了鋰離子電池的穩(wěn)定性。

上述的基于MnO₂-PEDOT的鋰離子電池的正極片，優(yōu)選的，所述高分子導(dǎo)電聚合物由 75％-95％的聚合單體、1-15％的PVA、1-10％的去離子水、2％-10％的交聯(lián)劑和0.1％-5％的引發(fā)劑發(fā)生聚合反應(yīng)而成；所述聚合單體包括丙烯酸、聚丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸異丁酯和甲基丙烯酸乙酯的一種或多種。

上述的基于MnO₂-PEDOT的鋰離子電池的正極片，優(yōu)選的，所述高分子聚合物的粘結(jié)劑的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中束縛有GN；所述GN的重量為聚合單體重量的1％-10％。本發(fā)明中，以納米石墨為導(dǎo)電填料制備本發(fā)明的鋰離子電池的正極漿料。GN的加入能夠大大提高純聚合單體離子液體凝膠的導(dǎo)電性，GN含量為6.0％時(shí)，復(fù)合材料的電阻率約為3.025Ω·cm，相對(duì)聚丙烯酸凝膠，高了四個(gè)數(shù)量級(jí)。

上述的基于MnO₂-PEDOT的鋰離子電池的正極片，優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑包括二甲基硅氧烷以及二甲基二甲氧基硅烷、硼酸三甲酯和亞磷酸三甲酯中的一種或者多種。