一種具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法。本發(fā)明專利技術(shù)屬于鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域。一種具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法，其特點是：具有高電導(dǎo)率的鋰離子電池正極材料聚吡咯/Ag復(fù)合包覆改性過程為，鋰離子電池正極材料和表面改性劑聚乙二醇，加入到水中并超聲分散，制成混合液；混合液中加入0.1-1mol/L的硝酸銀溶液，超聲10-100min，加入0.1-0.5mol/L的吡咯乙醇溶液，混合均勻后置于紫外光輻照下，同時超聲反應(yīng)2-12h；停止紫外線輻照和超聲，靜置老化，抽濾，洗滌，干燥，得到聚吡咯/Ag包覆改性的鋰離子電池正極材料。本發(fā)明專利技術(shù)具有工藝簡單，操作方便，無需添加其他氧化劑，不會引入其他陽離子雜質(zhì)，改性后材料電子導(dǎo)電率高，倍率性能優(yōu)異等優(yōu)點。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于鋰離子電池正極材料
，特別是涉及。
技術(shù)介紹
鋰離子電池正極材料主要有錳酸鋰、鈷酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰、鎳錳酸鋰等材料。但是在鋰離子電池的發(fā)展過程中，正極材料的性能一直是制約其大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸。目前對材料進(jìn)行包覆改性被認(rèn)為是提高鋰離子電池正極材料電化學(xué)性能的有效技術(shù)手段。首先，包覆改性可以阻止活性物質(zhì)與電解液的直接接觸，抑制副反應(yīng)的發(fā)生，提升正極材料的循環(huán)性能;其次，高導(dǎo)電率材料如碳包覆可以增加正極材料電子導(dǎo)電率，提升材料的高倍率性能。現(xiàn)有正極材料包覆改性技術(shù)一般采用具有絕緣和化學(xué)穩(wěn)定特征的氧化鎂、氧化鋁、氟化鋁等物質(zhì)作為包覆劑。但是這些物質(zhì)大多屬于半導(dǎo)體或絕緣體，包覆以后會影響材料整體的電子導(dǎo)電率，進(jìn)而影響材料的高倍率性能。部分包覆改性技術(shù)采用高導(dǎo)電率材料如碳包覆對正極材料進(jìn)行改性，但碳包覆技術(shù)具有很強(qiáng)的還原性，僅比較適合磷酸鐵鋰等材料。而且現(xiàn)有技術(shù)一般采用液相沉淀技術(shù)，在材料表面包覆一層氫氧化物或氟化物后再高溫焙燒，形成包覆材料，很難實現(xiàn)對材料的均勻完整包覆。綜上所述，采用高導(dǎo)電性物質(zhì)對材料進(jìn)行均勻包覆改性是獲取高倍率、長壽命型鋰離子電池正極材料的有效技術(shù)手段。另外，納米銀粒子具有優(yōu)異的電子導(dǎo)通能力，同時又具有良好的抗氧化能力，是一種理想的電池材料導(dǎo)電添加劑。但是，如果單獨采用銀粒子對正極材料進(jìn)行包覆，兩者之間僅僅靠物理吸附相互接觸，包覆層不牢固，也很難達(dá)到均勻包覆的效果。而聚吡咯作為一種導(dǎo)電聚合物，具有電子導(dǎo)電率高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點，比較適合作為電池材料的包覆改性材料，特別是通過控制聚合工藝，聚吡咯可以在材料表面原位聚合，實現(xiàn)對正極材料的均勾包覆。一種一步法制備Ag/PPy納米復(fù)合材料的方法(河北科技大學(xué)學(xué)報，31(5):409:2010)，通過高溫聚合制成了具有棒狀結(jié)構(gòu)的銀/聚吡咯納米復(fù)合粒子，實現(xiàn)聚吡咯對銀納米粒子進(jìn)行了包覆。但是該方法制備的是大塊材料，不能用于電池材料的包覆上。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供。本專利技術(shù)的目的是提供一種具有工藝簡單，操作方便，無需添加其他氧化劑，不會引入其他陽離子雜質(zhì)，改性后材料電子導(dǎo)電率高，倍率性能優(yōu)異等特點的具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法。本專利技術(shù)采用聚吡咯和銀單質(zhì)對鋰離子電池正極材料復(fù)合包覆改性，在正極材料表面形成連續(xù)導(dǎo)電的聚吡咯薄膜和分散分布的銀粒子質(zhì)點，不僅使正極材料具有了柔性的變形能力，而且提尚材料的電子導(dǎo)電率，從而有效提升材料的尚倍率性能和循環(huán)性能。本專利技術(shù)具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法所采取的技術(shù)方案是:—種具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法，其特點是:具有高電導(dǎo)率的鋰離子電池正極材料聚吡咯/Ag復(fù)合包覆改性過程為，鋰離子電池正極材料和表面改性劑聚乙二醇，加入到水中并超聲分散，制成混合液；混合液中加入0.1-lmol/L的硝酸銀溶液，超聲10-1OOmindPA0.1-0.5mol/L的吡咯乙醇溶液，混合均勻后置于紫外光輻照下，同時超聲反應(yīng)2-12h;停止紫外線輻照和超聲，靜置老化，抽濾，洗滌，干燥，得到聚吡咯/Ag包覆改性的鋰咼子電池正極材料。本專利技術(shù)具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法還可以采用如下技術(shù)方案:所述的具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法，其特點是:鋰離子電池正極材料和表面改性劑聚乙二醇加入到水中后超聲分散15-100min，制成質(zhì)量濃度為5-30%的混合液。所述的具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法，其特點是:表面改性劑聚乙二醇加入量為鋰尚子電池正極材料質(zhì)量的0.5-2%。所述的具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法，其特點是:混合液加入的硝酸銀溶液和吡咯乙醇溶液時，吡咯單體與硝酸銀中銀的質(zhì)量比為1-2:1。所述的具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法，其特點是:停止紫外線輻照和超聲后靜置老化l_5h，在80-100°C條件下干燥2-24h得到聚吡咯/Ag包覆改性的鋰離子電池正極材料。本專利技術(shù)具有的優(yōu)點和積極效果是:具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法由于采用了本專利技術(shù)全新的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)以下明顯特點:1.聚吡咯和單質(zhì)銀均為良導(dǎo)體，改性后材料電子導(dǎo)電率高，倍率性能優(yōu)異。2.本專利技術(shù)利用Ag+的氧化性實現(xiàn)吡咯的聚合反應(yīng)，同時應(yīng)用超聲和紫外線輻照技術(shù)加速反應(yīng)的進(jìn)行，無需添加其他氧化劑，不會引入其他陽離子雜質(zhì)。【附圖說明】圖1是實例I制備的鎳錳酸鋰復(fù)合正極材料的5C首次充放電曲線。【具體實施方式】為能進(jìn)一步了解本專利技術(shù)的
技術(shù)實現(xiàn)思路
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下:參閱附圖1。實施例1，鋰離子電池正極材料為鎳錳酸鋰(LiNiQ.5Mm.504)，聚吡咯/Ag復(fù)合包覆改性過程如下:將9.9g鎳錳酸鋰和0.5g表面改性劑PEG(聚乙二醇)加入到197.6ml水中并超聲分散15min，然后向混合液中加入4.64ml，濃度為0.lmol/L的硝酸銀溶液(16.987g硝酸銀溶解在水中，制成1升溶液)，繼續(xù)超聲3011^11后，向混合液中加入7.451111的0.111101/1的吡咯乙醇溶液(6.709g吡咯單體溶解在無水乙醇中，制成I升溶液)，并將反應(yīng)液置于紫外光輻照下，超聲反應(yīng)2h，停止紫外線輻照和超聲，靜置老化2h，抽濾、洗滌、80°C干燥5小時后，即得聚吡咯/Ag包覆量為I %的鎳錳酸鋰復(fù)合正極材料(其中含銀0.05g，含聚吡咯0.05g，合計0.1Og，吡咯和銀的質(zhì)量比為1:1)。其扣式電池的5C首次放電容量133.2mAh/g(圖1)，IC循環(huán)100次容量保持率100.7%。實施例2:，鋰離子電池正極材料為三元材料(LiN1.5Co0.2Mn0.3O2)，聚吡咯/Ag復(fù)合包覆改性過程如下:將97g三元材料和1g表面改性劑PEG400加入到606.331111水中并超聲分散151^11，然后向混合液中加入22.25ml 0.5mol/L的硝酸銀溶液(84.935g硝酸銀溶解在水中，制成I升溶液)，繼續(xù)超聲30min后，向混合液中加入89.43ml 0.3mol/L的吡咯乙醇溶液(20.127g吡咯單體溶解在無水乙醇中，制成I升溶液)，并將反應(yīng)液置于紫外光輻照下，超聲反應(yīng)8h，停止紫外線輻照和超聲，靜止老化2h，抽濾、洗滌、90°C干燥后即得聚吡咯/Ag包覆量為3%的三元復(fù)合正極材料(其中含銀1.2g，含聚吡咯1.8g，合計3g，吡咯和銀的質(zhì)量比為1.5:1)。其扣式電池的5C首次放電容量145mAh/g，IC循環(huán)100次容量保持率99.8%。實施例3，鋰離子電池正極材料為磷酸鐵鋰正極材料，聚吡咯/Ag復(fù)合包覆改性過程如下:將950g磷酸鐵鋰和20g表面改性劑PEG400加入到2263.33ml水中并超聲分散15min，然后向混合液中加入154.5Iml Imo 1/L的硝酸銀溶液(169.87g硝酸銀溶解在水中，制成I升溶液)，繼續(xù)超聲3Omiη后，向混合液中加入993.69mI 0.5mo I /L的吡咯乙醇溶液(33.545g吡咯單體溶解在無水乙醇中，制成I升溶液)，并將反應(yīng)液置于紫外光輻照下，超聲反應(yīng)12h，停止紫外線輻照和超聲，靜止老化2h，抽濾、洗滌、100°C干燥后即得聚吡咯/Ag包覆量為5%的磷酸鐵鋰復(fù)合正極材料(其中含銀16.7g，含聚吡咯33.3g，合計50g，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種具有高電導(dǎo)率的正極材料包覆方法，其特征是：具有高電導(dǎo)率的鋰離子電池正極材料聚吡咯/Ag復(fù)合包覆改性過程為，鋰離子電池正極材料和表面改性劑聚乙二醇，加入到水中并超聲分散，制成混合液；混合液中加入0.1?1mol/L的硝酸銀溶液，超聲10?100min，加入0.1?0.5mol/L的吡咯乙醇溶液，混合均勻后置于紫外光輻照下，同時超聲反應(yīng)2?12h；停止紫外線輻照和超聲，靜置老化，抽濾，洗滌，干燥，得到聚吡咯/Ag包覆改性的鋰離子電池正極材料。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李鳳民，紀(jì)繼坤，
申請(專利權(quán))人：天津先眾科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：天津;12