[發(fā)明專利]一種碳/導(dǎo)電聚合物包覆三元正極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111188569.1
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN114005970B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林浩;鄭剛;汪宇;段銳
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市長遠(yuǎn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34119
• 代理人: 干桂花

本發(fā)明公開了一種碳/導(dǎo)電聚合物包覆三元正極材料及其制備方法，涉及鋰離子正極材料技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：將三元正極材料放入等離子體反應(yīng)爐中，抽真空，升溫，通入碳源和惰性氣體，進(jìn)行等離子體處理，得到碳包覆的三元正極材料；再將其放入由氨水、過氧化氫和水組成的混合溶液中，升溫并攪拌分散，停止攪拌繼續(xù)保溫反應(yīng)，洗滌，過濾，干燥，得表面富羥基化的碳包覆的三元正極材料；再將其分散到含導(dǎo)電聚合物的極性溶劑中，升溫并攪拌反應(yīng)，過濾，洗滌，干燥，即得碳/導(dǎo)電聚合物雙包覆三元正極材料。本發(fā)明通過雙層包覆提高三元正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高其導(dǎo)電性，改善倍率和循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子正極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳/導(dǎo)電聚合物包覆三元正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

能源危機和環(huán)保問題成為了當(dāng)今人們極為關(guān)注的兩個問題，因此提倡大力發(fā)展新能源以解決上述問題。鋰離子電池作為新能源的一種，同時也是電動汽車的主要動力而獲得了快速發(fā)展，目前對鋰離子電池的功率密度和能量密度提出了更高的要求。正極材料的性能對鋰離子電池的性能具有重要的影響，現(xiàn)有的三元正極材料具有比容量大(＞250mAh/g)、充放電電壓范圍寬以及價格低廉等優(yōu)點，被認(rèn)為是最有潛力的下一代正極材料。但是三元正極材料的離子電導(dǎo)率及電子電導(dǎo)率差，因而存在倍率性能、循環(huán)性能差的缺陷。

針對上述缺陷，主要通過以下兩種材料改性的方法來解決：一個是元素?fù)诫s，另一個是表面包覆。元素?fù)诫s主要是金屬陽離子和氟陰離子摻雜，可一定程度上增強材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，但是存在摻雜不均勻，摻雜元素分布在材料顆粒表面和體相，易形成雜相，而且元素?fù)诫s并不能解決材料在高電壓下的析氧問題；表面包覆技術(shù)是在富鋰三元正極材料表面包覆一層保護(hù)層，該保護(hù)層電化學(xué)惰性，可一定程度上抑制材料高電壓充放電造成的結(jié)構(gòu)坍塌，緩解電解液對電極材料的腐蝕，同時提高材料的導(dǎo)電性，但現(xiàn)有技術(shù)中存在包覆不均勻，三元正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提升不明顯，在較寬的電壓范圍內(nèi)充放電就會導(dǎo)致材料析氧嚴(yán)重，降低容量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，另外還存在工藝復(fù)雜同時形成大量有毒害的工業(yè)廢水等問題。

鑒于此，實有必要提供一種三元正極材料改性方法以克服以上缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種碳/導(dǎo)電聚合物包覆三元正極材料及其制備方法，通過對三元正極材料雙包覆改善了其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子和離子電導(dǎo)率，具有良好的倍率性能和循環(huán)性能。

本發(fā)明提出的一種碳/導(dǎo)電聚合物包覆三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、碳包覆：將三元正極材料放入等離子體反應(yīng)爐中，抽真空，升溫，通入碳源和惰性氣體，進(jìn)行等離子體處理，得到碳包覆的三元正極材料；

S2、羥基化修飾：將碳包覆的三元正極材料放入由氨水、過氧化氫和水組成的混合溶液中，升溫并攪拌分散，停止攪拌繼續(xù)保溫反應(yīng)，洗滌，過濾，干燥，得表面富羥基化的碳包覆的三元正極材料；

S3、將導(dǎo)電聚合物單體分散在極性溶劑中，得到聚合物改性液；將表面富羥基化的碳包覆的三元正極材料分散到聚合物改性液中，升溫并攪拌反應(yīng)，過濾，洗滌，干燥，即得碳/導(dǎo)電聚合物雙包覆三元正極材料。