一種大容量鋰離子電池復合正極材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大容量鋰離子電池復合正極材料的制備方法，該方法包括如下步驟：（1）制備鈷鎳活性材料，（2）制備導電聚合物，（3）制備復合正極材料。本發(fā)明制備的復合正極材料，采用具有高鎳含量的鎳鈷鋰材料作為正極材料的主要活性物質，使得材料的能量密度處于較高的程度，然后再復合進去具有高能量密度和良好導電性能的硫化聚(苯胺-吡咯)的導電聚合物，最終得到大容量以及循環(huán)穩(wěn)定性良好的正極材料。該復合材料在用于鋰離子電池時，具有大容量和長使用壽命的特點。
【專利說明】-種大容量結離子電池復合正極材料的制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉一種大容量裡離子電池復合正極材料的制備方法。

【背景技術】
[0002] 近幾十年來，隨著電池工業(yè)的迅速發(fā)展，二次電池的比能量也在不斷提高，從鉛酸 電池的30?40Wh/kg，媒領電池的40?50Wh/kg，媒氨電池的60?80Wh/kg，發(fā)展到二十世 紀九十年代商品化的裡離子電池達到100?130Wh/kg，現已達到200Wh/kg。
[0003] 隨著人們對高能量密度電源的渴求，迫切需要廉價、安全、環(huán)保及高性能的二次電 池的開發(fā)與應用。目前，裡離子蓄電池因其具有高比能量、高比功率和高溫性能好的特點， 已普遍受到人們歡迎。
[0004] 而限制裡離子電池比容量提高的關鍵是正極材料的比容量過低，而大幅度提高正 極材料的比容量困難較大，因而對于電池正極材料的研究是提高裡二次電池電化學性能的 一個很重要的方面。而且受理論比容量的限制，進一步提高其比容量是不現實的，開發(fā)具有 高容量和良好可逆性的正極原材料就顯得尤為關鍵和迫切。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明提供一種大容量裡離子電池復合正極材料的制備方法，使用該方法制備的 正極材料，具有大的能量密度W及循環(huán)穩(wěn)定性。
[0006] 為了實現上述目的，本發(fā)明提供一種大容量裡離子電池復合正極材料的制備方 法，該方法包括如下步驟： (1) 制備鉆媒活性材料 該鉆媒活性材料的化學式為 Lii.a2Nii_x_yC〇xNby〇2,其中：x=0. 22-0. 24, y=0. 05-0. 10 ; 米用固相燒結法制備上述活性材料Lii.02Nii_x_yC〇xNby〇2; 將碳酸裡、氨氧化媒、氨氧化鉆和氨氧化魄按照Li ;Ni ;Co ;Nb的摩爾比=1. 02:1-x-y ; X ;y球磨混合充分后放在管式爐中，在氧氣氣氛下，在700-75(TC下賠燒8-lOh，自然降溫至 室溫，球磨過篩，制得活性材料Lii.a2Nii_x_yC〇xNby〇2; (2) 制備導電聚合物 將聚（苯胺-化咯）粉末、純度高于99%的硫粉和無水丙麗加入球磨機球W 300-40化/ min的轉素養(yǎng)磨20-30min后，得到混合原料，其中聚（苯胺-化咯）粉末、硫粉和丙麗的質 量比為；1〇: 1-3:10-15 ; 將得到的混合原料裝入管式爐中，向玻璃舟通入氮氣排除空氣，并在氮氣保護氣氛下 W 5-1CTC /min的升溫速率加熱到160-18(TC，并在該溫度下保溫3-化，然后W 15-2CTC / min的升溫速率加熱到250-28(TC，并在該溫度下保溫2-化后，制得硫化聚（苯胺-化咯） 的導電聚合物； (3) 制備復合正極材料 將上述正極活性材料、上述導電聚合物、己快黑和PVDF按照質量比 100:15-20:3-5:20-25混合后，放入球磨機球磨1-化后，得到本發(fā)明的復合正極材料。
[0007] 本發(fā)明制備的復合正極材料，采用具有高媒含量的媒鉆裡材料作為正極材料的主 要活性物質，使得材料的能量密度處于較高的程度，然后再復合進去具有高能量密度和良 好導電性能的硫化聚（苯胺-化咯）的導電聚合物，最終得到大容量W及循環(huán)穩(wěn)定性良好 的正極材料。該復合材料在用于裡離子電池時，具有大容量和長使用壽命的特點。

【具體實施方式】 [000引 實施例一 采用固相燒結法制備上述活性材料化.。2化。.73的.22佩。.。502。將碳酸裡、氨氧化媒、氨氧 化鉆和氨氧化魄按照Li ;Ni ;Co ;佩的摩爾比=1. 02:0. 73 ;0. 22 ;0. 05球磨混合充分后放在 管式爐中，在氧氣氣氛下，在70(TC下賠燒lOh，自然降溫至室溫，球磨過篩，制得活性材料 Lil.。2化。.73〔0。. 22佩。.。502; 將聚（苯胺-化咯）粉末、純度高于99%的硫粉和無水丙麗加入球磨機球W 30化/min 的轉素養(yǎng)磨30min后，得到混合原料，其中聚（苯胺-化咯）粉末、硫粉和丙麗的質量比為： 10:1:10。
[0009] 將得到的混合原料裝入管式爐中，向玻璃舟通入氮氣排除空氣，并在氮氣保護氣 氛下W 5C /min的升溫速率加熱到16(TC，并在該溫度下保溫化，然后W 15C /min的升溫 速率加熱到25(TC，并在該溫度下保溫化后，制得硫化聚（苯胺-化咯）的導電聚合物。
[0010] 將上述正極活性材料、上述導電聚合物、己快黑和PVDF按照質量比100:15:3:20 混合后，放入球磨機球磨比后，得到本發(fā)明的復合正極材料。
[0011] 實施例二 采用固相燒結法制備上述活性材料1^.。2化。.6并0。.24佩。.1〇2。將碳酸裡、氨氧化媒、氨氧 化鉆和氨氧化魄按照Li ;Ni ;Co ;佩的摩爾比=1. 02:0. 66 ;0. 24 ;0. 1球磨混合充分后放在 管式爐中，在氧氣氣氛下，在700-75(TC下賠燒8-lOh，自然降溫至室溫，球磨過篩，制得活 性材料化.。2叫.日日的.24佩。.1〇2; 將聚（苯胺-化咯）粉末、純度高于99%的硫粉和無水丙麗加入球磨機球W 40化/min 的轉素養(yǎng)磨20min后，得到混合原料，其中聚（苯胺-化咯）粉末、硫粉和丙麗的質量比為： 10:3: 15。
[0012] 將得到的混合原料裝入管式爐中，向玻璃舟通入氮氣排除空氣，并在氮氣保護氣 氛下W 10°C /min的升溫速率加熱到18(TC，并在該溫度下保溫化，然后W 2(TC /min的升 溫速率加熱到28(TC，并在該溫度下保溫化后，制得硫化聚（苯胺-化咯）的導電聚合物。 [001引將上述正極活性材料、上述導電聚合物、己快黑和PVDF按照質量比100: 20:5:25 混合后，放入球磨機球磨化后，得到本發(fā)明的復合正極材料。
[0014] 比較例 將 4. 064 g F62 (S04)3'9H20、5. 516 g LiN〇3溶解在 10 mL 去離子水，攬拌約 4 h，然后 向上述溶液中逐滴滴加濃度為0.08 mol的NH4H2PO4水溶液10 111以得到溶膠。同時，向該溶 膠中加入15. 8536 g己快黑。，在恒溫50 C的條件下，向該溶膠中逐滴滴加2 mL環(huán)氧丙焼， 控制溶膠的抑值隨時間的變化率（pH/min)為2 ~ 2. 4,得到各前驅物組分均勻分散的果凍 狀的凝膠。將該凝膠老化1 h，然后在200 °C干燥1 h，得到LWeP〇4初產品。最后，在Ar/H2 混合氣中（&的體積分數為10 %)，800 °C鍛燒LiFePO 4初產品0. 5 h得到終產物Li化PO / C。將制備的LWePCVC用作裡離子電池正極材料，與己快黑、PVDF按照質量比75:15:10的 比例混合得到復合正極材料。
[0015] 將上述實施例一、二W及比較例所得產物分別涂覆在銅鉛上，W金屬裡片為對極， W裡片為對電極，Celgard 2340聚丙帰膜為隔膜，1 M LiPFe/EC+DMC巧C:DMC=1:1)為電解 液，在充滿氮氣的手套箱中組裝成紐扣電池。在測試溫度為2(TC的環(huán)境下進行電性能測 試，經測試該實施例一和二的材料與比較例的產物相比，首次比容量提高了 35-40%，使用壽 命提高到60% W上。
【權利要求】
1. 一種大容量裡離子電池復合正極材料的制備方法，該方法包括如下步驟： (1) 制備鉆媒活性材料 該鉆媒活性材料的化學式為 Lii.a2Nii_x_yC〇xNby〇2,其中：x=0. 22-0. 24,y=0. 05-0. 10 ; 采用固相燒結法制備上述活性材料化.。2化_。叫％〇2; 將碳酸裡、氨氧化媒、氨氧化鉆和氨氧化魄按照Li;Ni;Co;佩的摩爾比=1.02:l-x-y; X ;y球磨混合充分后放在管式爐中，在氧氣氣氛下，在700-75(TC下賠燒8-lOh，自然降溫至 室溫，球磨過篩，制得活性材料化.。2化_。(：0,%〇2; (2) 制備導電聚合物 將聚（苯胺-化咯）粉末、純度高于99%的硫粉和無水丙麗加入球磨機球W300-4(K)r/min的轉素養(yǎng)磨20-30min后，得到混合原料，其中聚（苯胺-化咯）粉末、硫粉和丙麗的質 量比為：10:1-3:10-15 ; 將得到的混合原料裝入管式爐中，向玻璃舟通入氮氣排除空氣，并在氮氣保護氣氛下W5-1CTC/min的升溫速率加熱到160-18(TC，并在該溫度下保溫3-化，然后W15-2CTC/ min的升溫速率加熱到250-28(TC，并在該溫度下保溫2-化后，制得硫化聚（苯胺-化咯） 的導電聚合物； (3) 制備復合正極材料 將上述正極活性材料、上述導電聚合物、己快黑和PVDF按照質量比 100:15-20:3-5:20-25混合后，放入球磨機球磨1-化后，得到本發(fā)明的復合正極材料。
【文檔編號】H01M4/525GK104466136SQ201410792965
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月20日 優(yōu)先權日:2014年12月20日
【發(fā)明者】高淑萍 申請人:高淑萍