本發(fā)明涉及一種鋰電池用正極材料,具體來說是硫化聚合物正極材料。
背景技術:
鋰電池是應用的越來越廣泛,而鋰電池容量的提高成為當下鋰電池研發(fā)的重要方向,而其中硫化聚合物成為其能顯著提高鋰電池的容量成為研究的熱點。
20世紀90年代末,Moltech公司利用聚合物和單質硫在200~ 300℃下加熱,進行徹底硫化,發(fā)現所得到的產物具有較好的導電性,是制備鋰離子電池正極的低成本材料。2002年,J. L.Wang等[4]報導了以聚丙烯腈為前驅體,用單質硫在300 ℃下進行徹底硫化,所得到的產物具有超過600mAh/g的高容量和良好的循環(huán)性。
在用現有的聚合物如聚苯乙烯、聚乙炔、聚丙烯腈作為前驅體制備正極材料存在以下幾個方面的問題:
首先,在制備正極材料其耐熱性嚴重不足,長時間使用很容易發(fā)生熱分解,抗老化性能嚴重不足,在最開始的時候容量也許很大,但是在多次充放電之后容量嚴重下降。
其次,現有的硫化聚合物制備的鋰電池在制備的過程當中,硫和聚合物的混合程度不夠,導致容量降低。。
技術實現要素:
本發(fā)明的目的在于:針對上述的問題,提高一種硫化氨基聚合物正極材料及用其制備的鋰離子電池。
本發(fā)明采用的技術方案如下:
本發(fā)明公開了一種硫化氨基聚合物正極材料,所述的正極材料氨基樹脂硫化而成。
作為改進,所述的氨基樹脂由二元胺和甲醛合成。
作為改進,所述的二元胺選自:1,2-丙二胺體、2-甲基對苯二胺、對苯二胺、乙二胺、四甲基丙二胺、N,N'-雙(3-氨基丙基)-1,4-丁二胺、2-甲基-1,4-苯二胺、1,3-丙二胺、二硬脂酰乙二胺。
上述的正極材料可以但不限于按照下述的方法制備:
步驟1:按照配方將甲醛水溶液加入到反應釜當中,加入稀釋劑,用六次甲基四胺調節(jié)PH至中性,升溫到50攝氏度以上,加入相應的二胺單體,繼續(xù)升溫至80攝氏度以上,停止加入,反應物會自動升溫,將其溫度保持在80-100攝氏度之間即可,測定水溶液的水數,以1:3份水,呈現牛乳液狀為反應重點,用三乙醇胺和水將溶液PH調整到10或者9-11即可,攪拌。
步驟2:將上述的樹脂溶液加入到預熱至70℃以上的捏合機中,加入一定量的草酸水溶液、硬脂酸鋅,捏合80分鐘左右,用吸風管使水散發(fā)。冷卻、干燥,直至含水量在3%以下為止。
步驟3:將步驟2的樹脂塊粉碎、制成20目以上粉末。
步驟4:將上述粉末熔融,通過靜電紡絲的方法進行紡絲噴射;
步驟5:將步驟4后冷卻的得到線性氨基聚合物與硫進行混合,在惰性氣體環(huán)境中逐步升溫進行煅燒,即得到所述的正極材料。
作為改進,所述的靜電紡絲的電壓為10-30V。
作為改進,所述的靜電紡絲采用G20針頭。
作為改進,所述步驟5總聚合物和硫的重量比為1:(1-10)。
作為改進,所述的惰性氣體為氮氣或者氦氣,所述的步驟5中先升溫到250攝氏度以上保持1-5小時,再升溫到350以上保溫2-8小時。
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池,包括上述公開的正極材料,鋰電池的其他部分采用常規(guī)的技術。
附圖說明
圖1為實施例1-6公開的材料制備扣式鋰離子扣式2025電池,經過數次檢測循環(huán)后的電池容量圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結合實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
具體實施例1:將甲醛水溶液加入到反應釜當中,加入稀釋劑,用六次甲基四胺調節(jié)PH至中性,升溫到50攝氏度以上,加入和甲醛摩爾比為0.8:1的1,2-丙二胺體,繼續(xù)升溫至80攝氏度以上,停止加入,將其溫度保持在90-100攝氏度之間即可,測定水溶液的水數,以1:3份水,呈現牛乳液狀為反應重點,用三乙醇胺和水將溶液PH調整到10或者9-11即可,攪拌,將上述的樹脂溶液加入到預熱至70℃以上的捏合機中,加入一定量的草酸水溶液、硬脂酸鋅,捏合80分鐘左右,用吸風管使水散發(fā),冷卻、干燥,直至含水量在3%以下為止,粉碎、制成粉末,之后熔融,通過靜電紡絲的方法進行紡絲噴射,紡絲的電壓為10-30V,采用G20針頭。將冷卻的得到線性氨基聚合物與硫進行混合,聚合物和硫的重量比為1:1在氮氣環(huán)境中逐步升溫,先升溫到250攝氏度以上保持1小時,再升溫到350以上保溫8小時即得到所述的正極材料。
具體實施例2:將甲醛水溶液加入到反應釜當中,加入稀釋劑,用六次甲基四胺調節(jié)PH至中性,升溫到50攝氏度以上,加入和甲醛摩爾比為0.8:1的2-甲基對苯二胺,繼續(xù)升溫至80攝氏度以上,停止加入,將其溫度保持在90-100攝氏度之間即可,測定水溶液的水數,以1:3份水,呈現牛乳液狀為反應重點,用三乙醇胺和水將溶液PH調整到10或者9-11即可,攪拌,將上述的樹脂溶液加入到預熱至70℃以上的捏合機中,加入一定量的草酸水溶液、硬脂酸鋅,捏合80分鐘左右,用吸風管使水散發(fā),冷卻、干燥,直至含水量在3%以下為止,粉碎、制成粉末,之后熔融,通過靜電紡絲的方法進行紡絲噴射,紡絲的電壓為10-30V,采用G20針頭。將冷卻的得到線性氨基聚合物與硫進行混合,聚合物和硫的重量比為1:5在氮氣環(huán)境中逐步升溫,先升溫到250攝氏度以上保持2小時,再升溫到350以上保溫6小時即得到所述的正極材料。
具體實施例3:將甲醛水溶液加入到反應釜當中,加入稀釋劑,用六次甲基四胺調節(jié)PH至中性,升溫到50攝氏度以上,加入和甲醛摩爾比為0.8:1的對苯二胺,繼續(xù)升溫至80攝氏度以上,停止加入,將其溫度保持在90-100攝氏度之間即可,測定水溶液的水數,以1:3份水,呈現牛乳液狀為反應重點,用三乙醇胺和水將溶液PH調整到10或者9-11即可,攪拌,將上述的樹脂溶液加入到預熱至70℃以上的捏合機中,加入一定量的草酸水溶液、硬脂酸鋅,捏合80分鐘左右,用吸風管使水散發(fā),冷卻、干燥,直至含水量在3%以下為止,粉碎、制成粉末,之后熔融,通過靜電紡絲的方法進行紡絲噴射,紡絲的電壓為10-30V,采用G20針頭。將冷卻的得到線性氨基聚合物與硫進行混合,聚合物和硫的重量比為1:10在氮氣環(huán)境中逐步升溫,先升溫到250攝氏度以上保持3小時,再升溫到350以上保溫4小時即得到所述的正極材料。
具體實施例4:將甲醛水溶液加入到反應釜當中,加入稀釋劑,用六次甲基四胺調節(jié)PH至中性,升溫到50攝氏度以上,加入和甲醛摩爾比為0.8:1的2-甲基-1,4-苯二胺,繼續(xù)升溫至80攝氏度以上,停止加入,將其溫度保持在90-100攝氏度之間即可,測定水溶液的水數,以1:3份水,呈現牛乳液狀為反應重點,用三乙醇胺和水將溶液PH調整到10或者9-11即可,攪拌,將上述的樹脂溶液加入到預熱至70℃以上的捏合機中,加入一定量的草酸水溶液、硬脂酸鋅,捏合80分鐘左右,用吸風管使水散發(fā),冷卻、干燥,直至含水量在3%以下為止,粉碎、制成粉末,之后熔融,通過靜電紡絲的方法進行紡絲噴射,紡絲的電壓為10-30V,采用G20針頭。將冷卻的得到線性氨基聚合物與硫進行混合,聚合物和硫的重量比為1:7在氮氣環(huán)境中逐步升溫,先升溫到250攝氏度以上保持5小時,再升溫到350以上保溫2小時即得到所述的正極材料。
具體實施例5:將甲醛水溶液加入到反應釜當中,加入稀釋劑,用六次甲基四胺調節(jié)PH至中性,升溫到50攝氏度以上,加入和甲醛摩爾比為0.8:1的1,3-丙二胺,繼續(xù)升溫至80攝氏度以上,停止加入,將其溫度保持在90-100攝氏度之間即可,測定水溶液的水數,以1:3份水,呈現牛乳液狀為反應重點,用三乙醇胺和水將溶液PH調整到10或者9-11即可,攪拌,將上述的樹脂溶液加入到預熱至70℃以上的捏合機中,加入一定量的草酸水溶液、硬脂酸鋅,捏合80分鐘左右,用吸風管使水散發(fā),冷卻、干燥,直至含水量在3%以下為止,粉碎、制成粉末,之后熔融,通過靜電紡絲的方法進行紡絲噴射,紡絲的電壓為10-30V,采用G20針頭。將冷卻的得到線性氨基聚合物與硫進行混合,聚合物和硫的重量比為1:7在氮氣環(huán)境中逐步升溫,先升溫到250攝氏度以上保持2小時,再升溫到350以上保溫7小時即得到所述的正極材料。
具體實施例6:將甲醛水溶液加入到反應釜當中,加入稀釋劑,用六次甲基四胺調節(jié)PH至中性,升溫到50攝氏度以上,加入和甲醛摩爾比為0.8:1的2-甲基-1,4-苯二胺,繼續(xù)升溫至80攝氏度以上,停止加入,將其溫度保持在90-100攝氏度之間即可,測定水溶液的水數,以1:3份水,呈現牛乳液狀為反應重點,用三乙醇胺和水將溶液PH調整到10或者9-11即可,攪拌,將上述的樹脂溶液加入到預熱至70℃以上的捏合機中,加入一定量的草酸水溶液、硬脂酸鋅,捏合80分鐘左右,用吸風管使水散發(fā),冷卻、干燥,直至含水量在3%以下為止,粉碎、制成粉末,之后熔融,通過靜電紡絲的方法進行紡絲噴射,紡絲的電壓為10-30V,采用G20針頭。將冷卻的得到線性氨基聚合物與硫進行混合,聚合物和硫的重量比為1:7在氮氣環(huán)境中逐步升溫,先升溫到250攝氏度以上保持3小時,再升溫到350以上保溫6小時即得到所述的正極材料。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。